旧水泥混凝土路面碎石化技术应用

旧水泥混凝土路面碎石化技术应用主要内容内容碎石化技术概述MHB碎石化技术适用条件试验路验证碎石化后加铺层的设计MHB施工质量标准碎石化的施工工艺及质量控制方法碎石化前路面状况调查一、碎石化技术概述1.碎石化概念：碎石化技术起源于20世纪80年代的美国，由于破碎后其颗粒粒径小，力学模式更趋向于级配碎石，故称为碎石化。水泥混凝土路面碎石化是一种旧水泥混凝土路面破碎处治技术，是对旧水泥混凝土路面大修或改造的重要手段。旧水泥混凝土路面破碎处治技术有：打裂压稳、打碎压稳和碎石化。实施碎石化的主要设备有MHB类设备和共振式设备。但是由于共振式设备破碎程度较高,破碎后颗粒粒径更小,因而板块强度损失失也较大,需要加铺的路面结构要求更高,不够经济,因此MHB逐步成为主要的设备。一、碎石化技术概述2.常用的破碎设备:(1)冲击压实机械

冲击压实机械是冲击压实技术的主要施工机械。冲击压实技术具有运行速度快，施工工序少、工期短、成本低，应用范围广等特点，能够提高路基强度、稳定性和均匀性，防止不均匀沉陷而造成的路面破坏。但是经破碎后实测回弹模量的均匀性与路面稳定性差。

五角形蓝派冲击压实机三角形蓝派冲击压实机一、碎石化技术概述(2)打裂压稳和打碎压稳设备打裂压稳（BreakandSeat）和打碎压稳（CrackandSeat）设备是国外常用的水泥混凝土板块破碎设备，也都是通过重力势能工作，一般是门架式设备，通过钢梁的下落达到破碎的目的。该技术可以延缓加铺沥青混凝土面层反射裂缝的出现并充分利用原路面的强度。

Badg门架式破碎机一、碎石化技术概述(3)共振（单锤头）破碎机械共振式破碎机利用振动梁带动工作锤头振动，锤头与路面接触。通过调节锤头的振动频率，使其接近水泥面板的固有频率，激发其共振，将水泥混凝土面板击碎。RB500型共振式破碎机

共振式破碎机施工一、碎石化技术概述(4)多锤头碎石化（MHB）机械设备MHB（Multiple-HeadBreaker）是一种多锤头破碎设备，利用设备所带多个重锤的重力下落对水泥混凝土路面板进行锤击破碎，并配合有“Z”字花纹碾压轮的震动压实机对破碎后路面震动压实。

多锤头破碎机

“Z”形压路机一、碎石化技术概述3.各种破碎工艺综合评价评定指标改造技术施工速度工程造价路面板材料再生利用率旧水泥路病害处理程度工程适应性多锤头破碎技术好好最好最好好共振碎石化技术最好一般最好好一般打裂压稳技术最好好最好较好较好冲击压实技术最好好较好一般较好一、碎石化技术概述评价级别最好好较好一般得分情况107.552.5评价指标施工速度工程造价材料再生利用率病害处理程度工程适应性权值0.20.30.20.20.1上述旧水泥路面改造技术的综合评定实行十分制，评价基本得分下式计算：根据五项指标要求，对每种工艺逐个指标进行评价，评价级别与得分对照情况见表1，因为每项指标在旧水泥路面改造工程中的重要程度不同，其权重也不同，五项指标的权值见表2。表1评价级别与得分对照表表2指标权批分配表一、碎石化技术概述改造技术多锤头破碎法打裂压稳破碎法共振式破碎法冲击式破碎法评价基本得分8.57.756.56.25

