舊水泥混凝土路面改建技術(shù)

舊水泥混凝土路面改建技術(shù)黃琴龍同濟(jì)大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院2006.7水泥混凝土路面的發(fā)展

水泥混凝土路面的破壞模式改建成白色路面改建成黑色路面目錄水泥混凝土路面的發(fā)展年份1960197019801990199620002003里程（萬(wàn)km）0.0060.020.161.145.6611.8619.90占當(dāng)年建成的高級(jí)路面比例（％）2.23.911.024.436.346.258.0我國(guó)水泥混凝土路面建設(shè)里程歷年統(tǒng)計(jì)我國(guó)水泥混凝土路面路況評(píng)價(jià)88年以前修筑的水泥混凝土路面二級(jí)以下公路，路面質(zhì)量較差，早期損壞情況嚴(yán)重

88年—94年修筑的水泥混凝土路面質(zhì)量提高，但仍采用人工及小型機(jī)具施工，路面平整度較差，行車(chē)的減震、舒適性不佳，早期損壞比較嚴(yán)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，水泥滑模攤鋪機(jī)施工

水泥混凝土路面的損壞模式斷裂唧泥錯(cuò)臺(tái)接縫碎裂拱起沉陷、紋裂和起皮等表面損壞模式

改建為白色路面加鋪水泥混凝土面層（白加白）舊路面破損板的處理：破板挖除重新澆注混凝土，接縫嚴(yán)格上下對(duì)齊

結(jié)合式施工工藝：鑿毛、立模、刷漿、澆筑加厚層

直接式施工工藝：清洗表面后同施工工藝結(jié)合式

分離式施工工藝：采用瀝青砂或油氈夾層性能評(píng)價(jià)：經(jīng)濟(jì)性、反射裂縫、標(biāo)高改建為白色路面將舊混凝土用新水泥混凝土取代（白改白）適用于路面破壞過(guò)于嚴(yán)重或路面高程受限的情況

缺點(diǎn)：舊板廢棄、施工機(jī)械要求高、施工周期長(zhǎng)、噪音影響、交通影響優(yōu)點(diǎn)：反射裂縫、標(biāo)高改建為黑色路面

水泥混凝土路面出現(xiàn)損害后難以處理

1.水泥混凝土路面剛度較大，處理起來(lái)比較麻煩；2.水泥混凝土路面的修補(bǔ)工藝復(fù)雜且耗費(fèi)巨大；3.水泥混凝土路面上加鋪瀝青混凝土層時(shí)，如果處理不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生反射裂縫；4.水泥混凝土路面在損害發(fā)生前較難發(fā)現(xiàn)其潛在隱患。

改建為黑色路面（白改黑）注漿、加固、加鋪瀝青混凝土面層1.注漿法的原理；2.施工準(zhǔn)備；3.注漿方法；4.經(jīng)濟(jì)分析；5.存在的問(wèn)題改建為黑色路面（白改黑）土工布或玻璃纖維格柵加筋：土工布技術(shù)要求A.良好的柔性：韌性與表面硬度，頂破強(qiáng)度R>2kNB.土工布抗拉強(qiáng)度應(yīng)大，縱向≥400N/5cm，橫向≥280N/5cm，抗變形能力強(qiáng)。

C.良好的耐溫性：土工布熔點(diǎn)≥230℃。

D.良好的瀝青膠油吸附性：E.良好的均勻性：經(jīng)緯兩向的強(qiáng)度比，對(duì)編織物不大于1.5，對(duì)無(wú)紡織物不大于1.2。F.良好的耐酸堿性G.良好的抗老化性H.厚度要求：土工布厚度以小于2.0mm為宜。改建為黑色路面

2.增設(shè)補(bǔ)強(qiáng)層：①纖維混凝土（鋼纖維和軟纖維）②連續(xù)配筋混凝土③素混凝土3.改善瀝青混凝土罩面層性能增加瀝青層厚度在瀝青材料中添加纖維或改性劑等改建為黑色路面

