旧水泥混凝土路面改造设计

江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE旧水泥砼路面改造设计江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE结构设计抗裂设计沥青混合料选择主要内容旧水泥砼板改造设计流程几点思考旧水泥砼板改造设计概述设计案例已有工程介绍旧水泥砼路面改造设计江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE旧水泥混凝土路面沥青加铺层改造研究1999年，江苏省交通厅公路局、江苏省交通科学研究院联合开展了“旧水泥混凝土路面沥青加铺层改造研究”，针对不破碎板处理方式提出了多种路面结构和防止反射裂缝的措施。沥青稳定碎石在旧路改造中的应用研究2001～2002年,宁连公路管理处,江苏省交通科学研究院联合开展了“沥青稳定碎石在旧路改造中的应用研究”，针对沥青稳定碎石优良的抗裂性能提出了加铺层结构。1概述旧水泥砼路面改造设计江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE1概述目前使用的结构(沥青砼加铺层)沥青砼路面+中间夹层(土工织物）+处理后的水泥板沥青砼路面+中间夹层(土工织物、应力吸收层）+处理后的水泥板橡胶沥青砼路面+中间夹层(应力吸收层)+处理后的水泥板沥青砼路面+裂缝缓解层(沥青稳定碎石）+处理后的水泥板旧水泥砼路面改造设计江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE1概述目前使用的结构(沥青砼加铺层+半刚性基层)沥青砼路面+土工织物+半刚性基层（二灰碎石、水泥稳定碎石）+处理后的水泥板沥青砼路面+半刚性基层（二灰碎石、水泥稳定碎石）+土工织物+处理后的水泥板沥青砼路面+半刚性基层（二灰碎石、水泥稳定碎石）+处理后的水泥板(板块破碎)旧水泥砼路面改造设计江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE1.设计方法(国外)２．１结构设计方法ARE(AustinResearchEngineers)法美国沥青协会（AI）法AASHTO罩面设计方法美国工程兵和联邦航空局（FAA）法旧水泥砼路面改造设计江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE《水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40-2002）《公路沥青路面设计规范》平均弯沉值弯沉差经验法实体工程实践经验２．１结构设计方法1.设计方法(国内)旧水泥砼路面改造设计江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE反射裂缝产生交通荷载温度应力２．２抗裂设计旧水泥砼路面改造设计江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE厚加铺层设置夹层裂缝缓解层２．２抗裂设计锯缝破碎固定目前在水泥稳定碎石基层抗裂设计中得到应用旧水泥砼路面改造设计江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE设置夹层２．２抗裂设计旧水泥砼路面改造设计江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE玻纤格栅是一种物理化学性能很稳定的材料。它具有强度大、模量高、化学稳定性好、耐腐蚀等特点。研究结果表明，防反效果有好有坏，一般来说其对于垂直和水平位移较大(超载、温缩严重)的情况效果不大，其防反效果可能较短暂（2～3年）。橡胶沥青应力吸收层（SAMI）是一种预防沥青路面反射裂缝的技术措施。SAMI是由橡胶沥青和一定级配的碎石材料分层撒布而成的一种柔性防裂层，厚度为1cm左右。SAMI具有良好的抗变形性能，可以吸收水泥路面接缝处竖向或横向位移，减少裂缝处沥青面层的受力，从而减少或消除沥青路面反射裂缝（水泥板块横向滑动没有稳定的路段不适用）。STRATA应力吸收系统科氏Strata反射裂缝应力吸收层系统具有高弹性和柔韧性的特殊性质，可以将向上传递的应力（水泥砼板裂缝处产生的集中应力）分散在较大的面积，以防止、延缓路面基层反射裂缝的产生。当沥青加铺层的厚度小于12cm时，沥青面层车辙问题严重.２．２抗裂设计聚脂改性沥青油毡贴缝改性沥青油毡广泛应用于建筑防水领域，如各种面层、地下室、水池、水库、厕浴间、桥梁遂道等，但应用于旧水泥砼板上加铺沥青面层改造的工程实践较少。旧水泥路面加铺改造工程中，为了防止雨水下渗到基层中，毁坏基层，采用改性沥青油毡对旧水泥板进行贴缝处理。改性沥青油毡有SBS、APP、APR改性沥青系列。该产品主要采用玻纤毡、聚酯毡做胎基体，其厚度主要有2mm、3mm、4mm、5mm等。贴缝宽度为50cm，起到中间夹层的作用．土工织物夹层当沥青罩面层由于旧水泥砼板位移产生的拉应力超过沥青罩面层的抗拉强度时，沥青罩面层自然会开裂，由于沥青罩面层开裂，在自然环境因素条件下（雨水、粉尘、砂石等），导致沥青面层剥离，再现坑洞，降低道路的使用品质。在沥青罩面层与旧水泥砼路面之间设置土工布中间夹层，可起到应力吸收层的作用，是防止反射裂缝的一种有效措施。包括聚丙烯、聚乙烯或聚脂织物和聚脂无纺织物。设置夹层旧水泥砼路面改造设计江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE２．２抗裂设计设置夹层旧水泥砼路面改造设计江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE裂缝缓解层２．２抗裂设计旧水泥砼路面改造设计江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE沥青稳定碎石（LSM-25）沥青稳定碎石（LSM-25）空隙率在3～6％之间，具有良好的抗水损害、抗车辙性能，而且采用沥青稳定碎石（LSM-25）基层不会像半刚性基层那样产生反射裂缝，从而能显著延长沥青路面使用寿命。