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摘要:对旧水泥混凝土路面进行改造,重要的是防止反射裂缝出现,延长路面寿命。本文结合实例着重介绍,碎石化技术应用于“白改黑”工程中的主要技术要领和施工工艺。
关键词:旧水泥路面 碎石化 反射裂缝 乳化沥青
目前我国已建成的公路中水泥混凝土路面约20万km,随着我国部分早期修建的水泥混凝土路面严重破坏,如何翻修的问题已日益成为公路部门必须面对和必须解决的技术问题。虽然我国有些省份在采用沥青加铺层技术改造水泥混凝土路面方面进行了许多有益的尝试和艰苦的技术探索,但不可否认的是水泥混凝土路面的反射裂缝问题一直是影响加铺层使用寿命与使用性能的最根本的原因。
S237大练线博爱至温县段、S312温邵线沁阳段,都是90年代修建的水泥混凝土路面,路面严重破坏,为改善路面状况,提高行车能力,最大限度预防反射裂缝产生,采用了碎石化新工艺对这两条省道进行改造。下面就其碎石化施工工艺流程及处理技术,本文进行评价。
一、碎石化的原理
碎石化起初是为了方便清除水泥混凝土路面和分离路面中的钢筋而进行,的。起源于美国,此项技术在美国已相当成熟。所谓碎石化就是利用特殊的施工机械,将原有的旧水泥混凝土路面彻底打碎,完全消除原有路面存在的病害,释放面板下空洞的隐患,将打碎的水泥混凝土面板再生利用直接作为基层或底基层,再加铺新的面层。破碎后的水泥路面粒径自上而下逐渐增大,上部下部颗粒之间形成嵌挤结构,有效强化路基,经撒布乳化沥青稳定后,在结构上不再是刚性板块而成为了类似沥青碎石基层的柔性基层,有效防止“白改黑”后的反射裂缝问题,延长路面的使用寿命。
二、碎石化改造技术的优点
1. 碎石化技术是目前解决路面改造后出现反射裂缝问题的最有效方法。
2. 破碎后并经压实的混凝土路面,形成内部嵌挤、紧密结合、高密度的材料层,从而为沥青罩面提供更高结构强度的基层或底基层。
3. 施工简便,改造周期短,综合造价低。
4. 就地再生,环保无污染。将破碎后的碎块直接做为基层或底基层,节约了路基材料及运输成本,加快了施工进度,大大降低了工程费用,同时也解决了丢弃水泥碎块垃圾的环保问题。
三、碎石化技术采用的设备
目前混凝土碎石化破碎设备主要有多锤头破碎机(MHB)和共振式破碎机。本工程中使用的是多锤头水泥路面破碎机。
1. 多锤头水泥路面破碎机
PS360型多锤头破碎机是针对破损水泥路面的改造而开发的新产品,是旧水泥路面翻修改造的理想方法。PS360型多锤头破碎机是自行式破碎设备,设备后部平均配备两排成对锤头,这样在设备全宽范围内可以连续破碎,锤头的提升高度在油缸行程范围内可独立调节,该破碎机具备一次破碎4米车道的能力。
2. 专用振动压路机
yz18(Z型)振动压路机用于破碎混凝土板块后的表面补充破碎并压实,使破碎后的水泥混凝土块形成内部嵌挤、高密度、高强度结构的新基层或底基层。
3. 单钢轮振动压路机
在专用振动压路机之后,采用18t单钢轮振动压路机压实破碎后的混凝土表面,并为沥青罩面提供较为平坦的工作面。
四、路面碎石化前的处理
1.路面碎石化施工前,应先移除所有将破碎的混凝土板块上存在的沥青罩面层和部分沥青表面修补材料,以免影响碎石化质量。
2. 在路面破碎之前应对出现严重病害的软弱路段进行修复处理:
(1)清除混凝土路面;
(2)开挖基层或路基至稳定层;
(3)换填监理工程师认可的材料,顶面高程与破碎混凝土板底相同;
(4)回填料应进行适当的摊铺和压实,最小尺寸应不小于全车道宽和1.2m长,以保证压实效果。
