城市道路水泥混凝土路面改造技術PPT課件.ppt

1、城市道路水泥混凝土路面改造技術 全新的城市道路路面整體解決方案,2020/7/1,1,0 、引 言 一、水泥混凝土路面快速檢測評價 二、舊混凝土路面改造與破碎技術 三、舊水泥路面改造與再生的路面結構設計 四、軟基地區(qū)路面改造加寬與橋頭處理新技術 五、結語,主要內容,2020/7/1,2,根據(jù)2004年底的統(tǒng)計資料，全國等級公路里程151.58萬公里，全國有鋪裝路面公路里程44.168萬公里。其中水泥混凝土路面25.7125公里，占整個鋪裝路面的58.2%。 早期修建的水泥混凝土路面大多已經接近使用年限，需要翻修；由于各種原因大多數(shù)路段需要改造和補強。 部分近期修建的水泥混凝土路面，由于超限運輸

2、、設計、施工及保養(yǎng)等諸多原因，出現(xiàn)了不同程度的早期損壞。,0 引 言,2020/7/1,3,水泥砼路面典型病害,2020/7/1,4,縱向開裂,圖,2020/7/1,5,斷板,2020/7/1,6,脫空,2020/7/1,7,唧泥,圖,圖-7,2020/7/1,8,剝蝕,2020/7/1,9,錯臺,2020/7/1,10,坑槽、松散,瀝青加鋪層路面典型破壞,2020/7/1,11,瀝青加鋪層路面典型破壞 車轍,2020/7/1,12,瀝青路面典型破壞 疲勞、龜裂,2020/7/1,13,一、水泥混凝土路面 快速檢測評價,2020/7/1,14,水泥混凝土路面快速檢測技術包括：水泥混凝土路面板安

3、定性檢測（脫空狀況）、路面破損狀況檢測、結構承載力檢測、行駛質量檢測、抗滑能力檢測、交通狀況檢測等。,路面綜合檢測車檢測 :破損狀況、結構承載力、行駛質量、抗滑能力,2020/7/1,15,判斷水泥混凝土路面板脫空的技術一直受到全世界關注。國內外取得了許多的研究成果，如采用路面雷達、貝克曼梁或FWD等探測水泥路面板底脫空程度等。,2020/7/1,16,（1）路面雷達GPR的脫空診斷技術,GPR檢測路面,2020/7/1,17,（2）FWD的脫空診斷技術,FWD測量裂縫與接縫板邊彎沉差,2020/7/1,18,二、舊水泥混凝土路面改造與破碎技術,2020/7/1,19,1.改造原則與方法 改造

4、原則：,當混凝土路面斷板率低于10%時，可采取打裂壓穩(wěn)技術直接加鋪瀝青混凝土罩面或經過局部修補后鋪設防反射裂縫材料后加鋪瀝青混凝土罩面層； 對于斷板率介于1015%的水泥路面，在打裂壓穩(wěn)之后鋪設防反射裂縫材料后加鋪瀝青混凝土罩面層；,2020/7/1,20,對于斷板率超過15%且有明顯結構性破壞的水泥路面（或相鄰板的沉降差大于4mm【美國AI的標準為3mm】就需要將板打碎處理），要求在對路基及基層有問題處進行局部處理后，將混凝土面板進行破碎壓實作為基層，再加鋪瀝青混凝土罩面。,2020/7/1,21,改造方法,水泥混凝土路面改造維修技術難度大、設備依賴性強、國內以前研究不多。,反射裂縫是一大問

5、題！,2020/7/1,22,2020/7/1,23,2.常規(guī)水泥混凝土破碎方法,2020/7/1,24,人工鑿除,2020/7/1,25,長臂挖掘機,2020/7/1,26,水對基層（路基）及臨近板下基層的軟化修完又壞的惡性循環(huán),2020/7/1,27,3.舊水泥路面現(xiàn)場碎石化新技術,舊混凝土路面板碎石化后，進行簡單處理就可以作為新路面結構的基層或底基層，必須采用有如下能力的破碎施工機械： 使舊水泥混凝土板塊破碎后在平面上強度分布均勻； 舊水泥混凝土路面破碎后具有一定的強度； 破碎后，舊水泥混凝土路面病害可以消除； 破碎后的粒徑合理，不會產生應力集中，出現(xiàn)發(fā)射裂縫而影響加鋪層。,2020/7

