水泥混凝土路面微裂式破碎再生处治技术

1、水泥混凝土路面微裂式破碎再生改造技术西安长大公路养护技术有限公司吴超凡摘要：分析比较了水泥混凝土路面现场破碎再生中打裂压稳和碎石化的优缺点，论文提出了水泥混凝土路面改造 后应达到的最佳形式，即表面裂而不碎、板块稳而不平。为达到该效果，针对旧路路基软化等承载能力不足位置， 课题组研发出DZJ型地聚合物注浆材料，采用DZJ型地聚合物注浆加固旧路路基和路面结构层，达到旧路路基和 路面结构层承载能力基本一致；研制了水泥混凝土路面微裂式破碎机械与工艺，采用微裂式破碎机械进行破碎再 生，并用表面块度、强度变异系数和表面凹槽深度表征和控制具体的“表面裂而不碎、板块稳而不平”效果，多 条公路采用该技术改造加铺

2、后路面使用效果良好，现该技术被编制成河南省地方标准(DB41/T 963-2014)，已经 在国内多个省市推广应用。关键词：裂而不碎；稳而不平；DZJ型地聚合物注浆；微裂式破碎机；河南地方标准(DB41/T 963-2014)一概述目前旧水泥混凝土路面改造通常有三个工艺，分别是：在路况评定为优、良时仅对局部脱空 位置注浆和接缝处理后，即可直接加铺面层；在路况评定为良、中、次时通常采用现场破碎再生 后，即可加铺路面结构层，而且路况评定为良、中时，通常推荐采用打裂压稳技术，在路况评定 为中和次时，通常推荐采用碎石化技术；在路况评定为差时通常采用挖除新建技术。路面大面积改造工程中，道路表面点病害分布

3、的随机性，故点病害通常难以得到有效处治， 上述提及三种工艺中也均未提及如何处治，并且在设计和施工中常被忽略，造成改造加铺后又在 该点病害位置出现病害；道路结构层内或路床、路基病害，由于难以被检测出来，若仅对路表病 害进行处治，而未彻底处治结构层内病害，那么路面加铺层的使用寿命将显著减低，比如仅对路 面破碎板表面换板，而基层与底基层脱空、底基层与垫层脱空，以及已经软化的路床未能被检测 出来和处治；第三、面板现场破碎后的检测标准仅为工艺标准，与路面破碎后应达到的最佳标准 之间没有关联，即破碎后应达到最佳标准不明确，造成我国水泥混凝土路面改造的设计、施工、 验收是破碎工艺设计，而具体某一工艺设计是否

4、与旧路改造目的相适应，则未见系统研究。为此，经过十余年连续不间断的研究、开发、试用，通过前后四个课题研究，西安长大公路 养护技术有限公司已经研发出水泥路面智能脱空检测仪，联合Evd可检测出路面层间脱空和路床 承载能力；研发出DZJ系列地聚合物注浆材料、注浆设备和成套工艺，可用于处治层间脱空和路 基补强，处治后的路面承载能力与无病害处的承载能力基本一致；研制出水泥混凝土路面微裂式 破碎机械和成套技术，破碎再生水泥混凝土路面，达到消除加铺层反射裂缝和推移破坏，而且加 铺层的疲劳寿命远大于打裂压稳和碎石化后的加铺层疲劳寿命；多个工程应用表明，水泥混凝土 路面微裂式破碎使用效果良好，现研究和应用成果被

5、编制成河南省地方标准“旧水泥混凝土路面 微裂式破碎再生处治技术规程”(DB41/T 963-2014)，确保微裂式破碎效果和推广。二传统破碎再生技术分析水泥混凝土路面面板现场破碎通常有打裂压稳和碎石化两种，其中打裂压稳又分为门式破碎 和冲击破碎两种；碎石化分成多锤头破碎和共振碎石化两种。打裂压稳打裂压稳是通过门式破碎或冲击破碎机械使水泥路面产生不规则开裂，相邻裂缝围成的块度 为0.40.6平方米，防止板块胀缩和翘曲产生路面温度型开裂；测量每一次压稳后沉降量，把 每次测得的沉降量同前一次压稳后测得的沉降量相比较，当其变化量之差小于5毫米时，则停止 压实，认为压稳工艺已达到施工要求，防止加铺层出现

6、荷载型反射裂缝。工程应用结果表明：（1）门式破碎机械的宽度2.5m，而路面板的宽度通常在3.54m之间，造成最需要消除板底 脱空的板角位置常难以夯实；其次门式破碎端部形成纵向开裂缺陷或纵向凹槽带，造成加铺层容 易出现纵向开裂；第三、破碎处治后表面平整，加铺层与旧路的粘结力较差，容易出现加铺层的 推移破坏。（2）冲击破碎时对板块随机击打搓揉，难以消除板底脱空，破碎后的板块仍然处于“跷跷板” 状态，同时破碎后的表面也比较光滑，造成加铺层容易出现反射裂缝和推移破坏。（二）碎石化碎石化是通过多锤头或共振破碎机破碎水泥混凝土路面，路面的破碎程度呈上细下粗嵌锁形 态，表层5cm7cm厚度破碎成粒径约2cm