3. 施工前应对路段上现有构造物和管线进行标记和保护:
(1)埋深在1m以上的构造物(或管线)不易因路面碎石化受到破坏,可以正常破碎;埋深在0.5～1m的构造物(或管线)可能因路面碎石化而受到一定影响,可以降低锤头高度进行轻度打裂;埋深不足0.5m的构造物(或管线)以及桥涵等,应禁止破碎,避让范围为结构物端线外侧3m以内的所有区域。
(2)距路肩10m以外的建筑物不宜因路面碎石化受到破坏,可以正常破碎;对于路肩外5～10m范围存在建造物的路段,施工时应降低锤头高度对路面进行轻度裂;对于路肩外5m以内存在建筑物的路段,应禁止破碎。
(3)对于不同埋深的构筑物、地下管线、房屋等,应采用不同标志的红色油漆标注清楚,用以区别破坏,保证安全。
4. 在有代表性路段设置高程控制点,以便在施工中监测高程的变化,指导施工。
5.交通管制 建议在条件允许的情况下一次性封闭施工路段,至少应实行半封闭施工。
五、路面碎石化施工
1. 试验区与试坑
(1)在路面碎石化施工正式开始之前,应根据路况调查资料,在有代表性的路段选择至少长50m、宽4m(或一个车道)的路面作为试验段。根据经验一般取落锤高度为1.1~1.2m,落锤间距为10cm,逐级调整破碎参数对路面进行破碎,目测破碎效果,当碎石化后的路表参数对路面进行碎石化的效果能满足规定要求,记录此时采用的破碎参数。
(2)为了确保路面被破碎成规定的尺寸,在试验区内随机选取2个独立的位置开挖不小于1m2的试坑,试坑的选择应避开有横向接缝或工作缝的位置。试坑开挖至基层,以在全深度范围内检查碎石化后的颗粒是否在规定的颗粒范围内。如果破碎的混凝土路面颗粒没有达到要求,那么设备控制参数必须进行相应调整,并相应增加试验区,循环上一过程,直至要求得到满足,并记录符合要求的MHB碎石化参数备查。在正常碎石化施工过程中,应根据路面实际状况对破碎参数不断作出微小的调整。当需要对参数作出较大调整时,则应通知监理工程师。
2. MHB破碎
(1) 碎石化要把75%以上的水泥混凝土路面破碎成表面最大尺寸不超过7.5cm,中间不超过22.5cm,底部不超过37.5cm的粒径。
(2)一般情况下,MHB应先破碎路面两侧的车道,然后破碎中部的行车道。在破碎路肩时应适当降低外侧锤头高度,减少落锤间距,既保证破碎效果,又不至于破碎功过大而造成碎石化过度。
(3)两幅破碎一般要保证15cm左右的搭接破碎宽度。
(4)机械施工过程中要灵活调整行进速度、落锤高度、频率等,尽量达到破碎均匀,初始参数可参照下表:
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 32.542.532.542.5 32.5 42.5
下落高度(m)1.21.2 1.1 1.11.01.0
锤迹间距(cm)8～106～108～126～108～126～10
3.对于碎石化施工过程中发现的部分软弱基层或路基,应进行修复处理。
4. 凹处回填
不应修整破碎后混凝土路面或试图平整路面以提高线形,这样将破坏混凝土路面碎石化以后的效果。在压实前发现的大于5cm的凹地应用密级配碎石料回填并压实到要求。
5. 原有填缝料及外露钢筋清除
在铺筑面层以前所有松散的填缝料、胀缝材料、切割移除暴露的加强钢筋或其他类似物应进行清除,如需要,应填充以级配碎石粒料。
6. 破碎后的压实要求
破碎后的路面采用Z型压路机和单钢轮压路机振动压实,压实遍数1～2遍,压实速度不允许超过5km/h。在路面综合强度过高或过低的路段应避免过度压实,以防造成表面粒径过小或将碎石化层压入基层。