可以看出，在水泥混凝土路面碎石化技术的适用范围内，多锤头破碎技术的得分最高，为8.5分，效果良好。效果最差的为冲击式破碎技术。因此，在同样的工程条件下，旧水泥路面改造技术优先选用多锤头破碎技术。一、碎石化技术概述述4.碎石化技术的主主要优势(1)碎石化后,可以直接做为新新路面结构的基基层或底基层。。如果旧水泥混混凝土路面破碎碎后具有较高的的强度，能够满满足承载力的要要求，可以直接接做为路面基层层直接加铺路面面层。（2）碎石化技术比传传统技术可以减减少直接成本10～20%，可以减少间接接成本50～80%，减少综合成本本30～50%。一、碎石化技术概述述(2)施工简便不必全全封闭交通，改改造周期短，综综合造价低，可可延长路面使用用寿命10年以上。施工时时，对路面标高高影响小，对当当地群众不会带带来不便。(3)可就地再生，环环保无污染。有有效利用了原有有水泥混凝土路路面，避免因清清除旧混凝土路路面板而造成的的环境污染。噪噪声污染小，多多锤头混凝土破破碎机在破碎过过程中冲击振动动和噪声较小，，一般不会对附附近居民产生太太大影响。是旧旧水泥混凝土路路面翻新改造的的理想办法；一、碎石化技术概述述4.国外应用状况碎石化技术最初初是为了便于清清除水泥混凝土土路面和分离路路面中的钢筋，，第一次真正用用于热拌沥青(HMA)罩面的水泥混凝凝土路面破碎项项目的完成是在在1986年美国纽约。碎石化技术最早早为美国亚拉巴巴马州交通局用用来处理损害较较重的混凝土路路面。迄今为止止该州已有约3000km混凝土路面经由由现场碎石化处处理。目前美国国有26个州的交通局制制订了混凝土路路面碎石化的规规范。一、碎石化技术概述述美国第85号州际公路(南加利福尼亚州州内)的修复工程中采采用了碎石化技技术，沥青罩面面层的设计厚度度为20cm，于1998年施工。施工过过程中，在正常常的交通条件下下沥青罩面层产产生了严重的车车辙。后经调查查发现，是由于于下卧层失去了了混凝土板承担担和分散荷载的的作用，因而造造成碎石化后的的土基强度变得得更弱所引起。。因此，进行碎碎石化前土基的的强度很重要。。加拿大大安大大略省省则从从2000年开始始逐步步采用用该项项技术术处理理混凝凝土路路面。。当年年就在在牛津津郡作作了两两条长长度分分别为为26.4km和14.2km的路面面。一、碎石化化技术术概述述国外碎碎石化化遇到到的问问题：：密执安安州对对所作作的碎碎石化化处理理项目目进行行了评评估总总结：：有大大约47％～67％的5年新的的碎石石化处处理沥沥青加加铺层层路面面需要要维修修，有有大约约67％～87％的5年新的的水泥泥混凝凝土加加铺层层需要要维修修。一、碎石化化技术术概述述5.国内应应用状状况我国的的旧水水泥混混凝土土路面面破碎碎技术术起步步较晚晚，1995年首次次从南南非引引入了了蓝派派冲击击压实实设备备。此此后我我国路路面破破碎技技术相相继出出现了了打裂裂压稳稳和打打碎压压稳。。直到到2002年才从从美国国引入入MHB（多锤锤头破破碎机机）型型路面面破碎碎设备备，该该设备备对水水泥混混凝土土路面面的破破碎则则属于于典型型的碎碎石化化工艺艺。由由于起起步晚晚，国国内尚尚缺乏乏相关关的研研究。。国外外的大大量研研究表表明，，打裂裂压稳稳并不不能完完全消消除反反射裂裂缝，，只能能延缓缓其出出现的的时间间。而而碎石石化则则由于于其优优异的的破碎碎效果果，能能很好好的防防止反反射裂裂缝的的出现现。一、碎石化化技术术概述述山东省省交通通厅公公路局局于2002年率先先引进进了这这项技技术，，并在在山东东省境境内205国道和和京沪沪高速速公路路段上上进行行了试试验性性应用用，至至目前前为止止试验验路段段运行行情况况良好好。广东、、福建建等省省也相相继引引进了了““碎石石化处处理技技术””，经经过多多年的的实践践，在在多条条旧混混凝土土路面面改造造应用用中取取得了了良好好的效效果。。在广广西南南宁至至百色色二级级公路路(隆安段段)中，也也应用用了这这一技技术。。经过过两年年多的的行车车检验验，路路面状状况良良好，，没有有发现现车辙辙、裂裂缝等等不良良病害害。一、碎石化化技术术概述述广西区区公路路管理理局对对广平二二级路路进行了了改建建加铺铺沥青青面层层。