水泥砼路面微裂式破碎再生处治技术

2016年1月西安西安长大公路养护技术有限公司水泥砼路面微裂式破碎再生处治技术3、高强纤维布路面结构加固1、水泥混凝土路面微裂式破碎技术2、地聚合物加固处治技术4、不适合微裂式破碎路段的处治技术1、水泥路面微裂式破碎技术1）缩小板块尺寸：减少或防止加铺层温度型反射裂缝.2）减少板底脱空：板块越小，越容易与基层密贴，减少或防止加铺层荷载型反射裂缝。为何要破碎？答案：防止反射裂缝。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1.1微裂式破碎目标--面板（路况优、良、中次）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。1.1微裂式破碎目标--面板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，研制出微裂式破碎设备。1.2微裂式破碎设备2014年该成果被编制成河南省地方标准（DB41/T963--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1.2微裂式破碎再生技术规程设备原理：基于夯实能量传递、碰撞原理及牵引机械能量优化选择。1.2微裂式破碎设备微裂式破碎装备微裂式破碎装备简图微裂式破碎装备采用装载机或挖掘机工作装置牵引，液压动力驱动，通过锤头设置的凸点实现路面的预期开裂。表面裂而不碎：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1.3微裂式破碎应用效果板块稳且粗糙：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。防反层间推移1.3微裂式破碎应用效果桩号左幅弯沉(0.01mm)右幅弯沉（0.01mm）左轮右轮左轮右轮夯前夯后夯前夯后夯前夯后夯前夯后平均值81.4388.7147.1479.4358.8657.4310.2974.29标准差36.6515.7615.0211.9254.696.945.479.47变异系数0.450.180.320.150.930.120.530.13小弯沉、均匀稳定1.3微裂式破碎应用效果1.4微裂式破碎设备选择DB41/T963--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。1.5微裂式破碎应用于路况极差段结构层松散、强度弱化，路床可能已经湿软。河南淮滨环城路1.5微裂式破碎应用于路况极差段结构层松散、强度弱化，路床可能已经湿软。设置盲沟将积水引出混凝土块回填夯实夯实挤压夯实排水固结软弱地基1.5微裂式破碎应用于路况极差段DB41/T963-2014中“5.3.2条文说明”：5.3.2挖除换填夯实处理建议方案：挖除深度一般为路基顶面下30cm~50cm，特别湿软路段根据需要确定处理深度。开挖路段经检验后将破碎板块、旧路基层及砂砾等符合路基填料要求的材料掺加水泥或石灰并均匀拌合，分层回填到路基内碾压密实后，采用微裂式破碎再生设备进行夯实，直到沉降稳定为止，检测其顶面承载能力，按照新建道路设计路面结构形式与厚度。1.5微裂式破碎应用于路况极差段1.6微裂式破碎再生技术规程项目技术要求保证率频率开裂块度≤0.04m275%表面洒水量测，每车道每50m检测一块面板。表面凹槽深度≤30mm75%用两块三角板测量凹槽深度，每车道每50m检测一块面板。弯沉变异系数≤0.5100%每车道每50m检测一个断面弯沉。%在开裂块度和表面凹槽深度无法同时满足要求时，以开裂块度为准；若水泥混凝土路面结构层厚度较厚、强度较高，现场多次试验后的块度仍无法达到表3要求，经论证后可将开裂块度调整为小大于。项目技术要求保证率备注开裂块度≤0.1m275%表面洒水量测，每车道每50m检测一块面板。弯沉变异系数≤0.5100%每车道每50m检测一个断面弯沉。路况差与极差效果评定项目和频率路况优、良、中效果评定项目和频率2、地聚合物注浆加固微裂式破碎稳固后，局部路面承载能力不足，如何加固？承载能力不足原因：1）路表下渗水冲刷基层或底基层，造成基层或底基层松散；2）层间粘结力差或层间脱空；3）路基不均匀沉降，造成路床与路面结构层脱空，以及路床湿软。为何要注浆？2.1地聚合物注浆材料1972年法国Davidovits提出地聚合物材料。铝硅酸盐原料在碱性溶液中溶解。溶解的铝硅配合物由固体颗粒表面向颗粒间隙扩散，产生水化反应。凝胶相的形成，导致碱溶液和铝硅配合物之间产生聚合反应；凝胶相逐渐排除剩余的水分，固结硬化成无机高分子矿物。2.1地聚合注浆材料1、渗透性：渗透粘结松散的基层或底基层，要求注浆材料渗透性要特别好；2、粘结性：与基层、底基层、垫层、路床粘结性能好，要求注浆材料与已有路面材料的产生化学反应；3、强度匹配：对水泥稳定基层、底基层加固，注浆材料的抗压强度宜控制在15MPa~25MPa之间；对水泥路面进行板底脱空处治或复合式路面进行结构加固，宜控制在60MPa~80MPa之间。4、结石率：为防止加固后层间脱粘或脱空，要求注浆料结石率要求在100%。（1）超高流动性：12～16s（2）渗透性：渗入0.1mm缝隙；（3）与泥浆反应：激活基层、底基层、土壤中的惰性材料发生聚合反应；（4）强度可调：适合基层加固（双液注浆：15～25MPa）、适合水泥路面脱空处治（单液注浆：60～80MPa）。