水泥溷凝土路面再生利用技術(shù)

1、水泥混凝土路面再生利用技術(shù)碎石化徐州聯(lián)眾道路工程技術(shù)有限公司2004年05月目 錄一、前言 1二、舊路面常用的處理方法2三、碎石化再生利用技術(shù)的應(yīng)用目的及范圍、意義4四、路面破碎及再生利用技術(shù)方案4錘式破碎法4板式破碎法7五、碎石化再生利用技術(shù)的效益對比9六、碎石化再生利用技術(shù)的應(yīng)用實例10附：324國道南寧至百色段改造工程檢測報告12一、前 言水泥混凝土路面具有強度高、剛度大、荷載擴散能力強、穩(wěn)定性好等特點，與瀝青路面相比，其施工簡單、取材方便、性價比高。因此，在我國高等級公路、干線公路，尤其是地方道路得到廣泛應(yīng)用，但其致命弱點是損壞后修復(fù)困難。由于路基、路面受力體系的特殊性，傳統(tǒng)的修補方法

2、或加鋪技術(shù)已不能很好的解決舊路面面臨的復(fù)雜結(jié)構(gòu)問題。在路面維修處理中，往往是投入大、成效小，存在環(huán)境影響、交通干擾、工效低、經(jīng)濟性差和社會影響大等嚴重問題。本資料提供的舊水泥混凝土路面破碎和再生利用技術(shù)匯集了交通部重點科研項目水泥混凝土路面再生利用關(guān)鍵技術(shù)研究的最新研究成果，成為解決水泥混凝土路面復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和受力問題的最有效的技術(shù)手段。路面破損后的影響路面平整度降低，影響行車舒適性；削弱公路整體強度，誘發(fā)其他病害；面板滲水，導(dǎo)致路基毀損，縮短公路使用壽命；路面坑洼不平，影響車輛操縱性和行車安全；二、舊路面常用的處理方法與瀝青路面相比，水泥混凝土路面的修復(fù)比較困難，常用的方法包括“路面快速修補法

3、”、“局部挖除補強法”、“直接加鋪罩面法”和“挖除換填法”等。路面快速修補法該方法利用快凝材料對路面破損部位進行局部快速修補，適用于局部或表面損壞的修理。主要方法包括澆筑修補法、灌縫密封法、壓漿灌注法、板下封堵法等。其特點是一次性造價低，適應(yīng)臨時性養(yǎng)護需要。局部挖除補強法該方法主要是針對水泥板斷裂而采用的補救措施。該方法是將破損的水泥板挖除，處理基層后，重新鋪筑水泥面板。其特點是適用于局部修理，整體效果差、壽命短。直接加鋪罩面法該方法為路面“白”改“黑”的主要方法，它是將原有水泥路面經(jīng)過局部處理作為基層，直接加鋪瀝青混凝土上面層。其特點是加鋪速度快基層強度高，整體效果好。缺點是裂縫反射快、使用

4、壽命短。挖除換填法該方法是將舊水泥路面破碎成塊狀后拆除丟棄，或?qū)⒉鸪龎K破碎重新利用，制作底基層，然后重新加鋪面層。該方法改造較為徹底，但對交通干擾大、工效低、環(huán)境污染大、造價高。 常用方法的優(yōu)缺點比較方 法 名 稱適 應(yīng) 條 件優(yōu) 點缺 點路面快速修補法局部或表面損壞一次性造價低改造不徹底局部挖除補強法局部斷板適用性強整體效果差、壽命短直接加鋪罩面法整體輕、中度破損速度快、整體效果好裂縫反射快、壽命短挖除換填法整體重度破損改造徹底干擾交通大、污染大、效率低、造價高三、碎石化再生利用技術(shù)的應(yīng)用目的及范圍、意義（1） 目的1、清除水泥混凝土路面；2、分離路面中的鋼筋；3、通過完全破壞原有板塊來更有

5、效地消除瀝青覆蓋層中的反射裂縫，提高加鋪路面的可靠性和耐久性。（2）應(yīng)用范圍1、 普通水泥混凝土路面的改造；2、 高等級水泥混凝土路面的改造；3、 港口碼頭水泥混凝土地面的改造；4、 飛機場水泥混凝土跑道的改造；5、 廣場水泥混凝土地面的改造。（3）意義1、 水泥混凝土碎石化再生利用技術(shù)符合節(jié)約型社會的發(fā)展需要、工程造價低。經(jīng)過碎石化技術(shù)改造的舊水泥混凝土不需清除，可以直接用做新路的基層，既節(jié)約了基層的材料，又節(jié)約了資金，減少了浪費，符合國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略決策；2、 符合環(huán)境保護的發(fā)展需要。經(jīng)過碎石化改造的水泥混凝土不需清除，避免了大量白色垃圾的產(chǎn)生，避免了沿途植被的破壞，有利于保護沿途的生態(tài)

