水泥混凝土路面改造加铺关键技术(福建技术交流8.6修改).ppt

2015年8月,西安长大公路养护技术有限公司,吴超凡 博士,旧水泥混凝土路面微裂式破碎再生技术规程（DB41/T 963--2014）,,,3、微裂式破碎再生处治,1、问题,2、路面再生原则,4、路面加铺层设计,5、实体工程应用效果展示,6、路况好路段“白+黑”病害处理案例,1 问题,1）水泥路面改造方案应考虑啥？旧路路况（传统只考虑该因素）、路面结构组合（承载能力）、路面结构内排水（绿化带）、改造后的交通轴载变化1.1 路表病害形式,板块断裂,结构层和路床基本没有病害河南G106信阳段,1.1 路表病害形式,板块破碎,结构层可能松散、强度可能弱化河南G106信阳段,1.1 路表病害形式,破碎错台,路面结构层松散、强度弱化河南G106信阳段,1.1 路表病害形式,破碎唧浆,路面结构层松散、强度弱化，路床可能已经湿软河南G106信阳段,1.1 路表病害形式,破碎沉陷、碎石调平,结构层松散、强度弱化，路床可能已经湿软广东S253英德段,1.1 路表病害形式,破碎沉陷,结构层松散、强度弱化，路床已经湿软河南淮滨环城路,1.1 总结,1）局部板底脱空断板、不严重的破碎板，路基和路面结构层基本没有病害。

2）结构强度弱化破碎板、错台+破碎板，结构层松散、强度弱化 3）路基软化严重破碎板、沉陷位置结构层松散、强度弱化，同时路床湿软、唧泥或有明水1.1 问题,1）通常从路表状况判定路面结构承载能力，而很少关注路面各结构层承载能力，应探坑观测或检测；2）绿化带等对路面结构内排水的影响，通常不被重视问题：1）若结构层承载能力不足，啥办？2）若排水不畅，如何处理？,探坑效果,1.1 路面结构内病害,路面,基层,底基层,路基,,1） 路基与底基层层间脱空： 路基不均匀沉降作用； 2）底基层与基层层间脱空： 3）路面与基层层间脱空：,结构层层间脱空,,接缝、裂缝处荷载、水作用；,1.1 路面结构内病害,1 问题,2）改造方案行不行？反射裂缝（极为关注）疲劳裂缝层间推移 基本没人关注，行吗 ？车辙 唧浆,,前提：假定基层和基层以下的路面结构层无病害，仅仅是面板的破碎再生措施：打裂压稳与碎石化验收：工艺对应的破碎效果验收1.2 传统破碎再生,1.2.1 打裂压稳,门式破碎技术,1.2.1 打裂压稳,能否确保破碎板块稳定？,冲击破碎技术,1.2.1 打裂压稳,1.2.1 打裂压稳,五边形,四边形,每块板沿横向每１ｍ有一条纵向贯穿性裂缝，横向裂缝以每一冲击点向四周发散,冲击点处出现发散式开裂,能否确保破碎板块稳定？,1.2.1 打裂压稳,挖掘机炮头破碎,炮头处理后，路面形成上小下大的坑洞，处理后的板块松动，需要采用压路机进行碾压；坑洞较大、较深，处理后表面强度均匀性差。

打裂压稳的效果1）块度偏大：开裂块度0.6~0.8m2，开裂块度偏大，最佳块度在0.04m2以下；2）板块不稳：无法确保开裂板块下无脱空；3）表面光滑：破碎后表面微观构造深度小，与加铺层无法粘结为一体部颁规程：适合路况较好的路段，且只能作底基层1.2.1 打裂压稳,多锤头破碎技术,1.2.2 碎石化,,,,施工过程,路面破碎,Z型压路机碾压,喷洒乳化沥青,优点,彻底消除温度型和荷载型反射裂缝,缺点,①松散碎石层；②残余强度损失很大；③路况特别差的位置仍无法处理,1.2.2 碎石化,相对于多锤头破碎，共振破碎后表面块度相对较大，上下嵌锁能力相对较强①表层为松散的碎石层；②残余强度损失很大；,共振破碎技术,1.2.2 碎石化,碎石化效果1）板块稳而太松：确保板块稳定，但结构层松动，采用压路机多遍碾压或开放交通碾压克服该缺陷2）表面裂而太碎：表面块度极小，松散的碎石颗粒，采用喷洒乳化沥青克服该缺陷部颁规程：适用于路况较差的段落，可直接作为基层1）优点：没有反射裂缝；2）病害：容易出现车辙，推移和疲劳开裂破坏为主，特别对于重载道路、长大纵坡和急弯路段1.2.2 碎石化,1.2.3 总结,板块破碎：能否在确保破碎板块稳定下，破碎后板块表面不松散，且表面较为粗糙？表面其他病害：崩边、破碎板的宽缝？,1.3 微裂式破碎再生技术,2010~2012年进行“水泥混凝土路面改造打裂压稳成套技术与装备”课题研究。