6、/1,28,改性瀝青重慶渝黔高速公路上的應用,目前，用于舊水泥混凝土路面破碎并符合上述要求的機械設備主要有： 多錘頭破碎機（MHB） 門板式打裂壓穩(wěn)技術（CS） 沖擊壓穩(wěn)技術（IC） 共振破碎(RMI) 沖擊鎬鑿碎壓穩(wěn)工藝,2020/7/1,29,(1)多錘頭破碎機（MHB：Multiple Head Breaker）,2020/7/1,30,MHB即為多錘頭自動力破碎機。設備后部平均配備兩排成對錘頭，這樣在設備全寬范圍內進行連續(xù)破碎，錘頭的提升高度可獨立調節(jié)，MHB具備一次破碎3.96m車道的能力，破碎機裝備帷幕防止碎屑飛濺。破碎后的水泥路面粒徑形成嵌擠結構，強度比一般粒料基層高得多。該技術

7、是目前解決水泥混凝土路面反射裂縫最徹底的方法之一，同時具有施工速度快、節(jié)省資金的特點及重要的環(huán)境保護意義。,2020/7/1,31,適用范圍 a.水泥路面接縫缺陷：錯臺、翻漿和角隅破壞率等達 到總接縫長度的20%； b.板塊出現(xiàn)開裂或下沉，需要修補的面積達到路面總 面積的15-20%； c.每公里平整度隨機檢測雙向各100m，平均值大于 1.2mm的； d.水泥混凝土路面基層與面層總厚度超過33cm的。,2020/7/1,32,MHB碎石化工藝流程,2020/7/1,33,施工質量控制 碎石化要把 75%的混凝土路面破碎成顆粒(肉眼觀測)表面最大尺寸不超過7.5cm，中間不超過22.5cm，底

8、部不超過37.5cm。若破碎后的塊徑超過最大尺寸，應該用其他合適的方法進行再破碎或清除，然后用密級配的破碎粒料替換并壓實。 破碎時最好是從混凝土路面的高處向低處破碎，以避免攤鋪瀝青混凝土后影響排水。 相鄰車道搭接寬度至少是15cm。破碎后在壓實前發(fā)現(xiàn)的5cm的凹地應用密級配碎石粒料回填并壓實。 破碎后路面實行交通管制，不得放行交通,以防止車輪推擠,破壞碎石化效果。,2020/7/1,34,(2)共振破碎(RMI),2020/7/1,35,適用條件與多錘頭破碎相同。,2020/7/1,36,共振碎石化所要做的三個主要工作： 1、共振破碎就是一種將水泥混凝土路面破碎成小碎粒的工藝； 2、碎粒的大小

9、從上面部分的呈沙粒大小到下面部分的最大為23cm； 3、鋼筋應與破碎路面的所有碎粒分離，破碎的碎粒應呈一定角度相互嚙合。,2020/7/1,37,共振碎石化技術破碎混凝土的特征 1)破壞路面的完整性 碎石化后，舊水泥混凝土路面的結構完整性必須大大降低以防止出現(xiàn)反射裂紋，路面必須破碎透而且混凝土和加強鋼筋的結合必須徹底破壞，所有這一切都不能破壞混凝土板下的基礎。 假如混凝土破碎后能保持最大的模量和最大分散表面負荷的能力，那么，當路面的完整性被破壞后，繁重的交通負荷就不會引起路面反射，造成瀝青罩面出現(xiàn)裂紋。要獲得最大模量，要求混凝土沿其剪切面破裂，即成450角。共振碎石化恰能滿足此要求，如圖。,2

10、020/7/1,38,2020/7/1,39,2)破碎顆粒相互嚙合或“鋸齒”拼圖式的 破碎形狀 破碎混凝土要達到的目的是使破碎的路面不會擴散，破碎路面不會毀壞或侵入路基，破壞的路面要做到碎粒體積不太大，而且相互位置也不發(fā)生變化，較大的碎粒會造成硬點，受負荷不會彎曲，時間一長，就會傾斜，使表面產生反射裂紋。破碎的形狀必須成“鋸齒”拼圖狀，所有的碎粒處于相互嚙合，未被打亂的狀態(tài)見圖。這樣可使交通負荷向更大的范圍分散；碎粒共同“工作或彎曲”，將負荷分散到更大的范圍見圖。 這只有采用低幅（1.27cm)高頻1/2的共振沖擊錘才能做到。,2020/7/1,40,3）路基完整性 低幅、高頻共振破碎的混凝土

