水泥溷凝土路面再生利用技术

1、水泥混凝土路面再生利用技术碎石化徐州联众道路工程技术有限公司2004年05月目 录一、前言 1二、旧路面常用的处理方法2三、碎石化再生利用技术的应用目的及范围、意义4四、路面破碎及再生利用技术方案4锤式破碎法4板式破碎法7五、碎石化再生利用技术的效益对比9六、碎石化再生利用技术的应用实例10附：324国道南宁至百色段改造工程检测报告12一、前 言水泥混凝土路面具有强度高、刚度大、荷载扩散能力强、稳定性好等特点，与沥青路面相比，其施工简单、取材方便、性价比高。因此，在我国高等级公路、干线公路，尤其是地方道路得到广泛应用，但其致命弱点是损坏后修复困难。由于路基、路面受力体系的特殊性，传统的修补方法

2、或加铺技术已不能很好的解决旧路面面临的复杂结构问题。在路面维修处理中，往往是投入大、成效小，存在环境影响、交通干扰、工效低、经济性差和社会影响大等严重问题。本资料提供的旧水泥混凝土路面破碎和再生利用技术汇集了交通部重点科研项目水泥混凝土路面再生利用关键技术研究的最新研究成果，成为解决水泥混凝土路面复杂的结构和受力问题的最有效的技术手段。路面破损后的影响路面平整度降低，影响行车舒适性；削弱公路整体强度，诱发其他病害；面板渗水，导致路基毁损，缩短公路使用寿命；路面坑洼不平，影响车辆操纵性和行车安全；二、旧路面常用的处理方法与沥青路面相比，水泥混凝土路面的修复比较困难，常用的方法包括“路面快速修补法

3、”、“局部挖除补强法”、“直接加铺罩面法”和“挖除换填法”等。路面快速修补法该方法利用快凝材料对路面破损部位进行局部快速修补，适用于局部或表面损坏的修理。主要方法包括浇筑修补法、灌缝密封法、压浆灌注法、板下封堵法等。其特点是一次性造价低，适应临时性养护需要。局部挖除补强法该方法主要是针对水泥板断裂而采用的补救措施。该方法是将破损的水泥板挖除，处理基层后，重新铺筑水泥面板。其特点是适用于局部修理，整体效果差、寿命短。直接加铺罩面法该方法为路面“白”改“黑”的主要方法，它是将原有水泥路面经过局部处理作为基层，直接加铺沥青混凝土上面层。其特点是加铺速度快基层强度高，整体效果好。缺点是裂缝反射快、使用

4、寿命短。挖除换填法该方法是将旧水泥路面破碎成块状后拆除丢弃，或将拆除块破碎重新利用，制作底基层，然后重新加铺面层。该方法改造较为彻底，但对交通干扰大、工效低、环境污染大、造价高。 常用方法的优缺点比较方 法 名 称适 应 条 件优 点缺 点路面快速修补法局部或表面损坏一次性造价低改造不彻底局部挖除补强法局部断板适用性强整体效果差、寿命短直接加铺罩面法整体轻、中度破损速度快、整体效果好裂缝反射快、寿命短挖除换填法整体重度破损改造彻底干扰交通大、污染大、效率低、造价高三、碎石化再生利用技术的应用目的及范围、意义（1） 目的1、清除水泥混凝土路面；2、分离路面中的钢筋；3、通过完全破坏原有板块来更有

5、效地消除沥青覆盖层中的反射裂缝，提高加铺路面的可靠性和耐久性。（2）应用范围1、 普通水泥混凝土路面的改造；2、 高等级水泥混凝土路面的改造；3、 港口码头水泥混凝土地面的改造；4、 飞机场水泥混凝土跑道的改造；5、 广场水泥混凝土地面的改造。（3）意义1、 水泥混凝土碎石化再生利用技术符合节约型社会的发展需要、工程造价低。经过碎石化技术改造的旧水泥混凝土不需清除，可以直接用做新路的基层，既节约了基层的材料，又节约了资金，减少了浪费，符合国家可持续发展战略决策；2、 符合环境保护的发展需要。经过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产生，避免了沿途植被的破坏，有利于保护沿途的生态

6、平衡；3、 符合以人为本的理念与传统的旧路改造技术相比，具有施工周期短、交通封闭时间短，把影响人们的通行减小到最底程度。（4）DBL 指数与破碎后混凝土路面与原基层强度的影响1、基层强度损失随断板率的增大先减小，在断板率为47 时达到极值，随着断板率的进一步增大，基层强度的损失开始增大；2、基层强度损失随断板率的变化十分稳定，断板率从1 变化到100，强度损失的最大值和最小值之间仅相差4%。3、在路面状况较好的情况下（DBL30），碎石化层顶面承载能力的均匀性随随断板率的增大而变差；4、在路面状况较差的情况下，当30DBL59 时，碎石化层顶面承载能力的均匀性随断板率的增大先逐步好转；而当DB