7、4cm的碎石，该松散的碎石采用乳化沥青进行固结， 并采用振动压路机碾压密实，然后即可加铺上面的路面结构层。由于将水泥混凝土路面破碎成碎 石，那么加铺层就不会产生温度型反射裂缝，通过乳化沥青粘结加固和碾压密实，提高破碎后路 面的承载能力，提高路面加铺层的使用寿命。工程应用结果表明：碎石化后加铺的路面基本不会出现反射裂缝，但加铺层容易出现轮迹带 处压密车辙、轮迹带纵向开裂、网裂和推移病害，这是因为碎石化后表面松散碎石层难以压密， 沥青加铺层铺筑后，车辆碾压进一步压实该松散层，从而造成路面压密型车辙；其次路面强度损 失较大，沥青加铺层层底弯拉应力过大，造成加铺层较快出现疲劳纵向开裂和网裂；第三、由于

8、 破碎后表现较为松散，加铺的结构层与松散层粘结力较差，在长纵坡或弯道容易出现推移破坏。（三）综合分析工程应用结果表明，碎石化处治加铺后的路面使用寿命通常比打裂压稳后的路面加铺层长， 因此，水泥混凝土路面大多采用碎石化处治，而且主要采用多锤头破碎。为了克服多锤头破碎后 强度损失较大的问题，采用喷洒较多的乳化沥青、增加水泥稳定基层或破碎时仅出现微裂即加铺 路面结构层。由于缺乏对水泥混凝土路面改造目标的认识，目前改造加铺后的路面出现较多的病害，造成 部分省市极度反对采用多锤头破碎技术，究其原因，就是未认识到旧水泥混凝土路面破碎再生后 应达到的目标，而只是关注破碎再生的工艺要求。课题组经过大量的现场调

9、查和分析得到，打裂 压稳得到的效果是“表面裂而不碎、板块平而不稳”，造成路面加铺层容易出现反射裂缝和层间 推移；碎石化后的效果是“表面裂而太碎、板块稳而太松”，造成路面加铺层容易出现压密型车 辙、疲劳纵向开裂和推移破坏。同时传统的破碎再生技术均未能处治基层与底基层或底基层与垫 层之间的脱空，以及无法加固已经软化的路床。三路面检测技术为了检测出路表点病害和路表面病害下路面结构内和路床或路基病害，课题组研制出水泥路 面智能脱空检测仪，可检测分析出路面层间脱空，应用便携式落锤弯沉仪Evd）等仪器，联合脱 空检测仪，可检测出路面整体承载能力和路基软化的位置。（一）声振脱空检测仪声振检测技术是通过激励被

10、测试件产生机械振动，测量其振动的声学特征来判定质量的技术， 非脱空测点产生的声音较“清脆”，能量主要集中在高频，无明显共振峰；脱空测点产生的声音类似于“闷鼓”声，能量主要集中在低频，且有几个较明显共振峰；微脱空介于两者之间，具体 如图1所示。图1智能脱空检测仪脱空判别软件分析图根据上述脱空检测原理，课题组经过大量的室内外研究，研制出智能脱空检测仪，具体如图 2所示。通过多条道路应用结果表明：该脱空设备具有如下特点：1）检测全面：对每块面板的四个板 角及断板板角进行全面检测；2）识别率高：检测脱空识别率高达85%以上；3）速度快：比传统 的FWD弯沉检测法快23倍。（二）Evd动态弯沉检测在检测

11、出路面脱空位置后，再采用Evd检测路面结构整体承载能力，通过结构反演技术，可 以分析出脱空位置的路基承载能力是否满足要求，同时为了采用目前贝克曼梁静态弯沉检测，得 到具体道路的静态弯沉与动态弯沉的关系。采用智能脱空检测仪和Evd检测技术，可检测出路面的脱空、路面承载能力和路基的承载能 力，从而诊断出路面结构内的病害。在诊断出路面内部病害位置后，采用高渗透性、高韧性的DZJ型地聚合物注浆，进行结构层间 脱空填充加固和软化路基补强，旨在使注浆处治后的路面承载能力与未破坏处基本一致，达到消 除路基和深层路面结构层病害的目的。为了分析DZJ型地聚合物注浆处治后的性能，列举国内福建某一公路处治的效果，具

12、体如下: 在BK297+200BK297+305段路面表面无病害，未换过板，路面检测结果见表1,在AK291+180 AK292+425段路面出现开裂、唧浆、沉陷等病害，DZJ型地聚合物注浆前后的弯沉检测结果见表2。由表1和表2结果可以看出，开裂唧浆沉陷段路面注浆后的承载能力与无病害完好路面基本一 致，从而彻底消除路面的点病害或面病害。表1无病害完好路面BK297+200BK297+305弯沉检测值（0.01mm）左轮右轮平均值23.5平均值22.7标准差6.1标准差7.3代表值33.5代表值34.8表2 AK291+180AK292+425裂缝唧浆注浆段养生1天与注浆前弯沉值对比表试验段左轮