2.2CD-1型地聚合物注浆材料封闭施工单元弯沉与脱空检测脱空板块确定定孔钻孔清孔注浆注浆料配制封孔养护清理开放交通2.3地聚合物注浆施工工艺钻孔清孔注浆封孔2.4地聚合物注浆加固效果2.4地聚合物注浆加固效果总结：1、微裂式破碎后，原刚性路面变成柔性结构层，微裂破碎板块的底部支撑能力显得尤为关键；2、针对破碎后弯沉值大于60（0.01mm）的位置，采用地聚合物注浆后，弯沉值基本都下降到20（0.01mm），实现了非开挖式结构加固的目的。探坑效果2.4地聚合物注浆加固效果（1）水泥净浆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：只能填充，无法粘结、加固松散基层或软弱路基，由于效果差，现使用越来越少。2.5其他注浆材料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：只能填充，无法粘结、加固松散基层或软弱路基，加固效果有限。现状：由于硬泡在荷载作用下产生蠕变，产生新的脱空，其疲劳使用寿命较短。（2）高聚物浆液2.5其他注浆材料3、高强纤维布与渗透粘结胶沉陷处微裂式破碎稳定、注浆加固后满足要求，能直接加铺沥青混凝土路面吗？微裂式破碎完成后，针对沉陷严重区域采用沥青混凝土找平处理，以及铺筑沥青下面层后，承载能力不足位置，在这些位置固定高强纤维布，喷洒CD-1渗透粘结胶，提高沥青加铺层抗裂性能。固定高强纤维布3、高强纤维布与渗透粘结胶1、高强纤维布主要技术指标：弹性模量：15000～18000MPa；断裂延伸率：3%～5%。2、CD-1型渗透粘结胶主要技术指标：粘度：3.5*10-3pa/s;剪切强度：大于2MPa。3、高强纤维布与渗透粘结胶“白+黑”：路况为优、良、中1）受力形式旧水泥路面仍是主要承载层；2）旧路处治防止加铺层反射裂缝、层间推移；3）加铺层加铺层主要受到压应力，破坏形式为从上到下开裂，强度不均匀位置提高加铺层的疲劳使用寿命。4、路面加铺层设计“白+白”改造目标1）受力形式：加铺层是主要承载层；2）旧路处治：旧水泥路面强度和沉降均匀稳定性；3）加铺层：在两刚性结构层之间设一柔性应力应力缓冲层，协调两刚体温度翘曲变形。4、路面加铺层设计4、路面加铺层设计“白+白”路面加铺结论：1）水泥混凝土面层与基层之间需要设置一柔性缓冲层；2）水泥混凝土面层胀缩、翘曲变形不影响柔性缓冲层；3）柔性缓冲层抗冲刷性能优良。对应措施1）在面层与基层之间设置沥青混凝土缓冲层，厚度2～4cm；2）水泥加铺层与沥青混凝土缓冲层之间设置无纺透水土工布，隔离水泥加铺层与沥青缓冲层。4加铺层设计(DB41/T963--2014)中“4.4”表2旧水泥混凝土路面改造加铺水泥混凝土路面结构推荐形式道路等级交通量结构层厚度一级公路特重、重交通水泥混凝土面层不小于28cm透水式无纺布—应力吸收层2cm～4cm中、轻交通水泥混凝土面层不小于26cm透水式无纺布—应力吸收层2cm～4cm二级及三级公路特重、重交通水泥混凝土面层不小于24cm透水式无纺布—应力吸收层2cm～4cm中、轻交通水泥混凝土面层不小于22cm透水式无纺布—应力吸收层1cm～4cm四级公路水泥混凝土面层不小于18cm透层油—1）若强度和平整度满足要求，不设调平补强层；反之，则需要设置调平补强层。若调平补强结构层采用沥青碎石层时，则可以取消应力吸收层。2）应力吸收层通常选用AC-10（13）、沥青碎石或微表处。3）表中未注明要求的材料视当地情况选取。4路面加铺层设计“白+黑”路面加铺（DB41/T963--2014中“4.4”说明）道路等级交通量厚度一级公路特重、重交通9cm～12cm中、轻交通7cm～10cm二级及三级公路特重、重交通7cm～10cm中、轻交通4cm～8cm四级公路4cm～6cm若强度和平整度满足要求，不设调平补强层；反之，则需要设置调平补强层。表1旧水泥混凝土路面改造加铺沥青混凝土路面结构推荐形式5、不适合微裂式破碎段落路脱空检测脱空处治铺设调平层裂缝接缝处治加铺面层路况优、地下管道与受路侧结构物影响路段，采用直接加铺方法。注浆目的：消除板底脱空，补强结构强度。注浆前后检测——弯沉检测与脱空检测5.1智能脱空检测仪智能脱空检测原理刚性路面声音样本采集特征提取分类器取芯灌水脱空样本库微脱空样本库非脱空样本库智能脱空检测仪脱空检测数据处理特征比对脱空判断5.1智能脱空检测仪脱空检测判别非脱空测点产生的声音较“清脆”，能量主要集中在高频，无明显共振峰；脱空测点产生的声音类似于“闷鼓”声，能量主要集中在低频，且有几个较明显共振峰；微脱空介于两者之间。0500100015002000250030003500400002004006008001000120014001600频率（Hz）幅度不脱空点敲击声功率谱050010001500200025003000350040000100020003000400050006000频率（Hz）幅度脱空点敲击声功率谱非脱空声波脱空声波高频低频5.1智能脱空检测仪1）脱空：板块钻孔后灌水，要求灌水量不少于500ml。2）微脱空：板块钻孔后灌水，灌水量少于500ml。3）非脱空：板块钻孔后灌水，无法灌入水。智能脱空检测仪5.1智能脱空检测仪★识别率高：板底脱空检测脱空识别率高达80％以上。★速度快：检测速度比传统的FWD弯沉检测法快2～3倍。★可操作性强：配套脱空检测判别软件的使用，使得脱空检测方便快捷。★对交通影响小：设备体积小巧，检测一条车道仅封闭一条车道。★检测数据处理快捷：水泥路面智能脱空检