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摘要：在泡沫沥青冷再生技术研究成果的基础上，本文介绍了水泥-泡沫沥青半柔性道路材料的特性，并结合湖州市国道318南浔段旧水泥混凝土路面改造工程的应用，并介绍了应用过程中结构、材料设计和现场试验检测评价。通过应用实践，水泥-泡沫沥青半柔性应力吸收层技术能有效地防治旧水泥路面的反射裂缝的问题，具有广阔的工程应用价值。
关键词：水泥-泡沫沥青半柔性混合料；应力吸收层；反射裂缝；旧水泥混凝土加铺
1 引言
近年来，我国许多地区都将面临旧水泥混凝土路面改造成沥青路面的任务，即“白改黑”，部分水泥路面进行“白改黑”过程中，常常遇到在穿镇路段无法进行碎石化施工，否则会对公路附近房屋等构造物产生影响；同时有些水泥路面损坏较少，仍有很高的强度，将其拆除或碎石化会造成一定的浪费。因此，在旧水泥混凝土面层上加铺沥青混凝土层是改善路面使用性能和提高承载能力的一项行之有效的措施。但在水泥混凝土路面与沥青面层之间应增设半柔性基层，以减少反射裂缝。较厚的半柔性基层，一方面可以减少旧路面结构的温度变化，降低接缝处沥青加铺层的温度拉（弯拉）应力；另一方面可以增加路面结构的弯曲刚度，降低接缝处的弯沉及弯沉差，减少加铺层的剪切应力。
1技术原理
本文在常用泡沫沥青冷再生技术的基础上，研发了水泥-泡沫沥青新型半柔性材料，是通过增加骨料、细料以及水泥的含量，使得骨料形成一定骨架结构，使其可以具有较好的抗剪性能与抗压性能，同时使增加的水泥及细料与沥青可以形成更多的胶浆，来填充骨架结构形成的空隙，使其可以具有较好的密实性与水稳性能，通过与两种常用泡沫沥青混合料来进行对比试验，发现其具有良好的密实性和水稳性能，较好的抗拉性能，较高的抗压强度以及较高的抗剪强度，并对材料的设计方法进行了研究。最后，在系统全面对旧水泥混凝土路面现有状况调查与评价的基础上，采用三维有限元力学分析模型，分析水泥混凝土路面加铺沥青面层结构的影响因素，得出加铺设计范围值，再依托湖州市国道318南浔段旧水泥混凝土路面改造铺筑试验路，对其试验路施工进行质量控制与检测，发现其可有效防止雨水下渗，提高路面水稳性能，同时能获得较高承载性与较高韧性，有效吸收应力，可较好地缓解反射裂缝的出现，取得了成功应用，最终形成了旧水泥路面加铺水泥-泡沫沥青半柔性应力吸收层技术。
2 工程应用
2.1工程概况
本文依托国道318南浔段（桩号K127+675至K127+795的右幅两车道和左幅两车道）旧水泥混凝土路面加铺沥青面层改造工程，于2011年10月铺筑水泥-泡沫沥青半柔性材料作为应力吸收层的试验路。
318国南浔段位于浙江省湖州市南浔区，设计标准为一级公路，双向六车道，设计速度80公里/h，路基全宽32m。其中，原水泥路面结构为：30cm水泥混凝土面层+30cm粉煤灰三渣基层+15cm砾石垫层。
2.2材料设计
2.2.1混合料
2.2.1.1 级配
本文在常用泡沫沥青冷再生技术的基础上，对水泥-泡沫沥青半柔性混合料物理力学性能和混合料设计进行了试验研究，并得出水泥-泡沫沥青半柔性混合料级配范围，如表1所示。
由图1可见，试验路段1～4的压实度检测结果表明，其压实度均能满足大于等于98%的要求，这是由于混合料中水泥-泡沫沥青形成的胶浆，可以更好发挥胶结料的作用，较好填充骨料间的空隙，形成较的地密实结构，进而使得半柔性材料应力吸收层具有了较好的压实度，获得了良好的密实性。其中，相比同一车道的试验路段，添加了2.2%水泥的路段2和3的压实效果更好，压实度分别达到了99.1%和99.5%。