13、迹带弯沉（0.01mm）右轮迹带弯沉（0.01mm）注浆前注浆后注浆前注浆后平均值34.222.735.622.2标准差7.14.05.14.1代表值45.829.243.929五微裂-式破碎再生在路面内部病害得到处治后，按照路面结构强度、厚度等，选择合适的微裂式破碎设备、施 工工艺，进行路面破碎，破碎后的路面形式为：“表面裂而不碎、板块稳而不平”，具体如图所 示图4所示。图4水泥路面微裂式破碎表面效果微裂式破碎处治后的路面承载能力与旧水泥混凝土路面结构厚度、强度等有关，通常破碎后 的承载能力与未破碎时基本相当，故微裂式破碎后通常可直接作为路面基层，若旧水泥混凝土面 板破碎、沉陷较为严重，表面

14、平整度较差，则增加一层调平补强层，然后加铺沥青混凝土路面或 沥青混凝土路面。目前采用该技术在河南、福建等多个省市改造了多条水泥混凝土路面，路面加铺层使用效果 良好。六微裂式破碎的验收标准按照上述路面内部病害检测、内部病害DZJ地聚合物注浆处理、表面微裂式破碎机械破碎后，应 达到(DB41/T 963-2014)规定的要求，具体标准如下：旧水泥混凝土路面路况评定为优、良、中路段， 微裂式破碎、碾压或开放交通后进行效果评定，效果评定见表3；旧水泥混凝土路面路况评定为次、 差路段，微裂式破碎后的效果评定标准见表4。若破碎再生后的检测结果达不到效果评定要求，则需停止施工，分析存在的问题，然后再按照上

15、面的步骤再进行试验，最终达到标准要求。多条公路应用情况表明，只有诊断路面病害、彻底处治好 路面病害后，再采用合适的微裂式破碎设备和工艺，才能达到规范的要求，加铺后的路面使用寿命长， 若路面点病害和面病害处结构内存在病害而未得到处治，达不到规范的评定要求，则在点病害和面病 害处的路面加铺层出现早期破坏，路面使用寿命较短。表3效果评定项目和频率项 目技术要求保证率频率开裂块度W0.04 m275%表面洒水量测，每车道每50m检测一块面板。表面凹槽深度W30 mm75%用两块三角板测量凹槽深度，每车道每50m检测一块面板。弯沉变异系数W0.5100%每车道每50m检测一个断面弯沉。在开裂块度和表面凹

16、槽深度无法同时满足要求时，以开裂块度为准；若水泥混凝土路面结构层厚度较厚、强度较高，现场多次试验后的块度仍无法达到表3要求，经论证后可将开裂块度调整为小大于0.1 m2。表4效果评定项目和频率项 目技术要求保证率备注开裂块度W0.04 m275%表面洒水量测，每车道每50m检测一块面板。弯沉变异系数W0.5100%每车道每50m检测一个断面弯沉。七结论水泥路面打裂压稳后板块呈现“表面裂而不碎、板块平而不稳”，路面加铺层容易出现 反射裂缝和加铺层推移病害；碎石化后板块呈现“表面裂而太碎、板块稳而太松”，加铺层容易 出现压密型车辙、纵向疲劳开裂、推移等病害；微裂式破碎后的板块呈现“表面裂而不碎、板

17、块 稳而不平”，加铺层不会出现反射裂缝、推移和车辙破坏，使用效果良好。水泥混凝土路面微裂式破碎工艺为：首先进行路面脱空和Evd检测，检测出路面点病害 或面病害处结构层内部和路基病害，以及已经换板现在路面无病害处的结构内或路基是否存在病 害；然后根据检测诊断结果，采用DZJ型地聚合物注浆材料和工艺进行结构补强和病害处治，达到 与无病害处路面承载能力相当；接着选用合适的微裂式破碎设备和工艺，进行路面整体微裂式破 碎再生，最后采用(DB41/T 963-2014)评定标准予以检测，确保路面微裂式破碎使用效果。若微裂式破碎后达不到DB41/T 963-2014规程评定要求，需分析出现问题原因，查到具 体原因后再按照路面微裂式破碎工艺铺筑试验段，只有达到规范要求时，才能大面积推广施工， 施工结束后再按照规范予以验收。部分工程未能达到规范要求，在原路面病害未得到彻底处理处， 路面加铺层出现病害，此需引起重视。参考文献：平顶山市公路管理局，西安长大公路养护技术有限公司等.旧水泥混凝土路面打裂压稳设备研 制与应用，2012.12；福建省公路管理局，西安长大公路养护技术有限公司.水泥混凝土路面智能脱空检测仪器开发 与应用，2014.12；福建省公路管理局，西安长大