6、平衡；3、 符合以人為本的理念與傳統(tǒng)的舊路改造技術(shù)相比，具有施工周期短、交通封閉時間短，把影響人們的通行減小到最底程度。（4）DBL 指數(shù)與破碎后混凝土路面與原基層強度的影響1、基層強度損失隨斷板率的增大先減小，在斷板率為47 時達到極值，隨著斷板率的進一步增大，基層強度的損失開始增大；2、基層強度損失隨斷板率的變化十分穩(wěn)定，斷板率從1 變化到100，強度損失的最大值和最小值之間僅相差4%。3、在路面狀況較好的情況下（DBL30），碎石化層頂面承載能力的均勻性隨隨斷板率的增大而變差；4、在路面狀況較差的情況下，當30DBL59 時，碎石化層頂面承載能力的均勻性隨斷板率的增大先逐步好轉(zhuǎn)；而當DB

7、L59 時，隨著斷板率的持續(xù)增大，碎石化層頂面承載能力的均勻性反而開始變差；5、在路面破損狀況不是特別嚴重的情況下（DBL77），碎石化層頂面承載能力都具有良好的均勻性。6、碎石化層頂面回彈彎沉隨著斷板率的增大而增大，也即原路面基層頂面強度隨斷板率的增大而減?。?、原路面基層頂面強度隨斷板率的變化而變化的幅度不大，當斷板率從0 變化到100，碎石化層頂面的回彈彎沉僅增大了22%。四、加鋪路面結(jié)構(gòu)組合確定舊水泥混凝土碎石化后一般采用瀝青混凝土。如果采用水泥混凝土路面，則需要將碎石化層作為底基層，然后加鋪適當?shù)臒o機結(jié)合料穩(wěn)定層或以瀝青為粘結(jié)劑的封層。瀝青加鋪層可能采用如下四種方式：1）直接加鋪上、

8、中、下面層的瀝青混凝土；2）加鋪瀝青穩(wěn)定碎石基層（主要是開級配瀝青碎石基層），然后采用兩層面層的型式；3）加鋪抗疲勞層后，再加鋪瀝青面層；4）加鋪無機結(jié)合料穩(wěn)定類基層，然后加鋪瀝青面層。上述四種基本瀝青路面加鋪結(jié)構(gòu)分別將碎石化層作為：基層和底基層。無論何種結(jié)構(gòu)，與碎石化層相接的結(jié)構(gòu)層底面的拉應(yīng)力或拉應(yīng)變都是關(guān)鍵的控制因素。前三種結(jié)構(gòu)相對而言更充分地利用了碎石化層的強度，將其作為承重的主要結(jié)構(gòu)層，承擔(dān)傳遞自面層的豎向荷載?？砂幢?-1 標準選取結(jié)構(gòu)組合型式： 碎石化后瀝青加鋪層結(jié)構(gòu)組合選擇參數(shù)取值范圍回彈模量（MPa）<150150300>300加鋪結(jié)構(gòu)組合型式FDAC-13抗疲勞層

9、+三層瀝青混凝土三層瀝青混凝土大粒徑瀝青碎石+二層瀝青混凝土五、路面破碎及再生利用技術(shù)方案要徹底解決舊水泥路面問題，最有效的方法就是完成路面結(jié)構(gòu)的改造，即變“白色路面”為“黑色路面”。在白色路面黑色化過程中必須解決以下三個問題：1路基層的穩(wěn)定性；2防裂紋反射；3新鋪結(jié)構(gòu)層間彈性模量的合理匹配。本資料提供的舊水泥混凝土路面的破碎方法和再生利用技術(shù)，為水泥混凝土路面的改造提供了更為簡便、高效、環(huán)保、可靠、經(jīng)濟而又有效的手段。 錘式破碎法 （HAMMER BROKEN）錘式破碎技術(shù)也叫多錘頭碎石化技術(shù)，它是采用多個重錘反復(fù)沖擊打碎面板，將路面分層打裂成大小均勻的塊徑。這種技術(shù)破碎后的路面，可形成上面

