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1、2015年8月,西安长大公路养护技术有限公司,吴超凡 博士,旧水泥混凝土路面微裂式破碎再生技术规程（DB41/T 963-2014）,3、微裂式破碎再生处治,1、问题,2、路面再生原则,4、路面加铺层设计,5、实体工程应用效果展示,6、路况好路段“白+黑”病害处理案例,1 问题,1）水泥路面改造方案应考虑啥？旧路路况（传统只考虑该因素）、路面结构组合（承载能力）、路面结构内排水（绿化带）、改造后的交通轴载变化。,1.1 路表病害形式,板块断裂,结构层和路床基本没有病害。,河南G106信阳段,1.1 路表病害形式,板块破碎,结构层可能松散、强度可能弱化。,河南G106信阳段,1.1 路表病害形式
2、,破碎错台,路面结构层松散、强度弱化。,河南G106信阳段,1.1 路表病害形式,破碎唧浆,路面结构层松散、强度弱化，路床可能已经湿软。,河南G106信阳段,1.1 路表病害形式,破碎沉陷、碎石调平,结构层松散、强度弱化，路床可能已经湿软。,广东S253英德段,1.1 路表病害形式,破碎沉陷,结构层松散、强度弱化，路床已经湿软。,河南淮滨环城路,1.1 总结,1）局部板底脱空断板、不严重的破碎板，路基和路面结构层基本没有病害。 2）结构强度弱化破碎板、错台+破碎板，结构层松散、强度弱化。 3）路基软化严重破碎板、沉陷位置。结构层松散、强度弱化，同时路床湿软、唧泥或有明水。,1.1 问题,1）通
3、常从路表状况判定路面结构承载能力，而很少关注路面各结构层承载能力，应探坑观测或检测；2）绿化带等对路面结构内排水的影响，通常不被重视。问题：1）若结构层承载能力不足，啥办？2）若排水不畅，如何处理？,探坑效果,1.1 路面结构内病害,路面,基层,底基层,路基,1） 路基与底基层层间脱空： 路基不均匀沉降作用； 2）底基层与基层层间脱空： 3）路面与基层层间脱空：,结构层层间脱空,接缝、裂缝处荷载、水作用；,1.1 路面结构内病害,1 问题,2）改造方案行不行？反射裂缝（极为关注）疲劳裂缝层间推移 基本没人关注，行吗 ？车辙 唧浆,前提：假定基层和基层以下的路面结构层无病害，仅仅是面板的破碎再生
4、。措施：打裂压稳与碎石化。验收：工艺对应的破碎效果验收。,1.2 传统破碎再生,1.2.1 打裂压稳,门式破碎技术,1.2.1 打裂压稳,能否确保破碎板块稳定？,冲击破碎技术,1.2.1 打裂压稳,1.2.1 打裂压稳,五边形,四边形,每块板沿横向每有一条纵向贯穿性裂缝，横向裂缝以每一冲击点向四周发散,冲击点处出现发散式开裂,能否确保破碎板块稳定？,1.2.1 打裂压稳,挖掘机炮头破碎,炮头处理后，路面形成上小下大的坑洞，处理后的板块松动，需要采用压路机进行碾压；坑洞较大、较深，处理后表面强度均匀性差。,打裂压稳的效果1）块度偏大：开裂块度0.60.8m2，开裂块度偏大，最佳块度在0.04m2
5、以下；2）板块不稳：无法确保开裂板块下无脱空；3）表面光滑：破碎后表面微观构造深度小，与加铺层无法粘结为一体。部颁规程：适合路况较好的路段，且只能作底基层。,1.2.1 打裂压稳,多锤头破碎技术,1.2.2 碎石化,施工过程,路面破碎,Z型压路机碾压,喷洒乳化沥青,优点,彻底消除温度型和荷载型反射裂缝,缺点,松散碎石层；残余强度损失很大；路况特别差的位置仍无法处理,1.2.2 碎石化,相对于多锤头破碎，共振破碎后表面块度相对较大，上下嵌锁能力相对较强。,表层为松散的碎石层；残余强度损失很大；,共振破碎技术,1.2.2 碎石化,碎石化效果1）板块稳而太松：确保板块稳定，但结构层松动，采用压路机多
