旧水泥混凝土路面改造设计

结构设计抗裂设计沥青混合料选择

旧水泥混凝土路面改造设计旧水泥砼板改造设计流程几点思考旧水泥砼板改造设计概述设计案例已有工程介绍江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE

旧水泥混凝土路面沥青加铺层改造研究

1999年，江苏省交通厅公路局、江苏省交通科学研究院联合开展了“旧水泥混凝土路面沥青加铺层改造研究”，针对不破碎板处理方式提出了多种路面结构和防止反射裂缝的措施。

沥青稳定碎石在旧路改造中的应用研究

2001～2002年,宁连公路管理处,江苏省交通科学研究院联合开展了“沥青稳定碎石在旧路改造中的应用研究”，针对沥青稳定碎石优良的抗裂性能提出了加铺层结构。1概述1概述目前使用的结构(沥青砼加铺层)沥青砼路面+中间夹层(土工织物）+处理后的水泥板沥青砼路面+中间夹层(土工织物、应力吸收层）+处理后的水泥板橡胶沥青砼路面+中间夹层(应力吸收层)+处理后的水泥板沥青砼路面+裂缝缓解层(沥青稳定碎石）+处理后的水泥板1概述目前使用的结构(沥青砼加铺层+半刚性基层)沥青砼路面+土工织物+半刚性基层（二灰碎石、水泥稳定碎石）+处理后的水泥板沥青砼路面+半刚性基层（二灰碎石、水泥稳定碎石）+土工织物+处理后的水泥板沥青砼路面+半刚性基层（二灰碎石、水泥稳定碎石）+处理后的水泥板(板块破碎)1.设计方法(国外)２．１结构设计方法ARE

(AustinResearchEngineers)法美国沥青协会（AI）法AASHTO罩面设计方法美国工程兵和联邦航空局（FAA）法《水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40-2002）《公路沥青路面设计规范》平均弯沉值弯沉差经验法实体工程实践经验２．１结构设计方法1.设计方法(国内)反射裂缝产生交通荷载温度应力２．２抗裂设计厚加铺层设置夹层裂缝缓解层２．２抗裂设计锯缝破碎固定目前在水泥稳定碎石基层抗裂设计中得到应用设置夹层２．２抗裂设计玻纤格栅

是一种物理化学性能很稳定的材料。它具有强度大、模量高、化学稳定性好、耐腐蚀等特点。研究结果表明，防反效果有好有坏，一般来说其对于垂直和水平位移较大(超载、温缩严重)的情况效果不大，其防反效果可能较短暂（2～3年）。橡胶沥青应力吸收层（SAMI）

是一种预防沥青路面反射裂缝的技术措施。SAMI是由橡胶沥青和一定级配的碎石材料分层撒布而成的一种柔性防裂层，厚度为1cm左右。SAMI具有良好的抗变形性能，可以吸收水泥路面接缝处竖向或横向位移，减少裂缝处沥青面层的受力，从而减少或消除沥青路面反射裂缝（水泥板块横向滑动没有稳定的路段不适用）。

STRATA应力吸收系统

科氏Strata反射裂缝应力吸收层系统具有高弹性和柔韧性的特殊性质，可以将向上传递的应力（水泥砼板裂缝处产生的集中应力）分散在较大的面积，以防止、延缓路面基层反射裂缝的产生。当沥青加铺层的厚度小于12cm时，沥青面层车辙问题严重.２．２抗裂设计聚脂改性沥青油毡贴缝

改性沥青油毡广泛应用于建筑防水领域，如各种面层、地下室、水池、水库、厕浴间、桥梁遂道等，但应用于旧水泥砼板上加铺沥青面层改造的工程实践较少。旧水泥路面加铺改造工程中，为了防止雨水下渗到基层中，毁坏基层，采用改性沥青油毡对旧水泥板进行贴缝处理。改性沥青油毡有SBS、APP、APR改性沥青系列。该产品主要采用玻纤毡、聚酯毡做胎基体，其厚度主要有2mm、3mm、4mm、5mm等。贴缝宽度为50cm，起到中间夹层的作用．土工织物夹层

当沥青罩面层由于旧水泥砼板位移产生的拉应力超过沥青罩面层的抗拉强度时，沥青罩面层自然会开裂，由于沥青罩面层开裂，在自然环境因素条件下（雨水、粉尘、砂石等），导致沥青面层剥离，再现坑洞，降低道路的使用品质。在沥青罩面层与旧水泥砼路面之间设置土工布中间夹层，可起到应力吸收层的作用，是防止反射裂缝的一种有效措施。包括聚丙烯、聚乙烯或聚脂织物和聚脂无纺织物。