7、L59 时，随着断板率的持续增大，碎石化层顶面承载能力的均匀性反而开始变差；5、在路面破损状况不是特别严重的情况下（DBL77），碎石化层顶面承载能力都具有良好的均匀性。6、碎石化层顶面回弹弯沉随着断板率的增大而增大，也即原路面基层顶面强度随断板率的增大而减小；7、原路面基层顶面强度随断板率的变化而变化的幅度不大，当断板率从0 变化到100，碎石化层顶面的回弹弯沉仅增大了22%。四、加铺路面结构组合确定旧水泥混凝土碎石化后一般采用沥青混凝土。如果采用水泥混凝土路面，则需要将碎石化层作为底基层，然后加铺适当的无机结合料稳定层或以沥青为粘结剂的封层。沥青加铺层可能采用如下四种方式：1）直接加铺上、

8、中、下面层的沥青混凝土；2）加铺沥青稳定碎石基层（主要是开级配沥青碎石基层），然后采用两层面层的型式；3）加铺抗疲劳层后，再加铺沥青面层；4）加铺无机结合料稳定类基层，然后加铺沥青面层。上述四种基本沥青路面加铺结构分别将碎石化层作为：基层和底基层。无论何种结构，与碎石化层相接的结构层底面的拉应力或拉应变都是关键的控制因素。前三种结构相对而言更充分地利用了碎石化层的强度，将其作为承重的主要结构层，承担传递自面层的竖向荷载。可按表7-1 标准选取结构组合型式： 碎石化后沥青加铺层结构组合选择参数取值范围回弹模量（MPa）<150150300>300加铺结构组合型式FDAC-13抗疲劳层

9、+三层沥青混凝土三层沥青混凝土大粒径沥青碎石+二层沥青混凝土五、路面破碎及再生利用技术方案要彻底解决旧水泥路面问题，最有效的方法就是完成路面结构的改造，即变“白色路面”为“黑色路面”。在白色路面黑色化过程中必须解决以下三个问题：1路基层的稳定性；2防裂纹反射；3新铺结构层间弹性模量的合理匹配。本资料提供的旧水泥混凝土路面的破碎方法和再生利用技术，为水泥混凝土路面的改造提供了更为简便、高效、环保、可靠、经济而又有效的手段。 锤式破碎法 （HAMMER BROKEN）锤式破碎技术也叫多锤头碎石化技术，它是采用多个重锤反复冲击打碎面板，将路面分层打裂成大小均匀的块径。这种技术破碎后的路面，可形成上面

10、层较小，中面层稍粗，底层粒径较大的嵌挤结构。就地破碎，工艺简单，一次成型。完成破碎后，再通过“Z”型压路机压稳， 形成平整、稳固的基层结构。路面通过破碎和冲击压实后既能满足基层强度要求，又可消除反射裂缝，为新铺面层提供了理想的基层结构。1、HB碎石化施工工艺流程试破碎试坑检查确定破碎工艺破碎施工“Z”型压路机压实钢轮压路机压实撒布透层油撒布石屑及碾压改性沥青混合料施工。撒布透层油撒布石屑也可用稀浆封层2、HB碎石化施工的技术要求适用范围路面破碎率：达到总面积的1520%；路面接缝缺陷：错台、翻浆和角隅破坏率大于15%；平整度：随机检测双向每公里各100m，平均值大于1.2cm；路面基层与面层总

11、厚度超过35cm的。HB破碎设备破碎设备：HB40002型多锤头破碎机技术指标：设备宽度：4.0m破碎宽度：0.83.8m总质量： 30t工作效率：4500平方米/每台班 耗油量： 额定工况65kg/h（柴油）压路设备：“Z”型钢轮压路机 （1620t） 钢轮压路机 （大于9t）碎石化工艺采用HB40002设备破碎一遍；用“Z”型压路机碾压23遍，“Z”型的作用是保证轮下颗粒不外挤、大小均匀、效果好；抽检破碎效果，达到破碎尺寸要求；用钢轮压路机振动压实3遍；洒灌入（改性）沥青，其用量为2.53.5公斤/平方米；撒布一层粒径为35mm的石屑，用钢轮压路机碾压2遍；封闭交通8小时后，检测路面弯沉值

