旧水泥混凝土路面改建技术.

旧水泥混凝土路面改建技术黄琴龙同济大学交通运输工程学院2006.7水泥混凝土路面的发展水泥混凝土路面的破坏模式改建成白色路面改建成黑色路面目录水泥混凝土路面的发展年份1960197019801990199620002003里程（万km）0.0060.020.161.145.6611.8619.90占当年建成的高级路面比例（％）2.23.911.024.436.346.258.0我国水泥混凝土路面建设里程历年统计我国水泥混凝土路面路况评价88年以前修筑的水泥混凝土路面二级以下公路，路面质量较差，早期损坏情况严重88年—94年修筑的水泥混凝土路面质量提高，但仍采用人工及小型机具施工，路面平整度较差，行车的减震、舒适性不佳，早期损坏比较严重95年以后修筑的水泥混凝土路面有600公里水泥路面高速公路，水泥滑模摊铺机施工水泥混凝土路面的损坏模式断裂唧泥错台接缝碎裂拱起沉陷、纹裂和起皮等表面损坏模式改建为白色路面加铺水泥混凝土面层（白加白）旧路面破损板的处理：破板挖除重新浇注混凝土，接缝严格上下对齐结合式施工工艺：凿毛、立模、刷浆、浇筑加厚层直接式施工工艺：清洗表面后同施工工艺结合式分离式施工工艺：采用沥青砂或油毡夹层性能评价：经济性、反射裂缝、标高改建为白色路面将旧混凝土用新水泥混凝土取代（白改白）适用于路面破坏过于严重或路面高程受限的情况缺点：旧板废弃、施工机械要求高、施工周期长、噪音影响、交通影响优点：反射裂缝、标高改建为黑色路面水泥混凝土路面出现损害后难以处理1.水泥混凝土路面刚度较大，处理起来比较麻烦；2.水泥混凝土路面的修补工艺复杂且耗费巨大；3.水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土层时，如果处理不当会产生反射裂缝；4.水泥混凝土路面在损害发生前较难发现其潜在隐患。改建为黑色路面（白改黑）注浆、加固、加铺沥青混凝土面层1.注浆法的原理；2.施工准备；3.注浆方法；4.经济分析；5.存在的问题改建为黑色路面（白改黑）土工布或玻璃纤维格栅加筋：土工布技术要求A.良好的柔性：韧性与表面硬度，顶破强度R2kNB.土工布抗拉强度应大，纵向≥400N/5cm，横向≥280N/5cm，抗变形能力强。C.良好的耐温性：土工布熔点≥230℃。D.良好的沥青胶油吸附性：E.良好的均匀性：经纬两向的强度比，对编织物不大于1.5，对无纺织物不大于1.2。F.良好的耐酸碱性G.良好的抗老化性H.厚度要求：土工布厚度以小于2.0mm为宜。改建为黑色路面2.增设补强层：①纤维混凝土（钢纤维和软纤维）②连续配筋混凝土③素混凝土3.改善沥青混凝土罩面层性能增加沥青层厚度在沥青材料中添加纤维或改性剂等改建为黑色路面3.设置中间夹层：（1）设置大粒径透水性沥青碎石连接层。由于该结构具有较强的透水性，所以必须设置路面边缘内部排水系统。（2）应力吸收薄膜中间层。主要有橡胶沥青应力吸收层SAMI、STRATA应力消解层、格栅（包括聚丙烯或聚酯土工格栅、玻璃格栅、金属格栅）、土工织物（包括聚丙烯或聚酯织物和聚乙烯、聚丙烯或聚酯无纺织物）等。STRATA应力消解层采用特种聚合物改性沥青，使沥青混凝土含油量高(9％左右)，粒径小(最大10mm)，低温粘结性及高温稳定性十分优良，抗弯曲、抗裂能力很强。改建为黑色路面3.设置中间夹层：这几种方法，相比而言，设置SMAI的效果比较好，但它需撒布透层油或粘层油，在施工时，热油容易粘住车轮，从而“起皮”或“拉皮”，如果量控制不好或撒布不均匀，还容易在开放交通后造成局部泛油。总的说来，这些设置应力吸收夹层都只能在1～3年内起到较好的防反效果，尤其是旧水泥混凝土接缝、裂缝处弯沉较大的地方，效果更差。改建为黑色路面4.锯切横缝由于反射裂缝很难消除，因而可以采取控制开裂，而不是消除开裂的方法，即在铺设加铺层以后，在现有每条横缝上面锯缝再灌缝，此后和常用路面接缝一样进行维护。