11、產生的穿透裂紋消除了路面的運動并防止出現(xiàn)反射裂紋。由于裂紋相互間保持“鋸齒”狀，每個碎粒將部分負荷分散給下一個碎粒。將負荷分散到路基上。 4)破碎顆粒粒徑大小一致 破碎的碎粒大小一致是十分重要的，可使路面共同彎曲，將所承載的負荷均勻地分散到路基上。,2020/7/1,41,共振碎石化工藝的優(yōu)勢 1) 共振碎石化施工比完全重建更經濟 對在美國阿肯色州的一個項目做了一個對比分析。全部重修比碎石化大3.4倍。在美國其它州，重建和碎石化的費用比是3.3:1到4:1。 2) 共振碎石化施工對交通干擾小 共振碎石化施工工期只為重建的五分之一，而且對公眾的打擾小得多。共振碎石機每天可破碎混凝土5000到85

12、00m2。,2020/7/1,42,不適合共振碎石化的區(qū)域 雖然共振碎石化有以上諸多優(yōu)勢，很少遇到不適合的地方，但是如果混凝土路面基礎材料損壞嚴重，不能承受破碎路面的負荷的地區(qū)，不適合使用共振碎石化。這種情況主要是在較低的地方，積水較多的區(qū)域，地下水位較高路基積水的路面，以及路基含有較濕的黏土和混入泥沙的黏土的地區(qū)。 另外，如果在路面上有5cm或以上的車轍時，就表明這些路段不適合進行碎石化或必須清除或重建。,2020/7/1,43,共振碎石化工藝流程,2020/7/1,44,(3)打裂壓穩(wěn)技術（CS：Crack and Seat）,打裂(碎),2020/7/1,45,打裂壓穩(wěn)技術適用范圍 水泥

13、路面接縫缺陷：錯臺、翻漿和角隅破壞率等達到總接縫長度的10%； 板塊出現(xiàn)開裂或下沉，需要修補的面積小于路面總面積的15%； 每公里平整度隨機檢測雙向各100m,平均值大于1.2mm的； 水泥混凝土路面基層與面層總厚度超過35cm的。,2020/7/1,46,壓穩(wěn),打裂后的路面,2020/7/1,47,CS打裂壓穩(wěn)工藝流程,2020/7/1,48,打裂尺寸的檢驗,由于裂縫極為細小，因而在路面干燥的情況下，識別路面開裂較為困難。因此，打裂前需在前方路面一定范圍內均勻灑水到可見自由水的程度，然后打裂施工。在打裂時，應可以看到開裂痕跡并伴有氣泡。在路面自由水消失后，應可見清晰的裂縫痕跡，并由此鑒別開裂

14、的程度是否滿足要求。 如需要也可進行路面取芯以確定開裂的程度和深度，由于路面開裂未必沿豎直方向，因此取樣位置宜選擇在錘頭沖擊痕跡的端部，或開裂交叉點。試驗段內取樣密度不小于兩個。,2020/7/1,49,壓穩(wěn)程序,在打裂滿足要求后，應確定壓穩(wěn)程序，一般壓穩(wěn)遍數(shù)為3-5遍?？刂茦藴蕿椋涸诎创_定程序施工的試驗路段，每25米取一點，并且總數(shù)不小于5個點。承包商在打裂完成后對這五個點進行水準測量，并在每壓穩(wěn)1遍時測量每個點的沉降量變化，如果這五個點的每次壓穩(wěn)后最大沉降變化量小于5mm, 則認為壓穩(wěn)施工達到要求。任何情況下壓穩(wěn)次數(shù)不得小于2遍。壓實速度不應超過4.8km/h。,2020/7/1,50,(

15、3) 沖擊壓穩(wěn)技術（IC：Impact Compaction）,2020/7/1,51,2020/7/1,52,2020/7/1,53,施工工藝流程,2020/7/1,54,施工注意事項： 沖擊順序與速度 由于混凝土面板在水平方向所受約束愈小，破碎效果愈好，因此施工中應從路肩行車道超車道依次沖擊壓實，每沖擊壓實一遍按以上順序進行下遍沖擊壓實。 考慮前5遍沖擊壓實主要是對混凝土板塊破碎，選擇79km/h速度可產生最佳破碎效果。5遍后考慮沉降與破碎雙重效果擬選擇912km/h速度為宜。,2020/7/1,55,必須嚴格控制在標示的作業(yè)區(qū)內施工，根據(jù)不同情況合理選擇套壓或單道壓實，不得有錯壓、漏壓。