根根据对对目前前旧混混凝土土路面面各种种破碎碎处治治技术术的对对比分分析和和平百百路的的地形形条件件与破破碎工工程量量，确确定采采用多多锤头头破碎碎技术术对旧旧混凝凝土路路面进进行碎碎石化化破碎碎处治治。经经过试试验路路段的的试验验和全全线的的破碎碎应用用，这这种破破碎技技术在在广西西取得得了良良好的的效果果。并并且有有关部部门组组织推推出了了《水水泥混混凝土土路面面再生生利用用施工工指南南》。。一、碎石化化技术术概述述2006年金山山大道道大修修工程程，对对共振振碎石石化这这一新新工艺艺施工工控制制进行行研究究和总总结。。金山山大道道始建建于1989年，为为二级级公路路城镇镇段标标准，，设计计车速速60km/h。金山山大道道碎石石化采采用美美国安安迈公公司生生产的的PB50O(ResonantPavementBreaker)型共振振碎石石化机机械设设备。。金山大大道2006年7月改建建，同同年10月通车车，经经过大大修后后，整整个道道路面面貌焕焕然一一新，，路面面平整整度IRI＜2.0m.km/每车道道，使使用至至今，，路面面各种种技术术状况况良好好。二、MHB碎石化化适用用条件件1.MHB碎石化化的基基本适适用条条件（1）水泥泥混凝凝土路路面有有大量量病害害：错错台、、翻浆浆和角角隅破破坏等等达到到总接缝长长度的的20%以上；；（2）板块块出现现开裂裂、断断板或或下沉沉，需需要修修补的的面积积达到到路面面总面面积的20%～70%；（3）水泥泥混凝凝土路路面基基层及及面层层厚度度超过过33cm；（4）20%的路面面面板板已被被修补补或需需要被被修补补；（5）混凝凝土路路面断断板率率介于于20%-45%；二、MHB碎石化化适用用条件件不适宜宜用MHB碎石化化的情情况:①旧旧路改改建中中遇到到的挡挡墙、、桥梁梁和涵涵洞等等的承承载力力不足以承承受再再生设设备荷荷载需需加固固的路路段；；②公公路近近旁有有敏感感建筑筑物或或设备备（安安全距距离小小于5m）不能经经受再再生设设备引引起的的地面面振动动路段段；③路路面以以上受受净空空限制制，不不容许许加铺铺新路路面的的路段段。二、MHB碎石化化适用用条件件3.进行碎碎石化化的必必要技技术条条件:只要旧旧水泥泥混凝凝土路路面满满足下下表就就可以以进行行碎石石化技技术进进行重重建改改造。。而其其它因因素如如：断断裂程程度、、接缝缝损坏坏、表表面裂裂缝等等不是是决定定使用用碎石石化技技术的的必要要条件件。相关指标土基CBR基层稳定情况板体材料界限或性能＞5基本稳定未出现松散二、MHB碎石化化适用用条件件碎石化化技术术注意意问题题：（1）水泥泥混凝凝土路路面破破损程程度决决定了了其碎碎石化化施工工的料料径控控制和和工艺艺要求求。对对于损损坏严严重的的水泥泥混凝凝土路路面，，必须须判断断其基基层状状态。。一般般情况况下，，基层层破坏坏程度度越高高，破破碎后后粒径径越小小。（2）水泥泥混凝凝土路路面基基层的的破损损程度度是判判断严严重病病害路路面是是否可可用碎碎石化化工艺艺的重重要标标准；；当基基层严严重破破坏时时，碎碎石化化后将将导致致模量量降低低，沥沥青面面层容容易疲疲劳损损坏。。（3）排水水设施施是碎碎石化化的必必需辅辅助工工程。。完善善的排排水设设施是是防止止碎石石化后后沥青青加铺铺层再再次发发生水水损坏坏的重重要措措施。。三、碎碎石化化前路路面状状况调调查1.路面状状况调调查旧路路况调查路面破损状况调查路面状况指数PCI断板率DBL路面结构强度评价脱空板情况判定弯沉测定法FWD的脱空判别方法基层顶面回弹模量路基CBR三、碎碎石化化前路路面状状况调调查路面破破损状状况调调查是是选择择修复复方法法的基基本出出发点点。