设置夹层２．２抗裂设计设置夹层裂缝缓解层２．２抗裂设计沥青稳定碎石（LSM-25）沥青稳定碎石（LSM-25）空隙率在3～6％之间，具有良好的抗水损害、抗车辙性能，而且采用沥青稳定碎石（LSM-25）基层不会像半刚性基层那样产生反射裂缝，从而能显著延长沥青路面使用寿命。2001年，在宁连宁通公路水泥路面改造工程中应用了沥青碎石基层，至今路面性能良好。大粒径沥青碎石的造价比水稳碎石基层略高。沥青碎石AMAM属于半开级配，级配较粗，粉料少，沥青用量较少，空隙率较大，其高温性能、水稳定性、力学性能均比LSM混合料差。从无侧限抗压强度及回弹模量来看，AM的力学性能均要比LSM的力学性能差。从劈裂试验结果来看，AM的间接抗拉强度、劈裂劲度模量都要远小于LSM，其抗拉能力要比LSM混合料差。２．２抗裂设计级配碎石级配碎石（GradedAggregateBase）结构层主要承受由上部沥青层传来的车辆荷载的垂向力，并扩散到下面的土基中，起到扩散路面荷载、减小路面的变形、防止和减缓路面病害的出现的作用，可以有效地延长路面的使用寿命。为此，该结构层应均匀，具有高密度、高强度、良好的透水性及良好的抗永久变形性能。半刚性基层半刚性基层如水泥稳定碎石、二灰碎石，该基层有良好的整体性，但是由于本身的反射裂缝比较多，且抵抗下部反射裂缝的裂缝能力相对较差，但是由于其经济性突出得到广泛的应用，也在旧路改造工程中体现良好的使用性能。抗裂性能比较：水泥稳定碎石优于二灰稳定碎石。裂缝缓解层破碎固定２．２抗裂设计碎石化处理（JPCP,JRCP,CRCP）破碎稳压处理MHB（碎石化）共振碎破裂固定(JPCP)断裂固定(JRCP)破碎稳压处理国外称作CracKSeat，这种工艺将水泥板先破碎成条状板块，再稳固到基层上的施工方法，即断裂固定(breakandseat，B／S)和破裂固定(crackandseat，C／S)方法。施工工艺一是先采用GuillotineHammer、HeavyRoller、Pilehammer等设备破碎混凝土板，之后采用压路机碾压稳定，破碎和固定分两步进行；二是冲击压实（impactroller），即一种非圆形、大功率、连续滚动轮冲击压实，在击碎旧板的同时将其夯实稳固到基层上，如南非蓝派冲击压实。２．２抗裂设计破碎稳压处理设备与工艺冲击镐凿碎压稳工艺RoadMiner开路王系列破碎工艺门板式震裂压稳工艺冲击压稳工艺２．２抗裂设计破碎稳压处理设备与工艺冲击镐凿碎压稳工艺RoadMiner开路王系列破碎工艺门板式震裂压稳工艺冲击压稳工艺２．２抗裂设计碎石化处理国外称作Rubblization，美国沥青学会将碎石化定义为“一种将波特兰水泥混凝土路面破碎成为小碎块的加工过程”。混凝土板破碎成3～8英寸（7.5cm～20cm）的小碎块，细颗粒集中在路面上部，粗颗粒集中在路面下部。破碎时要求混凝土沿其剪切面破裂，即成45度角，可获得比垂直破裂更大的模量。同时不能破坏路基的轮廓和路基材料，再用大吨位胶轮压路机碾压至稳定。２．２抗裂设计MH三B（碎三石化三）２．三２三抗裂三设计混合三料选三择上面三层SM三A1三3SU三P1三3AC三13２．三３混三合料三设计混合三料选三择中下三面层AC三20三/A三C2三5SU三P2三0/三SU三P2三5２．三３混三合料三设计混合三料选三择橡胶三沥青三砼改性三材料２．三３混三合料三设计聚脂三纤维橡胶三沥青三是轮三胎橡三胶粉三粒在三充分三拌合三的高三温条三件下(1三80三℃以上)与基三质沥三青充三分熔三胀反三应形三成的三改性三沥青三胶结三材料三。它三具有三优异三的低三温性三能、三较强三的高三温稳三定性三、突三出的三抗老三化、三抗裂三以及三降噪三性能三（据三调查三，可三降低三路面三行车三噪音3～6个分三贝，三相当三于减三少80％的三行车三量）三等特三性。改性三沥青调查三分析加铺三层结三构设三计抗裂三设计３、三１改三造设三计案三例调查三（检三测）３、三１改三造设三计案三例（1）、三调查三（检三测）旧路三面结三构类三型和三厚度三调查旧路三面取三芯调三查旧路三面弯三沉检三测（三板中三、板三角）旧路三面错三台调三查（三比较三困难三）旧路三面病三害调三查旧路三面平三整度三检测三（可三选）３、三１设三计案三例（２三）、三调查三分析路面三状况三指数PC三I：评价三为优断板三率DB三L：大部三分在5%以内三，评三价为三优良板角三弯沉三总体三判断三：<1三4占70三%以上板中三弯沉三总体三判断三：普三遍较三好平整三度评三价：评价三为良平均三错台三量：较小三（从三平整三度可三以看三出）３、三１设三计案三例（３三）、三抗裂三设计不破三碎板三处理PC三I评价三为优三良、DB三L低于10三%，且三维修三费用三经济三性较三优时三（约40三%），三采用三直接三加铺三沥青三混凝三土罩三面；破碎三板处三理断板三率低三于10三%时，三可采三取打三裂压三稳技三术直三接加三铺沥三青混三凝土三罩面;断板三率介三于10～15三%的水三泥路三面，三在打三裂压三稳之三后铺三设防三反射三裂缝三材料三后加三铺沥三青混三凝土三罩面三层；断板三率超三过15三%且有三明显三结构三性破三坏的三水泥三路面三（或三相邻三板的三位移(沉降三差)大于4m三m【美国AI的标三准为3m三m】就需三要将三板打三碎处三理）三。重庆三交通三学院三和交三通部三公路三科学三研究三所三，而三目前三我们三企业三尚无三建立三这样三的一三个设三计方三案决三策标三准３、三１设三计案三例（４三）加三铺层三结构三设计水泥三混凝三土加三铺层沥青三混凝三土加三铺层Ａ、三加铺三层类三型选三择沥青三混凝三土加三铺层三结构三能吸三收两三种材三料的三优点三：即三旧水三泥混三凝土三提供三了稳三定、三坚实三的基三层，三沥青三混凝三土路三面提三供了三一个三摩阻三系数三较高三、平三整度三好的三面层三，大三大改三善了三路面三的使三用性三能。３、三１设三计案三例（４三）、三加铺三层结三构设三计Ｂ、三累计三当量三轴次三计算旧路三水泥三混凝三土路三面的三设计三基准三期为30年，三已建三成通三车10年。本次三路面三设计三交通三量年三平均三增长三率取5%。临界三荷位三处的三车辆三轮迹三横向三分布三系数三取0.三22。剩余三设计三基准三期内三设计三车道三标准三轴载三累计三作用三次数三为8.三71三×1三06次。交通三分级三为重三。３、三１设三计案三例（４三）、三加铺三层结三构设三计Ｃ、三结构三厚度三设计美国三沥青三协会三（AI）弯三沉法３、三１设三计案三例（４三）、三加铺三层结三构设三计美国三工程三兵团三和联三邦航三空局三法（FA三A法）３、三１设三计案三例AA三SH三TO罩面三设计三方法（４三）、三加铺三层结三构设三计３、三１设三计案三例水泥三混凝三土路三面设三计规三范一级三公路最小三厚度10三cm（４三）、三加铺三层结三构设三计AR三E法11三.4三cm３、三１设三计案三例AR三E法11三.4三cm美国三沥青三协会三（AI）法10三cmAA三SH三TO罩面三设计三方法16三.3三7c三m美国三工程三兵团三和联三邦航三空局三法（FA三A法）规范三法三≥10三cm10三-1８cm（４三）、三加铺三层结三构设三计Ｃ、三结构三厚度三设计３、三１设三计案三例6cmAC(SUP)204cmSMA138cmAC(SUP)25方案二8cmAC(SUP)204cmAR-AC13方案三6cmAC(SUP)206cmAC(SUP)204cmAC(SUP)13方案一等效（４三）、三加铺三层结三构设三计Ｄ、三加铺三层结三构比三选３．三２三已建三工程三介绍项目宁通公路方案一方案二路面结构4cmSMA-16(改性沥青)6cmAC-25I2cm沥青砂4cmSMA-16(改性沥青)6cmAC-25I