6、遍碾压或开放交通碾压克服该缺陷。2）表面裂而太碎：表面块度极小，松散的碎石颗粒，采用喷洒乳化沥青克服该缺陷。,部颁规程：适用于路况较差的段落，可直接作为基层。1）优点：没有反射裂缝；2）病害：容易出现车辙，推移和疲劳开裂破坏为主，特别对于重载道路、长大纵坡和急弯路段。,1.2.2 碎石化,1.2.3 总结,板块破碎：能否在确保破碎板块稳定下，破碎后板块表面不松散，且表面较为粗糙？表面其他病害：崩边、破碎板的宽缝？,1.3 微裂式破碎再生技术,20102012年进行“水泥混凝土路面改造打裂压稳成套技术与装备”课题研究。,成果通过省科技厅组织的专家鉴定，达到国际先进水平。提出了微裂式破碎再生的总目
7、标：“板块稳而不平、表面裂而不碎”。,获得成果,1.3 微裂式破碎再生技术,该研究成果于2013年获得河南省科技进步叁等奖。,获奖情况,1.3 微裂式破碎再生技术,2014年该成果被编制成河南省地方标准（DB 41/T 963-2014），并在河南进行技术宣贯。2014年入选为两年一次交通高层技术论坛。,标准规范,1.3 微裂式破碎再生技术,推广应用河南：宝石线、平郏线、舞钢城区路、鲁平大道、S318焦作段、S217焦作段、驻马店城区段、淮滨东环路等；广东：S213英德段、清（远）三（水）段等； 福建：G324福清段、S202、X304、泉州近年来路面改造等；安徽：滁州城区、S104线等等。正
8、在应用目前在河南、安徽、湖北、福建、广东等多条水泥路面改造设计已经采用该微裂式破碎技术，部分正在施工中。,1.3 微裂式破碎再生技术,1）面板（1）板块裂而不碎减小板块尺寸、消除板底脱空，防止加铺层反射裂缝；（2）板块稳而不平提高加铺层与旧路的粘结力，防止加铺层推移破坏；（3）残余强度强由于板块裂而不碎，稳而不平，故路面残余强度损失小。,2、路面再生原则,110KJ微裂式破碎再生机,2）路基和弱化的路面结构层软弱路基加固，提高路基承载能力；强度已经弱化的路面结构层加固，提高路面结构层承载能力。目的：支撑微裂式破碎后的板块，提高破碎后路面整体强度。 措施：非开挖式地聚合物注浆加固。,2、路面再生
9、原则,非开挖式地聚合物注浆加固,2、路面再生原则,3）破碎板块已经破碎板块的板块间传荷能力随裂缝宽度的增大而减小，而且裂缝宽度越大，其加铺层在荷载作用下层底拉应力越大。措施：自修复自愈合混凝土铺筑在宽缝内，起到板间传荷和防止加铺层开裂。,自修复自愈合弹性混凝土,3、微裂式破碎再生处治,微裂式处治,宽缝应力恢复,病害诊断,选择破碎能量,判断病害位置与深度,旧路面再生,地聚合物加固 或换填,微裂式破碎再生,根据路面厚度、强度、总刚度、位置,目测、弯沉或FWD等检测,依据河南地标验收,减少加铺层反射裂缝,防止加铺层推移,处治目标,温度型裂缝,接缝宽度过宽型裂缝,层间咬合粘结力小于车辆的水平剪切应力,
10、荷载型裂缝,充分利用旧路残余强度,板块之间相互嵌挤,板块开裂减小尺寸,减小接缝宽度,最佳开裂形式,最佳表面粗糙度,最佳残余强度形式,可容忍的接缝宽度,旧水泥路面处治拟达到的最佳标准,3.1 微裂式破碎目标-面板,力学计算结果,防层间推移：处治后旧水泥面板表层的最佳粗糙度为形成23cm深度的凹槽。,残余强度：处治后旧水泥板块最佳开裂形式是表面列而不碎，开裂裂缝以45开裂效果最优，。,防放射裂缝：路面破碎块度0.00250.1m2，开裂后裂缝宽度小于1mm；沥青加铺层厚度为12cm时，接缝宽度2cm是临界容忍接缝宽度 。,3.1微裂式破碎目标-面板,应用效果,板块稳而不平：破碎压稳后板块下沉12c
11、m，面板上形成大量小凹槽，该凹槽将沥青混凝土加铺层与旧水泥混凝土板隼接在一起。,防反射裂缝和推移,3.1微裂式破碎目标-面板,应用效果,表面裂而不碎(防反射)：清扫表面的碎石后，开裂宽度在0.10.3mm，表面微裂缝围成的块体大约520cm之间，开裂的块体相互嵌锁，形成一个整体。,防止反射裂缝,3.1微裂式破碎目标-面板,应用效果,小弯沉、均匀稳定,3.1微裂式破碎目标-面板,3.1微裂式破碎目标-面板,DB41 /T 963-2014中 “ 5.1.1“说明,5.1.1 旧水泥混凝土面板厚度不大于26cm时，选择30KJ66KJ的破碎再生设备；在旧水泥混凝土面板厚度不小于26cm，基层强度较