3.設(shè)置中間夾層：（1）設(shè)置大粒徑透水性瀝青碎石連接層。由于該結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的透水性，所以必須設(shè)置路面邊緣內(nèi)部排水系統(tǒng)。（2）應(yīng)力吸收薄膜中間層。主要有橡膠瀝青應(yīng)力吸收層SAMI、STRATA應(yīng)力消解層、格柵（包括聚丙烯或聚酯土工格柵、玻璃格柵、金屬格柵）、土工織物（包括聚丙烯或聚酯織物和聚乙烯、聚丙烯或聚酯無(wú)紡織物）等。STRATA應(yīng)力消解層采用特種聚合物改性瀝青，使瀝青混凝土含油量高(9％左右)，粒徑小(最大10mm)，低溫粘結(jié)性及高溫穩(wěn)定性十分優(yōu)良，抗彎曲、抗裂能力很強(qiáng)。改建為黑色路面

3.設(shè)置中間夾層：這幾種方法，相比而言，設(shè)置SMAI的效果比較好，但它需撒布透層油或粘層油，在施工時(shí)，熱油容易粘住車(chē)輪，從而“起皮”或“拉皮”，如果量控制不好或撒布不均勻，還容易在開(kāi)放交通后造成局部泛油?？偟恼f(shuō)來(lái)，這些設(shè)置應(yīng)力吸收夾層都只能在1～3年內(nèi)起到較好的防反效果，尤其是舊水泥混凝土接縫、裂縫處彎沉較大的地方，效果更差。改建為黑色路面4.鋸切橫縫

由于反射裂縫很難消除，因而可以采取控制開(kāi)裂，而不是消除開(kāi)裂的方法，即在鋪設(shè)加鋪層以后，在現(xiàn)有每條橫縫上面鋸縫再灌縫，此后和常用路面接縫一樣進(jìn)行維護(hù)。如果舊水泥路上的裂縫較多，而且形狀不規(guī)則，不是嚴(yán)格的橫縫和縱縫，那么，這種處治方式有很大局限性。

改建為黑色路面（白改黑）

挖除舊水泥混凝土板，鋪瀝青混凝土路面

缺點(diǎn)：造價(jià)昂貴，與其他白改黑方法相比初期投入過(guò)大；工期長(zhǎng)；移除的舊水泥混凝土很難再加以利用,造成很大的浪費(fèi),并會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染；影響公共、商業(yè)及經(jīng)濟(jì)發(fā)展。改建為黑色路面（白加黑）破碎舊水泥混凝土板，加鋪瀝青混凝土面層

優(yōu)點(diǎn):減少甚至消除水泥混凝土板塊對(duì)加鋪層的反射裂縫⑴消除路基的水損壞，改善劣質(zhì)的地基土對(duì)路面引起的損壞。⑵施工受氣候影響較小，大幅度節(jié)約施工時(shí)間。⑶從成本來(lái)看，因其能夠大大縮短施工時(shí)間，大大增加道路運(yùn)營(yíng)收益。⑷交通影響小。⑸由于利用原面板作基層，減少了對(duì)基層材料的使用，節(jié)省了砂石等資源的利用，同時(shí)減少了傳統(tǒng)混凝土舊路面修補(bǔ)法所產(chǎn)生的大量白色建筑垃圾，實(shí)現(xiàn)了道路廢料的循環(huán)利用。

改建為黑色路面（白加黑）（1）沖擊壓實(shí)（沖擊壓路機(jī)）

沖擊式壓路機(jī)在我國(guó)的水泥混凝土路面的改擴(kuò)建中已得到廣泛應(yīng)用，如山東、浙江、上海等地。沖擊式壓路機(jī)施工現(xiàn)場(chǎng)

