舊水泥混凝土路面再生利用

1、江蘇交通科技2010耳第4期舊水泥混凝土路面再生利用劉成峰邱磊付利剛(江蘇省泰州市交通局 泰州225300)摘 要 近年來我國公路事業(yè)發(fā)展迅速,早期修建的水泥混礙土路面大部分都面臨維修和 改造的問題，如何對舊水泥混凝土路面進行經(jīng)濟、環(huán)保、有效、徹底的再生利用已成為公路部 門必須面對和解決的技術(shù)問題。文章通過長虹路舊水泥混滾土路面改造實例，對舊水泥腔 路面多種再生技術(shù)各自的優(yōu)缺點進行了比較分析，并對集料加工工藝作簡要介紹。關(guān)鍵詞再生集料碎石化彎沉反射裂縫檢測病害12 江蘇交通科技2010耳第4期12 江蘇交通科技2010耳第4期(收稿日期、編號：2010-04 - 01/4948)1工程概況長虹

2、路屬于常州市武進區(qū)干線公路網(wǎng)絡(luò)中東西 走向中的一條主干道路，西起S239省道，東至武澄 線，全長29.5 km,沿線途徑夏溪、鄒區(qū)、牛塘、湖塘、 遙觀、橫林等6個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，全線按一級公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計, 路基寬24.5 m,設(shè)計時速為100 km/h，其中東段 10.09 km為瀝青碇路面，其余為水泥磴路面，該項 目2002年底建成通車。長虹路作為連接常州市武進區(qū)與常州市區(qū)硫要 的主干道路，其路面經(jīng)過5年的運營使用，水泥混凝 土路面出現(xiàn)了不同程度的斷板、錯臺、裂縫等病害, 路面使用性能大為降低三改善長虹路路面的狀況, 對促進城市發(fā)展和提高城市環(huán)境有著十分重要的 意義。2舊水泥治路面調(diào)查與檢測調(diào)査包括路面

3、破損調(diào)査、路面彎沉測試 (FWD)、路面取芯試驗等，其中路面彎沉測試主要 是為了評價水泥板脫空、水泥板接縫傳荷能力、基層 強度情況。(1) 路面破損調(diào)查按照公路水泥混凝土路面養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范 (JTJ 073. 2-2001)，并根據(jù)路面破損情況調(diào)査結(jié)果 分車道計算了斷板率(DBL),作為路面破損狀況評 價參數(shù)，調(diào)査結(jié)果見表1。同時在此基礎(chǔ)上，還對舊水泥腔路面病害類型 分別進行了統(tǒng)計，見表2。表】長虹路各車道斷板率(DBL)行車方向板塊編號DBI7%評價最大值最小值平均值超車道32.53.6515.1次右幅主車道70.520.737.5差硬路肩12.14.106.55中超車道8.133.535.0

4、9中左幅主車道20.26.7512.7次硬路肩1.890.070.75優(yōu)表2各類病害統(tǒng)計表方向各類病害板塊數(shù)占凋査路面 總病害板塊數(shù)百分比/%斷裂類接縫類表層類右幅67.29%20.11%12.60%左幅83.33%4.17%12.50%從表2看出，右幅與左幅2個方向水泥路面的 主要破損病害類型均為斷裂類,2方向斷裂類病害 分別占總病害數(shù)的67.29%和83.33%。(2) 路面彎沉測試路面彎沉測試采用的是丹麥DYNATEST公司 開發(fā)的落錘式彎沉儀(FWD),屬于脈沖式動力彎沉 儀。系統(tǒng)包括9個彎沉傳感器和1個荷載傳感器, 彎沉傳感器的精度為2% ±2 “n。水泥混凝土路面的承載能

5、力采用彎沉檢測來評 價，主要反映3個方面的性能狀況:整體承載能 力，主要通過板中彎沉測試和剛度組成分析計算下 承層的彈性模量來反映;板角脫空情況，通過板角 彎沉測試,根據(jù)彎沉值來判斷;接縫傳荷能力評 價，通過跨過橫縫的2個彎沉傳感器計算彎沉差和 傳荷系數(shù)。檢測結(jié)果表明：長虹路雙向各車道承載能力較 差，路面結(jié)構(gòu)性破壞較為嚴(yán)重，結(jié)構(gòu)整體性較差，檢 測結(jié)果匯總見表3。表3母沉檢測匯總表評價項目設(shè)計值實* 左幅M值 右幅面板好鹿/cm24.0021.8021.70面層彎拉強度/MP&4.503.904. 10面層彎拉模址/GPa29.0029.6030.70面層彎沉/(0.01 mm)6.00