2.4.2 25℃劈裂强度
对半柔性应力吸收层混合料进行25℃劈裂强度检测，试验结果见图2。
由图2可见，试验路段1～4的25℃劈裂强度检测结果均满足了强度要求，这是由于半柔性混合料中适当增加的细料与水泥，能与沥青形成更多的沥青胶浆，可较好粘结互相嵌挤骨料的缘故，进而半柔性材料可以具有较好的抗拉性能，提高了路面的抗拉性能，达到了缓解反射裂缝的目的。
2.4.3 25℃干湿劈裂强度比
对半柔性应力吸收层混合料进行25℃干湿劈裂强度比检测，结果见图3所示。
由图3可见，试验路段1～4的25℃干湿劈裂强度比检测结果均满足了要求，这是由于半柔性混合料，其适当增加的细料和水泥，已经较好填充骨料空隙的缘故，进而使其能够获得的较好的水稳性能，进而半柔性应力吸收层具有了较好的水稳性能，可有效防止雨水下渗，提高了整个加铺路面的水稳性能。同时，相比同一车道的试验路段，添加了2.2%水泥的路段2和3的25℃干湿劈裂强度比检测结果更好，分别达到了89%和87%，这说明适当增加的水泥用量可以更好增强材料的水稳定性。
2.4.4 马歇尔稳定度
对半柔性应力吸收层混合料进行马歇尔稳定度检测，结果见图4所示。
由图4可见，试验路段1～4的马歇尔稳定度检测结果均满足要求，但相比于低水泥用量下的半柔性材料，掺加2.2%水泥用量的半柔性材料的路段2和3的检测结果相对较高，这是由于其适当增加的水泥，使其活性得到充分体现，起到了明显的胶结料作用的缘故，进而在与沥青的交互作用下，混合料的刚度得到明显提升，进而会提升了半柔性混合料的高温稳定性能，在掺加2.2%水泥用量下，其可以具有较好的高温稳定性能，因此，适当增加水泥用量，可以使其应力吸收层具有较好高温稳定性能。
2.4.5 20℃无侧限抗压模量
试验路采用顶面法对半柔性应力吸收层混合料进行20℃无侧限抗压模量检测，结果见图5所示。
由图5可见，试验路段1～4的20℃无侧限抗压模量检测结果，均在900～1300MPa之间，达到了半柔性材料的性能要求。这说明半柔性混合料可以具有较好的韧性特点，这是由于半柔性混合料，由于其有相对较多的沥青和水泥，使其刚性和柔性得到了充分体现，起到了明显的胶结料作用的缘故，进而在水泥与沥青的交互作用下，使其混合料具有了半柔性材料的特性。同时，相比低水泥用量，但当水泥含量进一步增加，其模量值可能超过半刚性基层材料，最终使其半柔性的特征丧失，因此，应合理控制水泥的用量，以使得这种半柔性混合料能够获得理想的刚性和韧性，从而到达了缓解路面反射裂缝的目的。 2.4.6 冻融劈裂强度比
对半柔性应力吸收层混合料进行冻融劈裂强度比检测，结果见图6所示。
由图6可见，试验路段1～4的冻融劈裂强度比检测结果均在70%之上，满足设计要求。这说明半柔性混合料可以具有较好的低温稳定性能。但相比掺加了1.8%水泥同一路段的半柔性材料，掺加了2.2%水泥的路段2和3的冻融劈裂强度比检测结果较低，这是说明在随着水泥用量下增加同时，其低温稳定性能会下降响，因此，在适当增加水泥用量，在使得这种半柔性混合料能够获得理想的刚性和韧性的同时，也应该合理控制水泥的用量，以提高路面的低温稳定性能，增加路面防反射裂缝的能力。
2.4.7 弯沉