12、高、厚度较厚时，选择60KJ110KJ的破碎再生设备，但在旧水泥混凝土路面纵坡较大（通常不大于3%时）路段，还需配30KJ66KJ的破碎再生设备。,施工：选择微裂式破碎设备、破碎遍数、破碎工艺、碾压遍数等施工参数。,3.2 微裂式破碎后路面检测,承载力检测,微裂式破碎后，且通车若干天或碾压后，采用贝克曼梁或FWD进行结构承载能力检测，旨在找到弯沉较大的位置。,弯沉和FWD检测,安徽滁州S311 微裂式破碎前后弯沉变化图,3.2 微裂式破碎后路面检测,安徽滁州S311 微裂式破碎前后弯沉变化图,3.2 微裂式破碎后路面检测,安徽滁州S311 微裂式破碎前后弯沉变化图,3.2 微裂式破碎后路面检测
13、,安徽滁州S311 微裂式破碎前后弯沉变化图,3.2 微裂式破碎后路面检测,总结：1、板块微裂式破碎后，面板块度减少到0.1m2以下，弯沉值增大约1倍；2、局部板底脱空较为严重段落，微裂式破碎后的弯沉值降低；3、微裂式破碎工艺将显著影响破碎后路面承载能力，此尤为关键;4、局部路面结构层松散、强度弱化，微裂式破碎后弯沉值仍较大时需进行注浆加固补强。,3.2 微裂式破碎后路面检测,3.2 微裂式破碎后路面检测,弯沉微裂式破碎后，通车若干天或用胶轮压路机碾压若干遍后，若路面出现严重变形，则路床必然湿软或积水，其他位置进行弯沉检测。 分析弯沉较大的位置，通常路面结构层已经弱化或者路床湿软。 DB 41
14、/T 963-2014中“5.3.2”说明,5.3.2 旧水泥混凝土路面严重破碎路段，若局部弯沉值较大位置判定为软弱路基，应采用注浆补强或挖除换填夯实处理。,3.3 地聚合物注浆加固、换填夯实,（1）水泥净浆；,注浆材料选择,水泥净浆：造价低，曾得到大规模使用，但流动度大（通常在60s以上），抗折强度低，泌水严重等； 改进方法：添加铝粉等膨胀剂减少泌水，但后期强度和耐久性显著降低；添加水玻璃，提高早期强度，但后期强度迅速降低，并产生软化；添加减水剂提高浆液强度，但泌水和沉淀严重。 现状：造价低，曾得到大规模使用，由于效果差，现使用越来越少。,膨胀性高聚物：聚氨酯遇水膨胀，将路面结构层内的水排出
15、，起到填充加固效果。 效果评价：有一定的补强效果，但无法固化软弱泥浆和加固粘结层间，加固效果有限。 现状：曾得到推广应用，但使用效果一般，而且造价高，现在推广越来越难。,3.3 地聚合物注浆加固、换填夯实,（2）高聚物浆液,DJZ型地聚物注浆料特性,（3）DJZ系列地聚合注浆材料,DJZ系列地聚合物：利用工业废渣矿物活性成分等材料，通过碱激活剂形成胶凝体结构的无机高性能高分子胶结材料。,（1）超高流动性：1216s （2）渗透性：渗入0.1mm缝隙； （3）与泥浆反应：激活土壤中的惰性材料发生聚合反应； （4）高抗折强度：大于15MPa。,3.3 地聚合物注浆加固、换填夯实,适用于交通量一般、
16、重载比例不大的国省道公路。,适用于高速公路、交通量大或重载交通。,（3）DJZ系列地聚合注浆材料,3.3 地聚合物注浆加固、换填夯实,预期目标：,填充加固路面整个结构层、固化湿软路床。,（4）自主研发的智能注浆成套设备与工艺,DB 41/T 963-2014中“5.3.2条文说明”,5.3.2 .注浆处治建议方案：钻孔、注浆深度为穿透路面结构层，达到路基顶面下3050cm （或病害位置）后进行注浆加固补强。,3.3 地聚合物注浆加固、换填夯实,施工工艺,3.3 地聚合物注浆加固、换填夯实,内部病害处治地聚物注浆脱空处治与结构补强,钻孔,清孔,注浆,封孔,3.3 地聚合物注浆,安徽滁州S311 微裂式破碎后局部地聚合物注浆加固,3.3 地聚合物注浆,安徽滁州S311 微裂式破碎后局部地聚合物注浆加固,3.3 地聚合物注浆,