沥青下封层15cm二灰碎石使用状况1998-1999年江苏省宁扬公路高速化;水泥板情况良好的部分路段，采用方案一；比较差路段采用方案二;经过近8年的运营，路面局部路段出现了反射裂缝，局部路面也发生了损害;应该来讲，该种罩面处理方案较为成功，但是建立在极其严格施工的基础上，后续江苏省水泥路面改造均较少采用方案一，主要原因是设计、施工控制水平较难达到。３．三２三已建三工程三介绍项目省道101汤山-句容段沪宜线胡埭

-漕桥段路面结构4cmSMA-136cmAC-20I32cm二灰碎石5cm沥青贯入式5cmSMA-136cmAC-20I玻纤格栅2cmAC-10I18cm二灰碎石使用状况使用7年；路面结构完好；无反射裂缝；无修补，无车辙。

沪宜线胡埭-漕桥段上面层采用改性沥青；使用5年；路面结构完好；无反射裂缝；无修补，无车辙项目宁连公路南京段泰高公路拓宽改造工程路面结构4cmSMA-13(SBS)8cmAC-25I10cm沥青稳定碎石（LSM25）玻纤格栅2.5cmAC-10I4cmAR-AC13

1cmAR-SAMI使用状况江苏省于2002年进行了宁连公路南京段改造;水泥板加铺路面结构方案与本次推荐方案相似;该公路为江苏南北交通干线公路，交通量大、重载车比例高;经过四年运行，路面结构完好而且无反射裂缝;其成功经验值得推荐橡胶沥青路面为３００m试验段从目前试验路段运营的情况来看，由于竣工时间较短，铺筑橡胶沥青的路面均未发现反射裂缝，行车的舒适性良好。３．三２三已建三工程三介绍项目G312沪宁段扩建工程方案方案一方案二路面结构4cmsup13或SMA13