16、在沖擊壓實過程中應派人觀察沿線構造物，防止出現(xiàn)異常破壞現(xiàn)象。沖擊壓實過程中如下雨應立即停止作業(yè)并做好作業(yè)區(qū)遮蓋工作，防止雨水滲入路床等。沖擊壓實結束后后續(xù)施工應立即跟上，并加鋪基層，謹防雨水滲入。,2020/7/1,56,沖擊壓實施工質量控制 a破碎狀態(tài)檢測與控制 首先應對未沖擊壓實前路面損壞情況進行現(xiàn)場實測和記錄，以后每沖擊壓實5遍檢測一次。最終破碎的網狀碎塊應控制在40cm以內。該碎塊并非一般意義的明顯碎塊，而是裂縫（紋）貫穿與塊之間并形成集料嵌鎖的結構從而保全原路面所具有的大部分結構強度。,2020/7/1,57,b沉降量檢測與控制 先應按沉降量檢測布點位置對原路面高程檢測一次，以后每沖

17、擊壓實5遍檢測一次沉降量。在實際操作中最終以兩次檢測沉降量差值小于5mm為收斂指標，控制沖擊壓實遍數(shù)。 c破碎狀況控制 在沉降達到設計要求后應對板的破碎狀況進行檢查，若達不到要求，可以繼續(xù)沖擊壓實，每2遍檢測一次破碎狀況，直到滿足要求為止。,2020/7/1,58,(5)開路王破碎機（Roadminer） 銑刨翻修,2020/7/1,59,2020/7/1,60,Road Miner銑刨破碎法，該方法針對水泥混凝土路面破損率在20%以上，需要改造基層狀況，加鋪瀝青混凝土面層。 使用Road miner開路王可以替代破碎錘，進行大面積水泥混凝土路面破碎、清除水泥路面與跑道，效率是破碎錘的幾十倍，

18、并且施工斷面平順、整齊，更便于接續(xù)施工。同時，開路王還適用于橋梁引道水泥混凝土路面的破碎。 最大銑刨寬度4.1m、深度1.5m.,2020/7/1,61,開路王（road miner）破碎工藝流程,2020/7/1,62,舊水泥路面板破碎技術綜合評定,注：表中圖標意義為：,2020/7/1,63,三、舊水泥路面改造與 再生的路面結構設計,2020/7/1,64,3.1 水泥路面板再生的路面結構組合設計,打裂壓穩(wěn)或碎石化后的路面結構組合，可以采取“白+黑”和“白+白”加鋪層的結構及修筑工藝，包括層間結合設計與材料應用等，其中防治反射裂縫是其關鍵問題。,2020/7/1,65,防治反射裂縫的技術措

19、施,根據(jù)反射裂縫的機理，主要應從結構和材料兩方面進行考慮。主要措施有：增加瀝青加鋪層厚度、設置應力吸收薄膜夾層、加筋瀝青層及其他具有良好路用性能的瀝青混合料、設置隔離層以及處治舊路面板(封填裂縫、破碎穩(wěn)定舊路面)等。,1.瀝青加鋪層,2020/7/1,66,材料中適當增加瀝青用量，減小混合料空隙率，可延緩裂縫的擴展。采用應力吸收薄膜夾層，可用APP改性瀝青防水卷材、專用土工布（如：T010/140型道路專用土工布，能耐220高溫）、鋪設玻璃纖維格柵等加強瀝青混合料的抵抗差動位移（剪切強度）的能力。,2020/7/1,67,結構組合設計案例,2020/7/1,68,工程案例,2020/7/1,6

20、9,工程案例,2020/7/1,70,罩面厚度,碎石化后的瀝青罩面厚度采用AASHTO設計方法和設計程序。要求最小罩面厚度為15cm，且最好為密級配結構。國內瀝青混合料加鋪層的厚度一般為1215cm（個別用到18cm京滬高速泰化段），根據(jù)碎石化后路面表面彎沉測試結果，確定是否需要加鋪補強基層。 碎石化后的水泥混凝土罩面層厚度可根據(jù)交通狀況，按新建路面設計方法設計。,2020/7/1,71,乳化瀝青灌入再生料技術,水泥混凝土路面碎石化后，在鋪設瀝青面層之間，可采用乳化瀝青灌入再生料技術，以增強碎石化基層與面層的粘結、并提高路面整體強度。 灑灌入改性乳化瀝青,其用量為2.5-3.5 kg/m2；