同同时对对于旧旧面的的破损损状况况调查查，发发现出出现在在基层层或土土基的的病害害，如如：唧唧泥、、断裂裂、沉沉陷病病害，，在碎碎石化化前必必须要要进行行处治治。轻度唧唧泥重重度度唧泥泥路面结结构强强度的的评价价是要要确定定路面面的剩剩余寿寿命。。板底底脱空空调查查可以以发现现软弱弱地基基，从从而标标记出出来，，在碎碎石化化前进进行处处理。。基层层顶面面回弹弹模量量的调调查直直接影影响到到碎石石化的的效果果，另另外太太软弱弱的基基层上上板块块不宜宜进行行碎石石化。。只有有CBR≥5的路段段才可可进行行碎石石化，，因此此有必必要对对路基基CBR进行调调查。。四、碎石化化的施施工工工艺及及质量量控制制方法法移除现有的罩面层设置排水设施特殊路段处理构造物标记设置测量控制点交通管制碎石化化前处处理：：四、碎碎石化化的施施工工工艺及及质量量控制制方法法排水设设施：：路面面碎石石化处处理一一般要要求设设置边边沟以以保证证排水水。如如果没没有边边沟，，则应应将路路肩挖挖除至至混凝凝土路路面基基层同同一高高度，，以使使水能能从碎碎石化化区域域排出出。特殊路路段处处理：：对出出现严严重病病害的的软弱弱路段段进行行以下下修复复处理理：（1）清除除混凝凝土路路面；；（2）开挖挖基层层或路路基至至稳定定层；；（3）换填填材料料，顶顶面高高程与与破碎碎混凝凝土板板底相相同；；（4）剩余余的部部分，，应采采用HMA罩面底底层相相同的的混合合料回回填，，并进进行适适当的摊摊铺和和压实实。四、碎碎石化化的施施工工工艺及及质量量控制制方法法构造物物标记记和保保护：：设置高高程控控制点点：在有代代表性性的路路段设设置高高程控控制点点，以以便在在施工工中监监测高高程的的变化化，指指导罩罩面施施工。。正常破碎低锤头破碎禁止破碎埋深管线埋深＞1m0.5～1m埋深＜0.5m路肩外建筑物＞10m5～10m＜5m四、碎碎石化化的施施工工工艺及及质量量控制制方法法碎石化化施工工工艺艺流程程：破碎试验段与检查试坑确定破碎工艺控制破碎施工Z型压路机压实撒布透透层油油并压压实四、碎碎石化化的施施工工工艺及及质量量控制制方法法试验区区主要要用于于设备备参数数调整整，以以达到到规定定的粒粒径和和强度度要求求。（1）试验区。。在碎石化施施工正式开开始前，应应根据路况况调查资料料，在有代代表性路段段选择至少少长50m，宽4m（或一个车车道）的路路面作为试试验段。根根据经验一一般取落锤锤高度为1.1-1.2m，落锤间距距为10cm，逐渐调整整破碎参数数对路面进进行破碎，，目测破碎碎效果，当当碎石化后后的路表呈呈鳞片状时时，表明碎碎石化的效效果能满足足规定要求求，记录此此时采用的的破碎参数数。四、碎石化化的施工工工艺及质量量控制方法法（2）试坑。为了确保路路面破碎成成规定的尺尺寸，在实实验区内随随机选取2个独立的位位置开挖1㎡的试坑，，试坑的选选择应避开开有横向接接缝或工作作缝的位置置。试坑应应开挖至基基层，以在在全深度范范围内检查查碎石化后后的颗粒是是否在规定定的粒径范范围内。如如果破碎的的混凝土路路面粒径没没有达到要要求，那么么设备控制制参数必须须进行相应应调整，并并相应增加加试验区循循环上一个个过程，直直至要求得得到满足，，并记录符符合要求的的MHB碎石化参数数备查。四、碎石化化的施工工工艺及质量量控制方法法破碎顺序:MHB破碎操作的的次序应在在满足破碎碎效果的基基础上保证证有利于表表面排水。。一般情况况下，应先先破碎路面面两侧的车车道，这是是因为两侧侧缺乏侧向向约束，有有利于破碎碎，然后破破碎中部的的行车道。。破碎一个个车道的过过程中实际际破碎宽度度应超出一一个车道，，与相邻车车道搭接部部分，宽度度至少15cm。