12、；加铺面层。破碎尺寸要求破碎率达到75%；表面最大尺寸小于7.5cm；中间层最大尺寸小于22.5cm底部最大尺寸小于37.5cm；在碾压23遍稳定后，通过刨坑过筛或卡尺检测。破碎顺序及搭接要求从路面高处向低处过度，新路面摊铺也按此顺序，保证排水通畅；破碎从边幅到中幅，边幅较中幅易破碎；一次破碎宽度宜超过一个车道，搭接宽度在15cm以上。清理和回填清除原路面松散的填缝料、沥青或沥青混合料等；对凹面大于5cm的，用级配碎石回填补强，以保证破碎面的后期平整度。交通管制 施行交通管制，防止车轮推挤，破坏碎石化效果。 质量要求 控制破碎粒径。碾压顺序及碾压遍数，人机协调，以保证破碎质量。技术特点碎石化技

13、术是目前解决反射裂缝问题的最有效方法之一；破碎并压实的混凝土路面形成粒径由小到大、嵌挤紧密、分布合理的结构基层；施工方便、效率高；充分再利用资源、环保；施工干扰小、无污染、综合造价低；可直接用HMA罩面或加铺其他结构层。板式破碎法 （PLATE BROKEN）板式破碎技术也称门板式破碎技术，它是采用门板式重锤将水泥面板打裂成规则的方块，经胶轮压路机压稳后形成块状嵌挤状态。通过调整破碎间隙控制块状尺寸大小。该破碎法工艺简单、一次成型、压稳后的路面作为路基稳固坚实，既能满足基层强度，又可消除反射裂缝。PB25002破碎后的路面，根据弯沉值和模量指标，设计合理的面层加铺结构。1、PB破碎施工工艺流程

14、试验破碎打裂检查确定打裂压稳工艺打裂压路机压稳撒布透层油沥青混凝土加铺层施工2、PB板式破碎的技术要求适用范围路面破损率：达到总面积的10-15%；路面接缝缺陷：错台、翻浆和角隅破坏率大于10%；平整度：随机检测双向每公里各100m，平均值大于1.2cm；路面基层与面层总厚度超过38cm的PB破碎设备破碎设备：PB25002型板式破碎机技术指标：设备宽度 2.8m破碎宽度 2.5m总质量 20t工作效率 2500平方米/每台班全负荷最低柴油消耗 32kg/h压路设备：胶轮压路机（26t）破碎工艺采用PB25002型板式破碎机破碎一遍；洒水检测破碎裂缝；用胶轮压路机碾压35遍；检测压稳效果；撒布

15、（改性）沥青，其用量为1.01.5公斤/平方米摊铺面层结构。破碎尺寸要求75%以上的路面不规则开裂，相邻裂缝围成的面积为0.40.6平方米；破碎间隙尺寸3050cm，升降高度1.21.5m;打裂后通过卡尺检测。破碎顺序及搭接要求从边幅到中幅采用顺序破碎法；一次破碎宽度为2.5m，根据效果搭接宽度不作限定。补强 对破损的旧路面需要先清除后补强，补强路面达到强度后方可施工。交通管制 实行交通管制，防止车轮推挤使破碎后的路面松动。质量要求 控制破碎粒径、检测裂缝产生情况。 压稳测定方法：试验段每25m取一测点，不少于5点，每压稳一遍检测每点沉降量，当每次压稳测点的最大沉降量小于5mm时，认为压稳合格

16、。技术特点 打裂压稳技术是目前解决反射裂缝问题的最为经济有效的方法之一； 施工简便、效率高、充分利用再生资源、环保； 施工干扰小、无污染； 打裂压稳后的基层结构嵌挤紧密，可直接作HMA罩面，性价比好。六、碎石化再生利用技术的效益对比碎石化再生利用技术采用机械施工方法，将旧水泥混凝土路面就地破碎并再生利用。既解决了传统旧水泥路改造中的交通干扰、环境污染、资源浪费、高成本、低效率等缺陷，又解决了水泥路面改造后容易出现反射裂缝的技术问题，施工工艺简单、操作方便。碎石化再生利用技术通过在广西G324国道、G304国道；湖北G105国道；河南G106国道；山东G104国道；黑龙江哈同高速公路及镇江沿江公

