“美国高速公路旧路路面改造关键技术”交流会总结
2011年6月13日上午，美国德州交通部陈达豪博士前来我院进行“美国高速公路旧路路面改造关键技术”的交流。
会上陈博士主要介绍了美国在连续配筋砼路面、“白+黑”路面改造等方面的技术措施，并就相关问题进行了探讨，现总结如下：
1 连续配筋砼路面（CRCP）
陈博士总结其二十余年的路面铺筑和养护经验，认为在美国德州最合适的路面类型应是连续配筋砼路面。主要观点是：1）行车舒适性；2）更好的整体性提高了路面承荷的能力；3）CRCP接缝类病害比普通混凝土路面大大减少；4）长远来看经济合理。
并重点强调了CRCP的材料选择：1）选择温度膨胀系数低的骨料；2）适当降低砼强度。由于我国CRCP设计主要考虑温缩裂缝的控制，因此陈博士的观点适应于我国CRCP现状。
混凝土的线膨胀系数大约是8~12x10-6/℃，决定于骨料种类、含量和混凝土配合比。温度膨胀系数低的骨料有利于减少温缩开裂。
至于混凝土强度越高，其弹性模量越高，对增加结构刚度有利，但抗拉或抗剪强度却可能降低。例如高强混凝土在应力达到峰值（抗压强度）的75%~90%以前均为弹性工作阶段，线性段的范围随强度的提高而增大；而在低强混凝土线性段的上限仅有峰值的40%~50%。
针对陈博士提及CRCP
相关内容，反观现行规范连续配筋混凝土面层纵向配筋率设计
思路和三个设计标准，我们还应就交通荷载的影响来思考几个问题：
1）路面完工二至三年后，混凝土的干缩已经停止，模量、强度、温缩系数等参数已基本稳定。而且混凝土在长期受载的情况下会有徐变和应力松弛现象产生，这有利于防止路面开裂。按现行规范只考虑收缩应力的话，此后路面不应再有新裂缝产生。然而实际情况并非如此。所以，只以收缩应力分析CRCP的开裂，不能解释这种现象。
2）裂缝间距的下限主要是考虑减少混凝土板的横向拉应力以防止纵向裂缝，进而防止冲断。冲断是CRCP最主要的破坏形式，它虽与裂缝间距有关，但最终还是取决于轮载的作用。而荷载应力则与板厚等诸多参数有关。然而规范里既然没有考虑荷载的作用，当然也体现不出其它诸参数对冲断的影响。
3）长期性能来看，CRCP在其服役期间性能不断变化，主要取决于裂缝的发展情况。通车前，混凝土的干缩和温缩是影响路面开裂的主导因素，通车以后其影响逐渐减小，而交通荷载的影响则越来越大。交通荷载的影响主要体现在混凝土和钢筋的疲劳，是一个逐步发展的过程。我院陈志良“连续配筋混凝土路面收缩开裂分析”的论文分析了三年内裂缝发展情况，但没有考虑荷载的因素，似乎难以对更长时间进行分析。
国外的McCullough等人提出的CRCP设计方法考虑了荷载的作用，具体细节尚不清楚，他们的方法基于薄板理论。AASHTO2002设计指南考虑荷载累计提出了CRCP冲断预估公式，如在国内应用还需重新确定公式中的钢筋纵向预应力、累计当量轴载等参数，并有待长期观测。
2 “白+黑”路面改造
陈博士另一主讲内容是水泥砼路面加罩沥青砼面层技术，涉及内容较多，主要包括：原水泥砼路面病害处理、加铺沥青层要求、碎石化技术及工艺。国内“白+黑”路面改造经10几年的发展，陈博士介绍的该部分内容大多已在国内形成共识。
2.1 原水泥砼路面病害处理
1、换板后或新建砼路面横向切缝应注意时效性
一般在混凝土达到设计强度的25 %～30 %时，亦即混凝土开始产生收缩自由开裂前进
行，具体切缝的时机的掌握应按当时养护温度由工地实验确定。一般浇筑后5～12h （在初凝和终凝之间） 即可切缝。当施工温度较低时适当延长，最迟在24h 之内完成。