成果通过省科技厅组织的专家鉴定，达到国际先进水平提出了微裂式破碎再生的总目标：“板块稳而不平、表面裂而不碎”获得成果,1.3 微裂式破碎再生技术,该研究成果于2013年获得河南省科技进步叁等奖获奖情况,1.3 微裂式破碎再生技术,2014年该成果被编制成河南省地方标准（DB 41/T 963--2014），并在河南进行技术宣贯2014年入选为两年一次交通高层技术论坛标准规范,,1.3 微裂式破碎再生技术,推广应用河南：宝石线、平郏线、舞钢城区路、鲁平大道、S318焦作段、S217焦作段、驻马店城区段、淮滨东环路等；广东：S213英德段、清（远）三（水）段等； 福建：G324福清段、S202、X304、泉州近年来路面改造等；安徽：滁州城区、S104线等等正在应用目前在河南、安徽、湖北、福建、广东等多条水泥路面改造设计已经采用该微裂式破碎技术，部分正在施工中1.3 微裂式破碎再生技术,1）面板（1）板块裂而不碎减小板块尺寸、消除板底脱空，防止加铺层反射裂缝；（2）板块稳而不平提高加铺层与旧路的粘结力，防止加铺层推移破坏；（3）残余强度强由于板块裂而不碎，稳而不平，故路面残余强度损失小。

2、路面再生原则,110KJ微裂式破碎再生机,2）路基和弱化的路面结构层软弱路基加固，提高路基承载能力；强度已经弱化的路面结构层加固，提高路面结构层承载能力目的：支撑微裂式破碎后的板块，提高破碎后路面整体强度 措施：非开挖式地聚合物注浆加固2、路面再生原则,非开挖式地聚合物注浆加固,2、路面再生原则,3）破碎板块已经破碎板块的板块间传荷能力随裂缝宽度的增大而减小，而且裂缝宽度越大，其加铺层在荷载作用下层底拉应力越大措施：自修复自愈合混凝土铺筑在宽缝内，起到板间传荷和防止加铺层开裂自修复自愈合弹性混凝土,3、微裂式破碎再生处治,,,,,,,,,微裂式处治,宽缝应力恢复,病害诊断,选择破碎能量,判断病害位置与深度,旧路面再生,地聚合物加固 或换填,,微裂式破碎再生,根据路面厚度、强度、总刚度、位置,目测、弯沉或FWD等检测,依据河南地标验收,减少加铺层反射裂缝,防止加铺层推移,处治目标,温度型裂缝,接缝宽度过宽型裂缝,层间咬合粘结力小于车辆的水平剪切应力,荷载型裂缝,充分利用旧路残余强度,板块之间相互嵌挤,板块开裂减小尺寸,减小接缝宽度,最佳开裂形式,最佳表面粗糙度,最佳残余强度形式,可容忍的接缝宽度,旧水泥路面处治拟达到的最佳标准,3.1 微裂式破碎目标--面板,力学计算结果,防层间推移：处治后旧水泥面板表层的最佳粗糙度为形成2~3cm深度的凹槽。

残余强度：处治后旧水泥板块最佳开裂形式是表面列而不碎，开裂裂缝以45°开裂效果最优，防放射裂缝：路面破碎块度0.0025~0.1m2，开裂后裂缝宽度小于1mm；沥青加铺层厚度为12cm时，接缝宽度2cm是临界容忍接缝宽度 3.1微裂式破碎目标--面板,,应用效果,,板块稳而不平：破碎压稳后板块下沉1～2cm，面板上形成大量小凹槽，该凹槽将沥青混凝土加铺层与旧水泥混凝土板隼接在一起防反射裂缝和推移,3.1微裂式破碎目标--面板,应用效果,,表面裂而不碎(防反射)：清扫表面的碎石后，开裂宽度在0.1～0.3mm，表面微裂缝围成的块体大约5～20cm之间，开裂的块体相互嵌锁，形成一个整体防止反射裂缝,,3.1微裂式破碎目标--面板,应用效果,,,,小弯沉、均匀稳定,3.1微裂式破碎目标--面板,3.1微裂式破碎目标--面板,,DB41 /T 963--2014中 “ 5.1.1“说明,,,5.1.1 旧水泥混凝土面板厚度不大于26cm时，选择30KJ~66KJ的破碎再生设备；在旧水泥混凝土面板厚度不小于26cm，基层强度较高、厚度较厚时，选择60KJ~110KJ的破碎再生设备，但在旧水泥混凝土路面纵坡较大（通常不大于3%时）路段，还需配30KJ~66KJ的破碎再生设备。