为了评价试验路各路段的承载能力，在半柔性应力吸收层施工完毕后7天对试验路段半柔性应力吸收层顶面进行了弯沉检测。选用5.4m贝克曼梁式弯沉仪测定，由汽车后轮轴载l00KN的标准轴载进行量测，根据事先标记，将汽车后轮接地点中心靠近相邻两块板横缝边缘，且沿前进方向左后轮靠近板的纵向缝附近，贝克曼梁的测头端置于两轮间靠近横缝的边缘。沿着行车方向，左后轮所测为板角弯沉，右后轮所测为板边弯沉，结果见图7所示。
由图7可见，试验路段1～4的弯沉检测结果，最大值为0.28mm，最小值为0.08mm。这是由于半柔性混合料，通过增加适当的骨料，能够形成一定骨架结构，具有较高的承载强度。
3结论
本文阐述了旧水泥路面加铺水泥-泡沫沥青半柔性应力吸收层的技术原理，并结合工程应用，介绍了结构设计方案、材料设计方法以及施工技术中的质量检测结果。从试验路的检测结果来看，旧水泥路面加铺半柔性应力吸收层的技术，到达了较为满意的效果，具有广阔的推广应用价值。
参考文献：
[1]拾方治，吕伟民.泡沫沥青混合料的特性.中外公路，2003（3）：94·97.
[2]周富杰.防治反射裂缝的措施及其分析.同济大学博士学位论文，1998.5.
[3]陈拴发.马立军等.水泥混凝土路面加铺层结构研究.研究报告，2004.12.
[4]廖卫东.基于应力吸收层的旧水泥混凝土路面沥青加铺层结构与材料研究，武汉理工大学博士学位论文，2007.6.
[5]沈金安.公路沥青路面施工技术规范[S].北京：人民交通出版社.2005.
[6]Ayesha Shah.Influence of Binder and Mixture Properties on the Performance of AC Pavements.
[7]Little，DN.Button，J.W.，Epps J.A.Structural properties of laboratory mixtrues containing formed asphalt and marginal aggregates[R].Transportation research record.1983（811）：104.113.
关键词：水泥-泡沫沥青半柔性混合料；应力吸收层；反射裂缝；旧水泥混凝土加铺
1 引言
近年来，我国许多地区都将面临旧水泥混凝土路面改造成沥青路面的任务，即“白改黑”，部分水泥路面进行“白改黑”过程中，常常遇到在穿镇路段无法进行碎石化施工，否则会对公路附近房屋等构造物产生影响；同时有些水泥路面损坏较少，仍有很高的强度，将其拆除或碎石化会造成一定的浪费。因此，在旧水泥混凝土面层上加铺沥青混凝土层是改善路面使用性能和提高承载能力的一项行之有效的措施。但在水泥混凝土路面与沥青面层之间应增设半柔性基层，以减少反射裂缝。较厚的半柔性基层，一方面可以减少旧路面结构的温度变化，降低接缝处沥青加铺层的温度拉（弯拉）应力；另一方面可以增加路面结构的弯曲刚度，降低接缝处的弯沉及弯沉差，减少加铺层的剪切应力。
1技术原理
本文在常用泡沫沥青冷再生技术的基础上，研发了水泥-泡沫沥青新型半柔性材料，是通过增加骨料、细料以及水泥的含量，使得骨料形成一定骨架结构，使其可以具有较好的抗剪性能与抗压性能，同时使增加的水泥及细料与沥青可以形成更多的胶浆，来填充骨架结构形成的空隙，使其可以具有较好的密实性与水稳性能，通过与两种常用泡沫沥青混合料来进行对比试验，发现其具有良好的密实性和水稳性能，较好的抗拉性能，较高的抗压强度以及较高的抗剪强度，并对材料的设计方法进行了研究。最后，在系统全面对旧水泥混凝土路面现有状况调查与评价的基础上，采用三维有限元力学分析模型，分析水泥混凝土路面加铺沥青面层结构的影响因素，得出加铺设计范围值，再依托湖州市国道318南浔段旧水泥混凝土路面改造铺筑试验路，对其试验路施工进行质量控制与检测，发现其可有效防止雨水下渗，提高路面水稳性能，同时能获得较高承载性与较高韧性，有效吸收应力，可较好地缓解反射裂缝的出现，取得了成功应用，最终形成了旧水泥路面加铺水泥-泡沫沥青半柔性应力吸收层技术。