10、層較小，中面層稍粗，底層粒徑較大的嵌擠結(jié)構(gòu)。就地破碎，工藝簡單，一次成型。完成破碎后，再通過“Z”型壓路機壓穩(wěn)， 形成平整、穩(wěn)固的基層結(jié)構(gòu)。路面通過破碎和沖擊壓實后既能滿足基層強度要求，又可消除反射裂縫，為新鋪面層提供了理想的基層結(jié)構(gòu)。1、HB碎石化施工工藝流程試破碎試坑檢查確定破碎工藝破碎施工“Z”型壓路機壓實鋼輪壓路機壓實撒布透層油撒布石屑及碾壓改性瀝青混合料施工。撒布透層油撒布石屑也可用稀漿封層2、HB碎石化施工的技術(shù)要求適用范圍路面破碎率：達到總面積的1520%；路面接縫缺陷：錯臺、翻漿和角隅破壞率大于15%；平整度：隨機檢測雙向每公里各100m，平均值大于1.2cm；路面基層與面層總

11、厚度超過35cm的。HB破碎設(shè)備破碎設(shè)備：HB40002型多錘頭破碎機技術(shù)指標：設(shè)備寬度：4.0m破碎寬度：0.83.8m總質(zhì)量： 30t工作效率：4500平方米/每臺班 耗油量： 額定工況65kg/h（柴油）壓路設(shè)備：“Z”型鋼輪壓路機 （1620t） 鋼輪壓路機 （大于9t）碎石化工藝采用HB40002設(shè)備破碎一遍；用“Z”型壓路機碾壓23遍，“Z”型的作用是保證輪下顆粒不外擠、大小均勻、效果好；抽檢破碎效果，達到破碎尺寸要求；用鋼輪壓路機振動壓實3遍；灑灌入（改性）瀝青，其用量為2.53.5公斤/平方米；撒布一層粒徑為35mm的石屑，用鋼輪壓路機碾壓2遍；封閉交通8小時后，檢測路面彎沉值

12、；加鋪面層。破碎尺寸要求破碎率達到75%；表面最大尺寸小于7.5cm；中間層最大尺寸小于22.5cm底部最大尺寸小于37.5cm；在碾壓23遍穩(wěn)定后，通過刨坑過篩或卡尺檢測。破碎順序及搭接要求從路面高處向低處過度，新路面攤鋪也按此順序，保證排水通暢；破碎從邊幅到中幅，邊幅較中幅易破碎；一次破碎寬度宜超過一個車道，搭接寬度在15cm以上。清理和回填清除原路面松散的填縫料、瀝青或瀝青混合料等；對凹面大于5cm的，用級配碎石回填補強，以保證破碎面的后期平整度。交通管制 施行交通管制，防止車輪推擠，破壞碎石化效果。 質(zhì)量要求 控制破碎粒徑。碾壓順序及碾壓遍數(shù)，人機協(xié)調(diào)，以保證破碎質(zhì)量。技術(shù)特點碎石化技

13、術(shù)是目前解決反射裂縫問題的最有效方法之一；破碎并壓實的混凝土路面形成粒徑由小到大、嵌擠緊密、分布合理的結(jié)構(gòu)基層；施工方便、效率高；充分再利用資源、環(huán)保；施工干擾小、無污染、綜合造價低；可直接用HMA罩面或加鋪其他結(jié)構(gòu)層。板式破碎法 （PLATE BROKEN）板式破碎技術(shù)也稱門板式破碎技術(shù)，它是采用門板式重錘將水泥面板打裂成規(guī)則的方塊，經(jīng)膠輪壓路機壓穩(wěn)后形成塊狀嵌擠狀態(tài)。通過調(diào)整破碎間隙控制塊狀尺寸大小。該破碎法工藝簡單、一次成型、壓穩(wěn)后的路面作為路基穩(wěn)固堅實，既能滿足基層強度，又可消除反射裂縫。PB25002破碎后的路面，根據(jù)彎沉值和模量指標，設(shè)計合理的面層加鋪結(jié)構(gòu)。1、PB破碎施工工藝流程