21、灑乳化瀝青作防水粘接層,其用量為1.0kg/m2。,2020/7/1,72,提高瀝青混凝土加鋪層抗?jié)B性能的措施,要保證路面結構的水穩(wěn)定性和耐久性，預防水破壞是至關重要的。 除在瀝青加鋪層底部鋪設防水層外，加鋪層本身的抗?jié)B性能也是一個重要指標。尤其是粘附性有利于提高抗?jié)B性。采用改性瀝青、摻加抗剝落劑、在礦粉中摻加一定量的無機填料，對抵抗剝離以提高瀝青混合料水穩(wěn)性都有明顯效果。 此外，要選擇適當?shù)募壟浞秶岣邽r青用量及提高4.759.5mm規(guī)格集料的用量相應地都可以提高混合料的抗?jié)B性能?？刂瓶障堵试?左右。,2020/7/1,73,日本瀝青路面要綱規(guī)定： “抗剝落劑是以防止瀝青混合料產生剝落破壞

22、為主要目的而添加的外加劑。一般采用消石灰，也可以使用以油脂為主要成份的胺類、酰胺類、第四銨鹽類等陽離子表面活性劑”。同時介紹石灰粉及水泥的劑量為瀝青混合料總量的1%3%，抗剝落劑的用量為瀝青量的0.3%以上，并希望使用針入度小到4060的瀝青，在配合比設計盡量采用水密性好的混合料，瀝青用量采用上限，水穩(wěn)定性的檢驗采用浸水車轍試驗等等。 在美國，作為抗剝離措施，也是以摻加消石灰粉和水泥作為最基本的方法。美國FHWA出版了一本瀝青混合料水穩(wěn)定性的專著，對各種抗剝離措施進行了詳細的比較，其中效果最好、最穩(wěn)定的是摻加消石灰粉。對許多抗剝落的評價結果認為在長期性能方面尚有疑問。,2020/7/1,74,

23、我國公路瀝青路面施工技術規(guī)范規(guī)定：“當用于 高速公路、一級公路的石料為酸性石料時，宜使用針入 度較小的瀝青，并采用了下列抗剝離措施，使瀝青與礦 料的粘附性符合本規(guī)范附錄C表C.8”。常采用： （1）用干燥的磨細消石灰粉或生石灰粉、水泥作為填 料的一部分，其用量宜為礦料總量的1%-2%。 （2）在瀝青中摻加抗剝落劑； （3）將粗集料用石灰漿處理后使用。 因此，我們在遇到酸性石料時，應該首先考慮采用摻加消石灰粉或水泥的措施，不要動不動就采用摻加抗剝落劑的辦法。,2020/7/1,75,纖維對瀝青加鋪層的抗車轍與抗水損害能力的影響,不同纖維對普通瀝青SMA-16和AC-16動穩(wěn)定度的影響,2020/

24、7/1,76,纖維瀝青混混凝土AC-16殘留穩(wěn)定度MS0比較,2020/7/1,77,典型的SMA路面,2020/7/1,78,2.水泥混凝土加鋪層,2020/7/1,79,纖維混凝土抗凍性能,2020/7/1,80,纖維混凝土抗疲勞性能,2020/7/1,81,3.2水泥混凝土再生集料的應用,一方面，廢棄混凝土未經處理，直接外運露天堆放或填埋，耗用大量的征用土地費、廢料清運費等建設費用；同時，清運和堆放過程中的遺散和粉塵、灰砂飛揚等問題又對環(huán)境造成二次污染，嚴重破壞了生態(tài)環(huán)境。 另一方面，新路面結構層施工中，砂石骨料用量巨大，因而開采天然資源造成資源枯竭和環(huán)境破壞。,2020/7/1,82,

25、2020/7/1,83,集料場再生技術包括： 路面清除：破碎和清除破損路面,并集中運往中心料廠進行加工處理。 集料加工：破碎處理、剔除鋼筋、篩分 ,生產再生集料。集料加工通常在施工現(xiàn) 場附近設置的機動破碎廠進行。,2020/7/1,84,再生集料破碎工藝,俄羅斯的破碎工藝 德國破碎工藝 中國破碎工藝,2020/7/1,85,俄國工藝流程圖,2020/7/1,86,德國工藝流程圖,2020/7/1,87,李惠強等設計再生骨料生產工藝,2020/7/1,88,肖建莊等設計再生骨料生產工藝,2020/7/1,89,2.舊水泥路面混凝土再生集料的應用 1)作基層用集料 通過破碎舊水泥混凝土面板生產再生集料，用作路面基層集料顯然是一種既安全（相對于配置高標號混凝土），又經濟環(huán)保的做法。 水泥穩(wěn)定集料的配合比為：水泥：再生集料或天然集料為5:95 ；二灰穩(wěn)定