2001年，在宁连宁通公路水泥路面改造工程中应用了沥青碎石基层，至今路面性能良好。大粒径沥青碎石的造价比水稳碎石基层略高。沥青碎石AMAM属于半开级配，级配较粗，粉料少，沥青用量较少，空隙率较大，其高温性能、水稳定性、力学性能均比LSM混合料差。从无侧限抗压强度及回弹模量来看，AM的力学性能均要比LSM的力学性能差。从劈裂试验结果来看，AM的间接抗拉强度、劈裂劲度模量都要远小于LSM，其抗拉能力要比LSM混合料差。２．２抗裂设计级配碎石级配碎石（GradedAggregateBase）结构层主要承受由上部沥青层传来的车辆荷载的垂向力，并扩散到下面的土基中，起到扩散路面荷载、减小路面的变形、防止和减缓路面病害的出现的作用，可以有效地延长路面的使用寿命。为此，该结构层应均匀，具有高密度、高强度、良好的透水性及良好的抗永久变形性能。半刚性基层半刚性基层如水泥稳定碎石、二灰碎石，该基层有良好的整体性，但是由于本身的反射裂缝比较多，且抵抗下部反射裂缝的裂缝能力相对较差，但是由于其经济性突出得到广泛的应用，也在旧路改造工程中体现良好的使用性能。抗裂性能比较：水泥稳定碎石优于二灰稳定碎石。裂缝缓解层旧水泥砼路面改造设计江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE破碎固定２．２抗裂设计碎石化处理（JPCP,JRCP,CRCP）破碎稳压处理MHB（碎石化）共振碎破裂固定(JPCP)断裂固定(JRCP)旧水泥砼路面改造设计江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE破碎稳压处理国外称作CracKSeat，这种工艺将水泥板先破碎成条状板块，再稳固到基层上的施工方法，即断裂固定(breakandseat，B／S)和破裂固定(crackandseat，C／S)方法。施工工艺一是先采用GuillotineHammer、HeavyRoller、Pilehammer等设备破碎混凝土板，之后采用压路机碾压稳定，破碎和固定分两步进行；二是冲击压实（impactroller），即一种非圆形、大功率、连续滚动轮冲击压实，在击碎旧板的同时将其夯实稳固到基层上，如南非蓝派冲击压实。２．２抗裂设计旧水泥砼路面改造设计江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE破碎稳压处理设备与工艺冲击镐凿碎压稳工艺RoadMiner开路王系列破碎工艺门板式震裂压稳工艺冲击压稳工艺２．２抗裂设计旧水泥砼路面改造设计江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE破碎稳压处理设备与工艺冲击镐凿碎压稳工艺RoadMiner开路王系列破碎工艺门板式震裂压稳工艺冲击压稳工艺２．２抗裂设计旧水泥砼路面改造设计江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE碎石化处理国外称作Rubblization，美国沥青学会将碎石化定义为“一种将波特兰水泥混凝土路面破碎成为小碎块的加工过程”。混凝土板破碎成3～8英寸（7.5cm～20cm）的小碎块，细颗粒集中在路面上部，粗颗粒集中在路面下部。破碎时要求混凝土沿其剪切面破裂，即成45度角，可获得比垂直破裂更大的模量。同时不能破坏路基的轮廓和路基材料，再用大吨位胶轮压路机碾压至稳定。２．２抗裂设计旧水泥砼路面改造设计江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTEMHB（碎石化）２．２抗裂设计旧水泥砼路面改造设计江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE混合料选择上面层SMA13SUP13AC13２．３混合料设计旧水泥砼路面改造设计江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE混合料选择中下面层AC20/AC25SUP20/SUP25２．３混合料设计旧水泥砼路面改造设计江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE混合料选择橡胶沥青砼改性材料２．３混合料设计聚脂纤维橡胶沥青是轮胎橡胶粉粒在充分拌合的高温条件下(180℃以上)与基质沥青充分熔胀反应形成的改性沥青胶结材料。它具有优异的低温性能、较强的高温稳定性、突出的抗老化、抗裂以及降噪性能（据调查，可降低路面行车噪音3～6个分贝，相当于减少80％的行车量）等特性。改性沥青旧水泥砼路面改造设计江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE调查分析加铺层结构设计抗裂设计３、１改造设计案例调查（检测）旧水泥砼路面改造设计江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE３、１改造设计案例（1）、调查（检测）旧路面结构类型和厚度调查旧路面取芯调查旧路面弯沉检测（板中、板角）旧路面错台调查（比较困难）旧路面病害调查旧路面平整度检测（可选）旧水泥砼路面改造设计江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE３、１设计案例（２）、调查分析路面状况指数PCI：评价为优断板率DBL：大部分在5%以内，评价为优良板角弯沉总体判断：14占70%以上板中弯沉总体判断：普遍较好平整度评价：评价为良平均错台量：较小（从平整度可以看出）旧水泥砼路面改造设计江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE３、１设计案例（３）、抗裂设计不破碎板处理PCI评价为优良、DBL