14、試驗破碎打裂檢查確定打裂壓穩(wěn)工藝打裂壓路機壓穩(wěn)撒布透層油瀝青混凝土加鋪層施工2、PB板式破碎的技術(shù)要求適用范圍路面破損率：達到總面積的10-15%；路面接縫缺陷：錯臺、翻漿和角隅破壞率大于10%；平整度：隨機檢測雙向每公里各100m，平均值大于1.2cm；路面基層與面層總厚度超過38cm的PB破碎設(shè)備破碎設(shè)備：PB25002型板式破碎機技術(shù)指標：設(shè)備寬度 2.8m破碎寬度 2.5m總質(zhì)量 20t工作效率 2500平方米/每臺班全負荷最低柴油消耗 32kg/h壓路設(shè)備：膠輪壓路機（26t）破碎工藝采用PB25002型板式破碎機破碎一遍；灑水檢測破碎裂縫；用膠輪壓路機碾壓35遍；檢測壓穩(wěn)效果；撒布

15、（改性）瀝青，其用量為1.01.5公斤/平方米攤鋪面層結(jié)構(gòu)。破碎尺寸要求75%以上的路面不規(guī)則開裂，相鄰裂縫圍成的面積為0.40.6平方米；破碎間隙尺寸3050cm，升降高度1.21.5m;打裂后通過卡尺檢測。破碎順序及搭接要求從邊幅到中幅采用順序破碎法；一次破碎寬度為2.5m，根據(jù)效果搭接寬度不作限定。補強 對破損的舊路面需要先清除后補強，補強路面達到強度后方可施工。交通管制 實行交通管制，防止車輪推擠使破碎后的路面松動。質(zhì)量要求 控制破碎粒徑、檢測裂縫產(chǎn)生情況。 壓穩(wěn)測定方法：試驗段每25m取一測點，不少于5點，每壓穩(wěn)一遍檢測每點沉降量，當每次壓穩(wěn)測點的最大沉降量小于5mm時，認為壓穩(wěn)合格

16、。技術(shù)特點 打裂壓穩(wěn)技術(shù)是目前解決反射裂縫問題的最為經(jīng)濟有效的方法之一； 施工簡便、效率高、充分利用再生資源、環(huán)保； 施工干擾小、無污染； 打裂壓穩(wěn)后的基層結(jié)構(gòu)嵌擠緊密，可直接作HMA罩面，性價比好。六、碎石化再生利用技術(shù)的效益對比碎石化再生利用技術(shù)采用機械施工方法，將舊水泥混凝土路面就地破碎并再生利用。既解決了傳統(tǒng)舊水泥路改造中的交通干擾、環(huán)境污染、資源浪費、高成本、低效率等缺陷，又解決了水泥路面改造后容易出現(xiàn)反射裂縫的技術(shù)問題，施工工藝簡單、操作方便。碎石化再生利用技術(shù)通過在廣西G324國道、G304國道；湖北G105國道；河南G106國道；山東G104國道；黑龍江哈同高速公路及鎮(zhèn)江沿江公

17、路等水泥混凝土路面改造工程應(yīng)用，取得了寶貴的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和實踐經(jīng)驗。與傳統(tǒng)方法比較（按二級公路改造測算），HB破碎法和PB破碎法均可獲得比較好的技術(shù)經(jīng)濟效果。詳見下表水泥面板改造技術(shù)經(jīng)濟性比較 方法內(nèi)容挖除重建法直接加鋪法藍牌五瓣沖擊打裂錘式碎石化破碎法 打裂壓穩(wěn)破碎法反射裂縫完全解決不能解決部分解決完全解決基本解決路基形式柔性剛性剛性偏柔性柔性剛性偏柔性基層處理新鋪利用利用利用利用廢料減少（t/km）05200520052005200石料節(jié)約（t/km）01000350030003500瀝青節(jié)約（t/km）050150150175工期快慢（%）100%15%20%20%30%對交通影響（%）10

18、0%35%30%30%20%使用壽命（年）1536136成本比例100%46%50%58%50%性價比指數(shù)1.01.22.05.85.0 通過以上比較，HB碎石化和PB打裂壓穩(wěn)方案性價比指數(shù)最高，碎石化再生利用技術(shù)不僅能減少廢料丟棄，降低環(huán)境污染、節(jié)約石料和瀝青，還能縮短工期，降低工程成本。七、碎石化再生利用技術(shù)的應(yīng)用實例本項目結(jié)合交通部西部重點科研項目，通過引進消化國外先進技術(shù)，研發(fā)完成的HB40002錘式破碎機和PB25002板式破碎機，舊水泥混凝土路面破碎及再生利用工藝，已逐步推廣和利用到各省的路網(wǎng)水泥混凝土路面的改造中，取得了良好的應(yīng)用效果。附：324國道南寧至百色段改造工程檢測報告1