如果旧水泥路上的裂缝较多，而且形状不规则，不是严格的横缝和纵缝，那么，这种处治方式有很大局限性。改建为黑色路面（白改黑）挖除旧水泥混凝土板，铺沥青混凝土路面缺点：造价昂贵，与其他白改黑方法相比初期投入过大；工期长；移除的旧水泥混凝土很难再加以利用,造成很大的浪费,并会造成严重的环境污染；影响公共、商业及经济发展。改建为黑色路面（白加黑）破碎旧水泥混凝土板，加铺沥青混凝土面层优点:减少甚至消除水泥混凝土板块对加铺层的反射裂缝⑴消除路基的水损坏，改善劣质的地基土对路面引起的损坏。⑵施工受气候影响较小，大幅度节约施工时间。⑶从成本来看，因其能够大大缩短施工时间，大大增加道路运营收益。⑷交通影响小。⑸由于利用原面板作基层，减少了对基层材料的使用，节省了砂石等资源的利用，同时减少了传统混凝土旧路面修补法所产生的大量白色建筑垃圾，实现了道路废料的循环利用。改建为黑色路面（白加黑）（1）冲击压实（冲击压路机）冲击式压路机在我国的水泥混凝土路面的改扩建中已得到广泛应用，如山东、浙江、上海等地。冲击式压路机施工现场板边出现破碎冲击破碎后路面状况亭枫公路改建3年后的路面状况改建为黑色路面（白加黑）（1）打裂压稳（闸式破碎机）打裂压稳通常用于消除沥青面层的反射裂缝。理想状况下，打裂压稳处理后，板块长度应在30～100mm，这就可以将板块水平方向上位移的积累减小到沥青面层可以承受的程度，从而消除反射裂缝的产生。打裂可以在板块中形成紧密的裂纹，从而以部分结构性的损失来换取传荷能力的增强；另一方面，压稳则消除板下的脱空，恢复了基层对水泥混凝土板块的支承作用。打裂压稳技术已经成功地用于改造结构完好，仅存在功能性破坏的普通水泥混凝土路面。使用打裂压稳时必须考虑到板块整体性的损失。改建为黑色路面破碎法（2）破碎压稳（多锤式破碎机）原理：利用多个方型锤头交叉起落均匀冲击旧路面，在牵引车的缓慢行进中，使混凝土板破碎成混凝土碎块；根据地基与面板强度来调整锤头落距与行车速度，以控制板破碎程度。板块破碎后的碎块自上而下逐渐增大，上部小颗粒经压实后形成平整表面，易于沥青混凝土的摊铺，下部大颗粒之间形成嵌挤结构。破碎压稳技术与打裂压稳类似，不同点在于前者用于钢筋混凝土路面。该技术要求破坏混凝土和钢筋之间的联结，从而减小工作缝和裂缝之间的差异性位移到最低限度。由于要破坏混凝土和钢筋之间的联结，破碎压稳要求比打裂压稳有更高的破碎功。同时，在沥青面层设计时也应考虑到这种破坏造成的结构性的损失。多锤头破碎机路面施工情况多锤头破碎后的路面情况国内应用情况工程：浙江省35省道临石线68K+815～69K+700段和21K+000～22K+000段旧路面设备：采用了美国海瑞集团麦尔四通公司多锤头碎石化设备路面结构：直接加铺13crn沥青混凝土路面（8粗5中）。弯沉比较：多锤头碎石化技术破碎后与破碎前弯沉值平均增加0.5mm；打裂压稳技术打裂后与打裂前弯沉值平均增加0.15mm改建为黑色路面破碎法（3）碎石化碎石化是通过完全破坏已有板块来消除沥青上覆层中的反射裂缝。碎石化后水泥混凝土颗粒的粒径不大于40cm，且75%以上的颗粒在深度方向的分布满足：表面最大尺寸不超过7.5cm，中间不超过22.5cm，底部不超过37.5cm。碎石化可用于板块完整性和结构性较差的钢筋水泥混凝土路面，它在其他类型的水泥混凝土路面的改建中也得到成功的应用。该技术将水泥混凝土板块破碎成“高强粒料基层”，然后在上面加铺沥青面层补强。共振破碎机共振破碎示意图破碎现场效果图破碎后路面面层情况通车近1年后的路面情况经济评价改建类型具体方案造价（us$/m2）白改白去除旧水泥混凝土面板，铺装30cm混凝土41～55白加白直接加铺25cm非结合的混凝土路面板31～43白加黑碎石化处理并加铺25cm沥青混凝土加铺层20～28美国沥青学会的比较经济评价序号破碎方案造价（元/m2）1冲击压实5～82打裂压稳（门刀式破碎机）123MHB（多锤头破碎机）14～184RPB（共振破碎机）40我国旧水泥混凝土破碎施工费比较