四、碎石化化的施工工工艺及质量量控制方法法压实:压实的主要作作用是将表表面的扁平平颗粒进一一步破碎，，同时稳固固下层块料料，为新建建沥青面层层提供一个个平整的表表面。为了了防止压实实过度而将将碎石化层层压入基层层，应避免免在潮湿的的条件下进进行压实操操作，特别别是在稳定定性有问题题的地方。。压实按如如下顺序进进行：（1）Z纹压路机至至少三遍；；（2）胶轮压路路机一遍；；（3）振动钢轮轮压路机一一遍。（4）压实速度不不允许超过过5km/h。四、碎石化化的施工工工艺及质量量控制方法法撒布透层油油压实:为使表面较较松散的粒粒料有一定定的结合力力,建议用乳化化沥青透层层表面在撒撒布适量的的石屑进行行光轮静压压,石屑用量以以不粘轮为为标准。透层油乳化化沥青用量量大约为3kg/m2,渗入深约3cm左右。四、碎石化化的施工工工艺及质量量控制方法法在整个破碎碎施工过程程中，需要要注意以下下问题：（1）由于路面面两侧缺乏乏侧向约束束，容易破破碎。一般般情况下，，应先破碎碎路面两侧侧的车道，，然后破碎碎中部的行行车道；（2）破碎时最最好是从混混凝土路面面的高处向向低处破碎碎，以避免免摊铺沥青青混凝士后后影响排水水；（3）一个车道道的实际破破碎宽度应应超过车道道本身，与与相邻车道道搭接15cm以上。（4）进行路肩肩破碎时，，应适当降降低锤头高高度，减小小落锤间距距，既保证证破碎效果果，又不至至于因破碎碎功过大而而使破碎过过度；（5）不得对破破碎后混凝凝土路面进进行修整以以提高路面面平整度或或改善线形形，以免破破坏混凝土土路面碎石石化效果。。对5cm以上的低洼洼处应用密密级配碎石石粒料回填填压实后再再进行全面面压实。四、碎石化化的施工工工艺及质量量控制方法法路面碎石化化施工质量量控制方法法：（1）试验段设设备参数推推荐MHB破碎机械的的主要控制制指标是落落锤高度和和锤迹间距距。这两个个指标决定定了冲击能能量的大小小和分布密密度,最终决定了了破碎后结结构层的粒粒径分布特特性和力学学性质。初步选定的的设备控制制参数范围围（经验值值）原水泥混凝土下卧层强度状况强度较高强度一般强度较低水泥强度等级32.542.532.542.532.542.5下落高度(m)1.21.21.11.11.01.0锤迹间距（cm）8～126～108～126～108～126～10四、碎石化化的施工工工艺及质量量控制方法法（2）施工质量量控制的一一般过程选择代表性性路段作为为试验段，，其长度最最小为100米，在试验验段中安排排不同的锤锤迹间距（（2cm级差）的子子区段，每每段长度不不少于50米。根据破碎效效果和设备备控制参数数进行调整整。对不同锤迹迹间距的子子区段粒径径进行检测测，选择对对应的设备备控制指标标。检测回弹模模量，验证证是否满足足要求。如如果不满足足可以采用用增加落锤锤高度和减减小锤迹间间距的方法法，增加破破碎程度，，降低变异异性，达到到质量控制制指标要求求。五、MHB施工质量量标准2.MHB碎石化施施工质量量标准(1)路面碎石石化后的的粒径范范围一般来说说，只要要原路基基CBR值大于5，且水泥泥混凝土土路面基层与面面层总厚厚度超过过33cm，便可以以采用碎碎石化技技术。粒粒径控制的标标准为:厚度范围板块顶面上部1/2厚度下部1/2厚度粒径范围<7.5cm<22.5cm<37.5cm备注：要求75％的颗粒满足要求五、MHB施工质量量标准(2)路面碎石石化后顶顶面的当当量回弹弹模量经过现场场碎石化化处理后后，旧水水泥混凝凝土板破破碎层为为小于37.5cm的颗粒，，该层在在路面改改造后的的新结构构层中相相当于粒粒料垫层层或基层层。回弹模量量平均值值应控制制在150～500MPa之间。