19、、工程概況本課題依托工程為國道324南寧至百色二級公路改造工程，南寧至百色二級公路是國道324線的重要組成部分，是云南通往廣西的重要通道。于上世紀九十年代擴（改）建而成，已通車多年。由于路基土為膨脹土，以及超重車的作用，水泥混凝土路面損壞嚴重，其中最為嚴重的是南寧至平果、田東至百色路段。多年來，公路養(yǎng)護部門對損壞水泥混凝土路面采取灌縫防水、更換破碎混凝土板等養(yǎng)護和維修措施，但水泥混凝土路面損壞迅速。路況未有改觀；2003年以來又采用加鋪薄層瀝青加鋪層等改造措施，但效果不佳，加鋪層反射裂縫嚴重。本次改造使用多錘頭破碎技術(shù)對壇洛鎮(zhèn)至隆安縣縣城舊水泥路面進行改造，改造工程里程樁號為K1747+000

20、K1791+000，全長44公里，路面寬度12m，其中行車道寬9m，路肩寬3m。試驗路段位于K1779+000K1781+000，試驗路長2公里，改造工程從2005年4月開始，2005年11月結(jié)束。2、試驗路段路面回彈彎沉檢測 試驗路段原舊水泥路面及現(xiàn)場碎石化后的回彈彎沉檢測，見表2-1表2-1 試驗路段路面各層回彈彎沉檢測情況表樁 號舊水泥路面現(xiàn)場碎石化后平均值標準差代表值平均值標準差代表值K1779000K177950038.08330.06487.553.28933.297108.1K1779500K178000028.73521.66964.441.85023.34380.2K1780

21、000K178040057.68345.769133.080.63351.368165.1K1780400K178080043.43137.562105.248.73636.441108.7K1780800K178100079.23966.297188.3 85.30869.778200.1通過對試驗路的回彈彎沉檢測，原路K1780+000K1780+400和K1780800K1781000段回彈彎沉值較大，原水泥路面板破損嚴重，并存在基層破損。使用多錘頭破碎機現(xiàn)場碎石化后，K1779+000K1780+000和K1780400K1781800段回彈彎沉值滿足二級公路碎石化后的回彈彎沉代表值不

22、大于110(0.01mm)的質(zhì)量控制要求，可以直接進行新路面結(jié)構(gòu)施工。K1780+000K1780+400和K1780800K1781000段要進行基層處置后，才能進行新路面結(jié)構(gòu)施工。2 基層處理試驗路段回彈彎沉檢測考慮到K1780400K1781800段位于需要處理基層的路段之間，并且較短，新路面結(jié)構(gòu)設(shè)計時將試驗路段分成兩段進行設(shè)計，即K1779+000K1780+000和K1780+000K1781+000。K1780+000K1781+000經(jīng)過加鋪不同厚度級配碎石基層處理后回彈彎沉檢測見表2-2。表2-2 基層處理試驗路段回彈彎沉檢測情況表樁 號級配碎石層平均值標準差代表值回彈模量K1

23、780000K178040041.28610.74859.0 198 K1780400K178080026.9938.04840.2 295 K1780800K178100047.08335.607105.7 108 從表2-2可以看出，通過加鋪不同厚度級配碎石基層處理原水泥路面，檢測K1780+000K1781+000段級配碎石基層頂面回彈彎沉值能夠滿足二級公路回彈彎沉代表值不大于110(0.01mm)的質(zhì)量控制要求，可以進行新路面結(jié)構(gòu)層施工。3、改造工程新路面結(jié)構(gòu)設(shè)計方案及回彈彎沉檢測3.1改造工程新路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計1 K1779+000K1780+000段路面改造方案K1779+000K1780+000段路面改造工程行車道路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計見圖3-1，路肩結(jié)構(gòu)組合設(shè)計見圖3-2。4cm瀝青混凝土AC-13粘層6cm瀝青混凝土AC-166cm瀝青混凝土AC-20透層現(xiàn)場碎石化舊水泥混凝土路面舊路面基層圖3-1 K1779+000K1780+000段行車道路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計圖4cm瀝青混凝土AC-13粘層6cm瀝青混凝土AC-166cm瀝青混凝土AC-20