2 工程应用
2.1工程概况
本文依托国道318南浔段（桩号K127+675至K127+795的右幅两车道和左幅两车道）旧水泥混凝土路面加铺沥青面层改造工程，于2011年10月铺筑水泥-泡沫沥青半柔性材料作为应力吸收层的试验路。
318国南浔段位于浙江省湖州市南浔区，设计标准为一级公路，双向六车道，设计速度80公里/h，路基全宽32m。其中，原水泥路面结构为：30cm水泥混凝土面层+30cm粉煤灰三渣基层+15cm砾石垫层。
2.2材料设计
2.2.1混合料
2.2.1.1 级配
本文在常用泡沫沥青冷再生技术的基础上，对水泥-泡沫沥青半柔性混合料物理力学性能和混合料设计进行了试验研究，并得出水泥-泡沫沥青半柔性混合料级配范围，如表1所示。
由图1可见，试验路段1～4的压实度检测结果表明，其压实度均能满足大于等于98%的要求，这是由于混合料中水泥-泡沫沥青形成的胶浆，可以更好发挥胶结料的作用，较好填充骨料间的空隙，形成较的地密实结构，进而使得半柔性材料应力吸收层具有了较好的压实度，获得了良好的密实性。其中，相比同一车道的试验路段，添加了2.2%水泥的路段2和3的压实效果更好，压实度分别达到了99.1%和99.5%。
2.4.2 25℃劈裂强度
对半柔性应力吸收层混合料进行25℃劈裂强度检测，试验结果见图2。
由图2可见，试验路段1～4的25℃劈裂强度检测结果均满足了强度要求，这是由于半柔性混合料中适当增加的细料与水泥，能与沥青形成更多的沥青胶浆，可较好粘结互相嵌挤骨料的缘故，进而半柔性材料可以具有较好的抗拉性能，提高了路面的抗拉性能，达到了缓解反射裂缝的目的。
2.4.3 25℃干湿劈裂强度比
对半柔性应力吸收层混合料进行25℃干湿劈裂强度比检测，结果见图3所示。
由图3可见，试验路段1～4的25℃干湿劈裂强度比检测结果均满足了要求，这是由于半柔性混合料，其适当增加的细料和水泥，已经较好填充骨料空隙的缘故，进而使其能够获得的较好的水稳性能，进而半柔性应力吸收层具有了较好的水稳性能，可有效防止雨水下渗，提高了整个加铺路面的水稳性能。同时，相比同一车道的试验路段，添加了2.2%水泥的路段2和3的25℃干湿劈裂强度比检测结果更好，分别达到了89%和87%，这说明适当增加的水泥用量可以更好增强材料的水稳定性。
2.4.4 马歇尔稳定度
对半柔性应力吸收层混合料进行马歇尔稳定度检测，结果见图4所示。
由图4可见，试验路段1～4的马歇尔稳定度检测结果均满足要求，但相比于低水泥用量下的半柔性材料，掺加2.2%水泥用量的半柔性材料的路段2和3的检测结果相对较高，这是由于其适当增加的水泥，使其活性得到充分体现，起到了明显的胶结料作用的缘故，进而在与沥青的交互作用下，混合料的刚度得到明显提升，进而会提升了半柔性混合料的高温稳定性能，在掺加2.2%水泥用量下，其可以具有较好的高温稳定性能，因此，适当增加水泥用量，可以使其应力吸收层具有较好高温稳定性能。
2.4.5 20℃无侧限抗压模量
试验路采用顶面法对半柔性应力吸收层混合料进行20℃无侧限抗压模量检测，结果见图5所示。