6、7.9010.00(3)調(diào)査結(jié)果分析以上調(diào)査結(jié)果及檢測分析表明 本項目路面板破壞較為嚴(yán)重，為結(jié)構(gòu)性破壞;路面破貢主要以斷裂類病害為主，縱橫向裂 縫較多； 面層的厚度和強度均達不到原設(shè)計要求值, 基層離散性大； 當(dāng)舊水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)損壞較嚴(yán)重時，舊 路面的預(yù)處理(更換斷板，修補裂縫，磨平錯臺灌 漿填封板底脫空等)變得十分昂貴且效果不佳。因此，為了全面解決反射裂縫、節(jié)省后期的養(yǎng)護 維修成本、攝髙通車后道路的行車質(zhì)量和便用壽命 及改善路面性能指標(biāo)，本項目水泥混凝土舊板采取 全部破碎后再利用的方案。3再生技術(shù)3.1分類廣義上講,公路水泥混凝土的再生技術(shù)有以下 兩大類：(1) 現(xiàn)場再生技術(shù)，即通過專業(yè)

7、破碎設(shè)備，將舊 水泥混凝土原位破碎壓穩(wěn)后用作新路面結(jié)構(gòu)的基層 或底基層，習(xí)慣上也常將該技術(shù)劃歸為非粘結(jié)罩面 的表面處理技術(shù)范疇。我國目前現(xiàn)有的現(xiàn)場破碎壓穩(wěn)工藝主要有多錘 式碎石化(MHB： Multiple Head Breaker),沖擊壓穩(wěn) (IC: Impact Compaction ),門板式打裂壓穩(wěn)(CS： Crack and Seat)等工藝°(2) 集料再生技術(shù)，即先將舊水泥混凝土現(xiàn)場 初步破碎后，運輸至集料廠進行再次集中破碎、篩分 并去除雜物，回收優(yōu)質(zhì)集料，再生出可用于水泥混凝 土、水泥穩(wěn)定碎石、二灰土等混合料的集料。3.2 比較分析上述再生技術(shù)各有其適用情況和優(yōu)缺點

8、。首先，現(xiàn)場破碎穩(wěn)壓技術(shù)具有機械化程度高，施 工速度快，節(jié)省占地、環(huán)保等優(yōu)點，但相應(yīng)地也存在 著對專業(yè)機械依賴程度高，設(shè)備投入費用高昂等缺 點。對于經(jīng)過沖壓或打裂壓穩(wěn)處理后的基層由于其 彎沉離散性大，破碎板接縫處的差異沉降產(chǎn)生的應(yīng) 力集中易造成瀝青聞層拉應(yīng)力過大而產(chǎn)生反射裂 縫，而通過增設(shè)水穩(wěn)補強層只可緩解裂縫的產(chǎn)生，同 時還會增加路面標(biāo)高，給穿越城鎮(zhèn)段的路線兩側(cè)人 居環(huán)境帶來不便。其次，碎石化技術(shù)是在沖壓技術(shù)上發(fā)展起來的 一種更為徹底的水泥混凝土破碎技術(shù)，其目的是將 水泥混凝土面板破碎為較為均勻的10 -20 cm顆 粒，即將水泥混凝土面板破碎成“高強粒料基層”。 需要說明的是碎石化技術(shù)雖然

9、可以從根木上淸除瀝 青加鋪層反射裂縫問題，但該技術(shù)影響深度只限于 水泥混凝土面層，面板破碎后通常經(jīng)過乳化瀝青處 治后直接加錨瀝青面層，因此較適用于原路面狀況 較好的白改黑改造工程。對于本項目原路面狀況較 差，面板破壞是以斷裂類病害為主結(jié)構(gòu)性破壞,基層 厚度和強度已滿足不了設(shè)計要求，且彎沉離散性大, 應(yīng)慎用碎石化技術(shù),避免由于原路面結(jié)構(gòu)強度不足， 給瀝青加鋪層帶來后期的工程隱患。第三，集料再生技術(shù)主要包括舊板現(xiàn)場初步破 碎，然后運輸至集料廠篩選加工，垠后用丁混合料的 集料使用等3個步驟，該技術(shù)采用常規(guī)破碎設(shè)備即 可完成，成本費用較低，同時町以徹底削除反射裂縫 問題。已有大量研究試驗表明，再生集料

10、經(jīng)過篩分 分級可以得到符合規(guī)范要求的顆粒級配;另外從物 理力學(xué)性質(zhì)方面來看，再生集料的壓碎值、表觀密 度、針片狀顆粒含鈕等指標(biāo)均可達到規(guī)范要求。利 用再生集料通過水泥或石灰、粉煤灰等無機結(jié)合料 進行穩(wěn)定的半剛性基層材料具有良好的路用性能, 其主要路用指標(biāo)(如強度、抗凍性、回彈模塑、干縮 性等)完全能滿足現(xiàn)行規(guī)范對高等級公路基層的要 求。相對原生集料，利用再生集料配制基層混合料 或混凝土可直接節(jié)約成本20%左右,不僅具有經(jīng)濟 優(yōu)勢，更具有環(huán)保優(yōu)勢。綜上比較分析，本項目最終采用集料再生技術(shù) 將舊板破碎席分后用于水穩(wěn)碎石下基層骨料使用。 4集料加工集料再生工藝的關(guān)鍵在于集料加工，其優(yōu)劣宜 接影響到再