17、路等水泥混凝土路面改造工程应用，取得了宝贵的基础数据和实践经验。与传统方法比较（按二级公路改造测算），HB破碎法和PB破碎法均可获得比较好的技术经济效果。详见下表水泥面板改造技术经济性比较 方法内容挖除重建法直接加铺法蓝牌五瓣冲击打裂锤式碎石化破碎法 打裂压稳破碎法反射裂缝完全解决不能解决部分解决完全解决基本解决路基形式柔性刚性刚性偏柔性柔性刚性偏柔性基层处理新铺利用利用利用利用废料减少（t/km）05200520052005200石料节约（t/km）01000350030003500沥青节约（t/km）050150150175工期快慢（%）100%15%20%20%30%对交通影响（%）10

18、0%35%30%30%20%使用寿命（年）1536136成本比例100%46%50%58%50%性价比指数1.01.22.05.85.0 通过以上比较，HB碎石化和PB打裂压稳方案性价比指数最高，碎石化再生利用技术不仅能减少废料丢弃，降低环境污染、节约石料和沥青，还能缩短工期，降低工程成本。七、碎石化再生利用技术的应用实例本项目结合交通部西部重点科研项目，通过引进消化国外先进技术，研发完成的HB40002锤式破碎机和PB25002板式破碎机，旧水泥混凝土路面破碎及再生利用工艺，已逐步推广和利用到各省的路网水泥混凝土路面的改造中，取得了良好的应用效果。附：324国道南宁至百色段改造工程检测报告1

19、、工程概况本课题依托工程为国道324南宁至百色二级公路改造工程，南宁至百色二级公路是国道324线的重要组成部分，是云南通往广西的重要通道。于上世纪九十年代扩（改）建而成，已通车多年。由于路基土为膨胀土，以及超重车的作用，水泥混凝土路面损坏严重，其中最为严重的是南宁至平果、田东至百色路段。多年来，公路养护部门对损坏水泥混凝土路面采取灌缝防水、更换破碎混凝土板等养护和维修措施，但水泥混凝土路面损坏迅速。路况未有改观；2003年以来又采用加铺薄层沥青加铺层等改造措施，但效果不佳，加铺层反射裂缝严重。本次改造使用多锤头破碎技术对坛洛镇至隆安县县城旧水泥路面进行改造，改造工程里程桩号为K1747+000

20、K1791+000，全长44公里，路面宽度12m，其中行车道宽9m，路肩宽3m。试验路段位于K1779+000K1781+000，试验路长2公里，改造工程从2005年4月开始，2005年11月结束。2、试验路段路面回弹弯沉检测 试验路段原旧水泥路面及现场碎石化后的回弹弯沉检测，见表2-1表2-1 试验路段路面各层回弹弯沉检测情况表桩 号旧水泥路面现场碎石化后平均值标准差代表值平均值标准差代表值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通过对试验路的回弹弯沉检测，原路K1780+000K1780+400和K1780800K1781000段回弹弯沉值较大，原水泥路面板破损严重，并存在基层破损。使用多锤头破碎机现场碎石化后，K1779+000K1780+000和K1780400K1781800段回弹弯沉值满足二级公路碎石化后的回弹弯沉代表值不

22、大于110(0.01mm)的质量控制要求，可以直接进行新路面结构施工。K1780+000K1780+400和K1780800K1781000段要进行基层处置后，才能进行新路面结构施工。2 基层处理试验路段回弹弯沉检测考虑到K1780400K1781800段位于需要处理基层的路段之间，并且较短，新路面结构设计时将试验路段分成两段进行设计，即K1779+000K1780+000和K1780+000K1781+000。K1780+000K1781+000经过加铺不同厚度级配碎石基层处理后回弹弯沉检测见表2-2。表2-2 基层处理试验路段回弹弯沉检测情况表桩 号级配碎石层平均值标准差代表值回弹模量K1

23、780000K178040041.28610.74859.0 198 K1780400K178080026.9938.04840.2 295 K1780800K178100047.08335.607105.7 108 从表2-2可以看出，通过加铺不同厚度级配碎石基层处理原水泥路面，检测K1780+000K1781+000段级配碎石基层顶面回弹弯沉值能够满足二级公路回弹弯沉代表值不大于110(0.01mm)的质量控制要求，可以进行新路面结构层施工。3、改造工程新路面结构设计方案及回弹弯沉检测3.1改造工程新路面结构组合设计1 K1779+000K1780+000段路面改造方案K1779+000K1780+000段路面改造工程行车道路面结构组合设计见图3-1，路肩结构组合设计见图3-2。4cm沥青混凝土AC-13粘层6cm沥青混凝土AC-166cm沥青混凝土AC-20透层现场碎石化旧水泥混凝土路面旧路面基层图3-1 K1779+000K1780+000段行车道路面结构组合设计图4cm沥青混凝土AC-13粘层6cm沥青混凝土AC-166cm沥青混凝土AC-20