另外需提及的是国内真空吸水工艺能提高密实度和早期强度，收缩率低，为切缝提供有利条件，但应用不广。根据经验：切缝宜深不宜浅，缝深应达到板厚的1/ 3～1/ 2。
2、局部换板易造成相邻板开裂
换板时造成相邻板出现轻微裂缝或板底脱空，如无有效措施防治，相邻板易短期内发生破坏。一般采取的措施是换板时加设拉杆和传力杆，尤其是拉杆。
换板时造成相邻板脱空，短期内迅速破坏
3、脱空板处置
脱空板更应在新建时做好防脱空措施，已脱空的板目前国内没有较好的处理办法。
1）新建时的措施包括：板底铺设抗冲刷层，多为沥青层；做好传力杆和拉杆；及时做好接缝封填。
2）已脱空板处理措施包括：板底注浆，但效果不好；埋设传力杆，但国内因没有专用切缝设备，多采用人工切缝开槽，导致传力杆安置深度和排列形式不佳，但防治脱空断板仍有明显效果。
107国道传力杆埋设不整齐，开槽深度不一
2.2 罩面层防治反射裂缝措施
目前防治反射裂缝大致可以分为五种：增加沥青层厚度，设置应力（应变）吸收薄膜夹层，抗裂性能好的沥青混合料，设置结合隔离层，处治旧路面板等。陈博士认为三种措施较有效，即：增加沥青层厚度，抗裂性能好的沥青混合料，碎石化旧路面板。
1、增加沥青层厚度
增加沥青层厚度能有效延缓反射裂缝发展到表面，且因沥青混合料粘弹性体特性，夏季部分裂缝能自行愈合。至于厚度具体取多少，国内外不一，取决于原砼路面状况、交通荷载等，国内多偏向于15~18cm。
2、抗裂性能好的沥青混合料
陈博士重点提及SMA。SMA由于油石比高、含木质素、密实骨架结构，具良好的抗裂性能。但未提及公称最大粒径和设计层位。国内目前多采用SMA-13作为上面层，其它公称最大粒径的SMA研究资料及施工经验相对较少，尤其是9.5以下的。
3 碎石化旧路面板
碎石化旧路面板实际上是一种路面再生技术，陈博士的观点是：砼板打裂只能延缓反射裂缝，打碎（碎石化）能根除反射裂缝。并重点介绍了在德州采用较多的共振碎石化技术。而国内目前多采用多锤头破碎。共振碎石化把水泥混凝土路面破碎成为小的碎块的过程，钢筋或铁丝网将与破碎路面的碎石完全剥离，碎块将呈现斜向的啮合嵌锁结构。共振破碎后的路面如下图所示：
在对基层和基层材料毫无损害的情况下，混凝土路面必须纵向全部破碎。另外，混凝土板以剪切平面破碎（例如呈45度角），可达到更大的模量。
碎石化后检验指标有顶面当量回弹模量、弯沉和碎石化后的骨料尺寸。由于前两者不仅仅是碎石化层的强度，还包括基层和路基强度，因此单就碎石化效果的检验，陈博士建议碎石化后的骨料尺寸，其标准是小于7.5cm。但在养护设计中，个人认为采用的技术标准应侧重于碎石化后的顶面当量回弹模量。
陈博士也同时强调碎石化过程中应紧挨碎石化车道设置排水盲沟以便碎石化过程中排水。
结合以前养护设计经验，个人认为碎石化有几个局限性：
1）基层已经破碎松散不成整体，碎石化后可能造成整体强度较差；
2）混凝土路面在凹曲线底部，基层、路基存在大量积水或地下水位较高，后期可能造成结构性开裂并伴随严重的水损害。
3）砼板太厚或双层砼板。例如三峡库区公路是40cm厚板，碎石化深度不足，后期效果并不理想。而双层砼板或基层是碾压混凝土、贫混凝土的原路面结构，碎石化也存在无法破碎两层板，却导致下层板或基层受损严重。
4 结语
通过此次交流学习，我们的的确确开阔了眼界，更加解放了思想，更新了观念。陈博士介绍的许多发展理念和工作措施很值得认真学习和借鉴。并期待有更多机会扩展视野，提升水平。