施工：选择微裂式破碎设备、破碎遍数、破碎工艺、碾压遍数等施工参数3.2 微裂式破碎后路面检测,承载力检测,,微裂式破碎后，且通车若干天或碾压后，采用贝克曼梁或FWD进行结构承载能力检测，旨在找到弯沉较大的位置弯沉和FWD检测,,,安徽滁州S311 微裂式破碎前后弯沉变化图,3.2 微裂式破碎后路面检测,安徽滁州S311 微裂式破碎前后弯沉变化图,3.2 微裂式破碎后路面检测,安徽滁州S311 微裂式破碎前后弯沉变化图,3.2 微裂式破碎后路面检测,安徽滁州S311 微裂式破碎前后弯沉变化图,3.2 微裂式破碎后路面检测,,总结：1、板块微裂式破碎后，面板块度减少到0.1m2以下，弯沉值增大约1倍；2、局部板底脱空较为严重段落，微裂式破碎后的弯沉值降低；3、微裂式破碎工艺将显著影响破碎后路面承载能力，此尤为关键;4、局部路面结构层松散、强度弱化，微裂式破碎后弯沉值仍较大时需进行注浆加固补强3.2 微裂式破碎后路面检测,3.2 微裂式破碎后路面检测,弯沉微裂式破碎后，通车若干天或用胶轮压路机碾压若干遍后，若路面出现严重变形，则路床必然湿软或积水，其他位置进行弯沉检测 分析弯沉较大的位置，通常路面结构层已经弱化或者路床湿软。

DB 41/T 963--2014中“5.3.2”说明,,5.3.2 旧水泥混凝土路面严重破碎路段，若局部弯沉值较大位置判定为软弱路基，应采用注浆补强或挖除换填夯实处理3.3 地聚合物注浆加固、换填夯实,,（1）水泥净浆；,注浆材料选择,水泥净浆：造价低，曾得到大规模使用，但流动度大（通常在60s以上），抗折强度低，泌水严重等； 改进方法：添加铝粉等膨胀剂减少泌水，但后期强度和耐久性显著降低；添加水玻璃，提高早期强度，但后期强度迅速降低，并产生软化；添加减水剂提高浆液强度，但泌水和沉淀严重 现状：造价低，曾得到大规模使用，由于效果差，现使用越来越少膨胀性高聚物：聚氨酯遇水膨胀，将路面结构层内的水排出，起到填充加固效果 效果评价：有一定的补强效果，但无法固化软弱泥浆和加固粘结层间，加固效果有限 现状：曾得到推广应用，但使用效果一般，而且造价高，现在推广越来越难3.3 地聚合物注浆加固、换填夯实,（2）高聚物浆液,DJZ型地聚物注浆料特性,,（3）DJZ系列地聚合注浆材料,,DJZ系列地聚合物：利用工业废渣矿物活性成分等材料，通过碱激活剂形成胶凝体结构的无机高性能高分子胶结材料1）超高流动性：12～16s （2）渗透性：渗入0.1mm缝隙； （3）与泥浆反应：激活土壤中的惰性材料发生聚合反应； （4）高抗折强度：大于15MPa。

3.3 地聚合物注浆加固、换填夯实,,适用于交通量一般、重载比例不大的国省道公路适用于高速公路、交通量大或重载交通3）DJZ系列地聚合注浆材料,,,3.3 地聚合物注浆加固、换填夯实,预期目标：,填充加固路面整个结构层、固化湿软路床4）自主研发的智能注浆成套设备与工艺,DB 41/T 963-2014中“5.3.2条文说明”,,5.3.2 .注浆处治建议方案：钻孔、注浆深度为穿透路面结构层，达到路基顶面下30~50cm （或病害位置）后进行注浆加固补强3.3 地聚合物注浆加固、换填夯实,施工工艺,,,3.3 地聚合物注浆加固、换填夯实,内部病害处治——地聚物注浆脱空处治与结构补强,,,,,,钻孔,,,,清孔,注浆,封孔,3.3 地聚合物注浆,安徽滁州S311 微裂式破碎后局部地聚合物注浆加固,3.3 地聚合物注浆,安徽滁州S311 微裂式破碎后局部地聚合物注浆加固,3.3 地聚合物注浆,。