11、生集料的質(zhì)量。盡管集料加工工藝多種 多樣，但其主要工序基本一致，包括給料、破碎、篩 分、輸送4個系統(tǒng)。破碎廠一般由(下轉(zhuǎn)第12頁)5結(jié)論Superpave技術(shù)在國內(nèi)有不少省份已經(jīng)成功地 筑了實體工程,實踐表明:Superpave路面均勻性好, 瀝青混合料具有良好的性能，是解決瀝青路面車轍 等早期破壞的好方法，瀝青路面Superpave技術(shù)已被 越來越多的道路工作者接受。本項目采用旋轉(zhuǎn)壓實儀結(jié)合Superpave技術(shù)對 AC型瀝青混合料進行配合比設(shè)計，其實際的生產(chǎn) 配合比試驗結(jié)杲非常接近室內(nèi)目標(biāo)配合比，在施工 時礦料比例和油石比與目標(biāo)配合比基本一致，混合 料和易性較好?？偨Y(jié)如下：(1) 用旋轉(zhuǎn)壓

12、實儀來設(shè)計AC瀝青混合料，它使 室內(nèi)試驗與現(xiàn)場施工很好地結(jié)合起來，既能使室內(nèi) 試驗結(jié)果對現(xiàn)場施工有很好的指導(dǎo)意義，又能設(shè)計 出性能優(yōu)異的瀝青混合料。(2) 通過采用旋轉(zhuǎn)壓實儀設(shè)計控制、馬歇爾試 驗驗證，可以得岀旋轉(zhuǎn)壓實試件空隙率在4%左右 時,馬歇爾試件的空隙率一般在5.0% 6.0%。(3) 設(shè)計的瀝青混合料級配既滿足旋轉(zhuǎn)壓實儀 的設(shè)計級配要求,又滿足AC型級配的要求，實踐證 明，該級配的路用性能良好。(4) 采用旋轉(zhuǎn)壓實儀設(shè)計的混合料級配，中間 骨料較多,骨架結(jié)構(gòu)較好,因此碾壓時必須保持緊跟 碾壓，而且必須保證碾壓溫度“參考文獻1江蘇龍交通科學(xué)研梵編譯.高性能瀝靑略面(Superpave)

13、 基越參考手冊M.北京：人民交通出版社,2005.2JJTJ 0522000公珞工租瀝青及瀝青泯合科試驗規(guī)程 S.3 JTG F402004公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范S.4 江蘇省交逋科學(xué)研究院股份有限公司.石吉高速公路瀝 青路面下面層目標(biāo)配合比設(shè)計報告RJ.2009.5 江西省石吉高速項目辦.石吉高逢公路瀝青路面施工指 導(dǎo)總見RJ.2009.臭蕊翔.王捷.寧靖鹽高速公路Superpave瀝青;花合料的 設(shè)計與施工J.江蘇交通科技,2003,(3).12 江蘇交通科技2010耳第4期12 江蘇交通科技2010耳第4期(上接第8頁)1臺初級顎式破碎機、1臺二級破碎機和1個篩分廠 組成。篩分采用1臺

14、犍式破碎機、】臺小型顎式破 碎機和篩分板。主要工序如下：(1) 破碎開始前，先將夾帶的底基層料和粉塵 篩去；(2) 采用頻式破碎機進行初級破碎，破碎的混 凝土碎塊的最大粒徑為76 152 m,通過傳送帶集 中堆放。(3) 采用破碎機進行二級破碎，將粒徑大于 76 mm的混凝土決循環(huán)破碎，小于76 mm的碎塊傳 送到棍式破碎機，破碎出需要粒徑的集料。粒徑大 于和小于4. 75 mm的粗、細集料在此通過4. 75 mm 的方孔篩進行分級，粒徑小于75“n的粉料通過砂 篩加以控制。需要注意的是，當(dāng)再生集料用作水泥 穩(wěn)定碎石基層骨料時，其粒徑小于75 “m的粉料應(yīng) 控制在0 7%。5結(jié)語集料再生技術(shù)與現(xiàn)場再生技術(shù)各有其優(yōu)越性, 而集料再生技術(shù)具有能徹底消除舊路改造過程中基 層反射裂縫，設(shè)備簡單，成本費用低等優(yōu)點，在本項 目中取得了良好的效果。再生技術(shù)具有壞保優(yōu)勢， “節(jié)能減排”，符合建設(shè)資源節(jié)約型社會和環(huán)境友好 型社會的戰(zhàn)略目標(biāo)。在再生技術(shù)未來發(fā)展過程中， 需要對其施工質(zhì)量控制、再生集料長期耐久性以及 產(chǎn)業(yè)化發(fā)展方面進一步深入研究，該技術(shù)的廣泛應(yīng) 用將