施工质量量标准和和检测频频率项次检查项目标准保证率检测方法和频度1顶面颗粒<7.5cm75%直尺，20米一处2上部粒径<22.5cm75%直尺，试验段50米一处，正常施工不均匀时抽查5﹪3下部粒径<37.5cm75%直尺，试验段50米一处，正常施工不均匀时抽查5﹪4顶面当量回弹模量120-150Mpa75%贝克曼梁，试验段50米一处，正常施工不均匀时抽查5﹪5平整度<2cm75%3m直尺，200米两处6纵段高程±2cm75%水准仪，200米两处7横坡±5﹪75%水准仪，200米两处六、碎石石化后加加铺层的的设计碎石化后后加铺先破碎旧旧水泥混混凝土板板块，然然后在其其上加铺铺沥青混混凝土面面层。该该方法适适用于路路面破损损比较严严重，且且有明显显的唧泥泥、板底底脱空、、错台的的情况。。该法将将旧水泥泥混凝土土板块破破碎后作作为新建建沥青混混凝土路路面的基基层或底底基层，，其初期期资金投投入较要要少，且且不存在在废弃旧旧混凝土土板块的的处置问问题。另另一方面面，破碎碎后的旧旧水泥混混凝土板板块类似似于级配配碎石，，又有利利于防止止反射裂裂缝的产产生。是是最有应应用前景景的一种种处置方方法。六、碎石石化后加加铺层的的设计路面调查交通状况调查确定累计轴载作用次数沥青层底弯拉应力验算拟定结构组合路面病害调查旧水泥路面强度等级强度预测回弹模量计算加铺层厚度初步设计计：六、碎石石化后加加铺层的的设计优化设计计：确定初步设计路面结构组合实测破碎后回弹模量与预测回弹模量对比按初步设计方案实施根据实测的回弹模量重新计算加铺层厚度＜10MPa＞10MPa六、碎石石化后加加铺层的的设计确定交通通量等级级：式中：—设计年限限内一个个车道上上的累计计当量轴轴次；—路面竣工工后第一一年的日日平均当当量轴次次；—设计年限限内当量量轴次年年平均增增长率；；—车道系数数，取值值如。表表3-7；—设计年限限，高速速公路、、一级公公路为15年；二级级公路为为10～12年；三级级公路为为8年六、碎石石化后加加铺层的的设计初步设计计时回弹弹模量计计算：—按可靠度度方法折折减后的的旧水泥泥混凝土土板块顶顶面破碎碎后的当量量回弹模模量；—当量回弹弹模量平平均值，，初步设设计阶段段时采用用规范推推荐值；；—根据顶面面当量回回弹变异异系数值值。六、碎石石化后加加铺层的的设计优化设计计时回弹弹模量：：经碎石化化施工后后,实测回弹弹模量重重新计算算沥青加加铺层的的厚度,若实测模模量与预预测模量量相差在在10MPa时，可认认为是精精确的，，可以不不进行改改进设计计。—实测回回弹弯沉沉代表值值；—顶面当当量回弹弹模量平平均值；；—可靠度度系数；；—实测数数据标准准差。六、碎石石化后加加铺层的的设计3.路面碎石石化后回回弹弯沉沉在将原路路基路面面体系看看作为计计算弯沉沉相等的的匀质体体，同时时考虑承承载板测测定回弹弹模量与与弯沉测测定回弹弹模量之之间的差差异的情情况下，，可以参参照路面面补强公公式：式中：p－弯沉测测定车的的轮胎压压力；D－与弯沉沉测定车车双圆轮轮迹面积积相等的的承载板板直径；；l0－原路面面计算弯弯沉值；；m1－用标准准轴载汽汽车在原原路面上上测得的的弯沉值值与用承承载板在在相同压强强条件下下所测得得的回弹弹变形值值之比;m2－原路面面当量回回弹模量量扩大系系数;四、试验验段验证证1.试验段概概况G310新安境尤尤彰至县县城段大大修工程程，K770+133.5～k774+689.8、K779+3065～k780+898.2段。该项项目起于于新安县县尤彰村村，经侯侯沟村、、游沟村村、八陡陡村、柳柳弯村，，止于新新安县，，路线全全长10.7647公里，现现有路面面为水泥泥混凝土土路面。。原路线线型为二二级公路路标准，，本段旧旧水泥路