由图5可见，试验路段1～4的20℃无侧限抗压模量检测结果，均在900～1300MPa之间，达到了半柔性材料的性能要求。这说明半柔性混合料可以具有较好的韧性特点，这是由于半柔性混合料，由于其有相对较多的沥青和水泥，使其刚性和柔性得到了充分体现，起到了明显的胶结料作用的缘故，进而在水泥与沥青的交互作用下，使其混合料具有了半柔性材料的特性。同时，相比低水泥用量，但当水泥含量进一步增加，其模量值可能超过半刚性基层材料，最终使其半柔性的特征丧失，因此，应合理控制水泥的用量，以使得这种半柔性混合料能够获得理想的刚性和韧性，从而到达了缓解路面反射裂缝的目的。 2.4.6 冻融劈裂强度比
对半柔性应力吸收层混合料进行冻融劈裂强度比检测，结果见图6所示。
由图6可见，试验路段1～4的冻融劈裂强度比检测结果均在70%之上，满足设计要求。这说明半柔性混合料可以具有较好的低温稳定性能。但相比掺加了1.8%水泥同一路段的半柔性材料，掺加了2.2%水泥的路段2和3的冻融劈裂强度比检测结果较低，这是说明在随着水泥用量下增加同时，其低温稳定性能会下降响，因此，在适当增加水泥用量，在使得这种半柔性混合料能够获得理想的刚性和韧性的同时，也应该合理控制水泥的用量，以提高路面的低温稳定性能，增加路面防反射裂缝的能力。
2.4.7 弯沉
为了评价试验路各路段的承载能力，在半柔性应力吸收层施工完毕后7天对试验路段半柔性应力吸收层顶面进行了弯沉检测。选用5.4m贝克曼梁式弯沉仪测定，由汽车后轮轴载l00KN的标准轴载进行量测，根据事先标记，将汽车后轮接地点中心靠近相邻两块板横缝边缘，且沿前进方向左后轮靠近板的纵向缝附近，贝克曼梁的测头端置于两轮间靠近横缝的边缘。沿着行车方向，左后轮所测为板角弯沉，右后轮所测为板边弯沉，结果见图7所示。
由图7可见，试验路段1～4的弯沉检测结果，最大值为0.28mm，最小值为0.08mm。这是由于半柔性混合料，通过增加适当的骨料，能够形成一定骨架结构，具有较高的承载强度。
3结论
本文阐述了旧水泥路面加铺水泥-泡沫沥青半柔性应力吸收层的技术原理，并结合工程应用，介绍了结构设计方案、材料设计方法以及施工技术中的质量检测结果。从试验路的检测结果来看，旧水泥路面加铺半柔性应力吸收层的技术，到达了较为满意的效果，具有广阔的推广应用价值。
参考文献：
[1]拾方治，吕伟民.泡沫沥青混合料的特性.中外公路，2003（3）：94·97.
[2]周富杰.防治反射裂缝的措施及其分析.同济大学博士学位论文，1998.5.
[3]陈拴发.马立军等.水泥混凝土路面加铺层结构研究.研究报告，2004.12.
[4]廖卫东.基于应力吸收层的旧水泥混凝土路面沥青加铺层结构与材料研究，武汉理工大学博士学位论文，2007.6.
[5]沈金安.公路沥青路面施工技术规范[S].北京：人民交通出版社.2005.
[6]Ayesha Shah.Influence of Binder and Mixture Properties on the Performance of AC Pavements.
[7]Little，DN.Button，J.W.，Epps J.A.Structural properties of laboratory mixtrues containing formed asphalt and marginal aggregates[R].Transportation research record.1983（811）：104.113.