板邊出現(xiàn)破碎

沖擊破碎后路面狀況

亭楓公路改建3年后的路面狀況

改建為黑色路面（白加黑）（1）打裂壓穩(wěn)（閘式破碎機(jī)）

打裂壓穩(wěn)通常用于消除瀝青面層的反射裂縫。理想狀況下，打裂壓穩(wěn)處理后，板塊長(zhǎng)度應(yīng)在30～100mm，這就可以將板塊水平方向上位移的積累減小到瀝青面層可以承受的程度，從而消除反射裂縫的產(chǎn)生。打裂可以在板塊中形成緊密的裂紋，從而以部分結(jié)構(gòu)性的損失來(lái)?yè)Q取傳荷能力的增強(qiáng)；另一方面，壓穩(wěn)則消除板下的脫空，恢復(fù)了基層對(duì)水泥混凝土板塊的支承作用。打裂壓穩(wěn)技術(shù)已經(jīng)成功地用于改造結(jié)構(gòu)完好，僅存在功能性破壞的普通水泥混凝土路面。使用打裂壓穩(wěn)時(shí)必須考慮到板塊整體性的損失。

改建為黑色路面破碎法（2）破碎壓穩(wěn)

（多錘式破碎機(jī)）原理：利用多個(gè)方型錘頭交叉起落均勻沖擊舊路面，在牽引車(chē)的緩慢行進(jìn)中，使混凝土板破碎成混凝土碎塊；根據(jù)地基與面板強(qiáng)度來(lái)調(diào)整錘頭落距與行車(chē)速度，以控制板破碎程度。板塊破碎后的碎塊自上而下逐漸增大，上部小顆粒經(jīng)壓實(shí)后形成平整表面，易于瀝青混凝土的攤鋪，下部大顆粒之間形成嵌擠結(jié)構(gòu)。破碎壓穩(wěn)技術(shù)與打裂壓穩(wěn)類(lèi)似，不同點(diǎn)在于前者用于鋼筋混凝土路面。該技術(shù)要求破壞混凝土和鋼筋之間的聯(lián)結(jié)，從而減小工作縫和裂縫之間的差異性位移到最低限度。由于要破壞混凝土和鋼筋之間的聯(lián)結(jié)，破碎壓穩(wěn)要求比打裂壓穩(wěn)有更高的破碎功。同時(shí)，在瀝青面層設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)考慮到這種破壞造成的結(jié)構(gòu)性的損失。多錘頭破碎機(jī)路面施工情況多錘頭破碎后的路面情況國(guó)內(nèi)應(yīng)用情況工程：浙江省35省道臨石線68K+815～69K+700段和21K+000～22K+000段舊路面設(shè)備：采用了美國(guó)海瑞集團(tuán)麥爾四通公司多錘頭碎石化設(shè)備路面結(jié)構(gòu)：直接加鋪13crn瀝青混凝土路面（8粗5中）。彎沉比較：多錘頭碎石化技術(shù)破碎后與破碎前彎沉值平均增加0.5mm；打裂壓穩(wěn)技術(shù)打裂后與打裂前彎沉值平均增加0.15mm改建為黑色路面破碎法（3）碎石化碎石化是通過(guò)完全破壞已有板塊來(lái)消除瀝青上覆層中的反射裂縫。碎石化后水泥混凝土顆粒的粒徑不大于40cm，且75%以上的顆粒在深度方向的分布滿足：表面最大尺寸不超過(guò)7.5cm，中間不超過(guò)22.5cm，底部不超過(guò)37.5cm。碎石化可用于板塊完整性和結(jié)構(gòu)性較差的鋼筋水泥混凝土路面，它在其他類(lèi)型的水泥混凝土路面的改建中也得到成功的應(yīng)用。該技術(shù)將水泥混凝土板塊破碎成“高強(qiáng)粒料基層”，然后在上面加鋪瀝青面層補(bǔ)強(qiáng)。共振破碎機(jī)

共振破碎示意圖

破碎現(xiàn)場(chǎng)效果圖

破碎后路面面層情況

通車(chē)近1年后的路面情況

經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)改建類(lèi)型具體方案造價(jià)（us$/m2）白改白去除舊水泥混凝土面板，鋪裝30cm混凝土41～55白加白直接加鋪25cm非結(jié)