7. 乳化沥青透层
为使表面较松散的粒料有一定的结合力,宜使用慢裂乳化沥青做透层,用量控制在3.0～3.5kg/m2。乳化沥青透层表面再撒布适量石屑后进行光轮静压,石屑用量以不粘轮为标准。
结束语,在道路建设中,白色水泥砼路面曾经风靡一时。“白色路面”虽然好看,但时间一长,行车舒适度差、噪音大、养护维修难度大的缺点也曝露了出来。很多接近或超过设计年限的“白色路面”都通过改建,变成性能更优越的黑色沥青路面。但因无法突破反射裂缝这一技术瓶颈,一直以来破损水泥路面的修补与更换,需要将老的混凝土板全部砸碎拆除,重新填充新石料铺筑路面。拆除掉的混凝土板大多废弃,浪费及造成的环境污染较为严重,且施工过程中耗费大量人工,长期封堵交通,影响安全通行。而碎石化技术是目前解决反射裂缝问题的最有效方法。破碎工艺简单、工期短、综合造价低、环保、无污染,且施工时车辆仍可通行,很值的大力推广。
关键词:旧水泥路面 碎石化 反射裂缝 乳化沥青
目前我国已建成的公路中水泥混凝土路面约20万km,随着我国部分早期修建的水泥混凝土路面严重破坏,如何翻修的问题已日益成为公路部门必须面对和必须解决的技术问题。虽然我国有些省份在采用沥青加铺层技术改造水泥混凝土路面方面进行了许多有益的尝试和艰苦的技术探索,但不可否认的是水泥混凝土路面的反射裂缝问题一直是影响加铺层使用寿命与使用性能的最根本的原因。
S237大练线博爱至温县段、S312温邵线沁阳段,都是90年代修建的水泥混凝土路面,路面严重破坏,为改善路面状况,提高行车能力,最大限度预防反射裂缝产生,采用了碎石化新工艺对这两条省道进行改造。下面就其碎石化施工工艺流程及处理技术,本文进行评价。
一、碎石化的原理
碎石化起初是为了方便清除水泥混凝土路面和分离路面中的钢筋而进行,的。起源于美国,此项技术在美国已相当成熟。所谓碎石化就是利用特殊的施工机械,将原有的旧水泥混凝土路面彻底打碎,完全消除原有路面存在的病害,释放面板下空洞的隐患,将打碎的水泥混凝土面板再生利用直接作为基层或底基层,再加铺新的面层。破碎后的水泥路面粒径自上而下逐渐增大,上部下部颗粒之间形成嵌挤结构,有效强化路基,经撒布乳化沥青稳定后,在结构上不再是刚性板块而成为了类似沥青碎石基层的柔性基层,有效防止“白改黑”后的反射裂缝问题,延长路面的使用寿命。
二、碎石化改造技术的优点
1. 碎石化技术是目前解决路面改造后出现反射裂缝问题的最有效方法。
2. 破碎后并经压实的混凝土路面,形成内部嵌挤、紧密结合、高密度的材料层,从而为沥青罩面提供更高结构强度的基层或底基层。
3. 施工简便,改造周期短,综合造价低。
4. 就地再生,环保无污染。将破碎后的碎块直接做为基层或底基层,节约了路基材料及运输成本,加快了施工进度,大大降低了工程费用,同时也解决了丢弃水泥碎块垃圾的环保问题。
三、碎石化技术采用的设备
目前混凝土碎石化破碎设备主要有多锤头破碎机(MHB)和共振式破碎机。本工程中使用的是多锤头水泥路面破碎机。
1. 多锤头水泥路面破碎机
PS360型多锤头破碎机是针对破损水泥路面的改造而开发的新产品,是旧水泥路面翻修改造的理想方法。PS360型多锤头破碎机是自行式破碎设备,设备后部平均配备两排成对锤头,这样在设备全宽范围内可以连续破碎,锤头的提升高度在油缸行程范围内可独立调节,该破碎机具备一次破碎4米车道的能力。
2. 专用振动压路机
yz18(Z型)振动压路机用于破碎混凝土板块后的表面补充破碎并压实,使破碎后的水泥混凝土块形成内部嵌挤、高密度、高强度结构的新基层或底基层。
3. 单钢轮振动压路机
在专用振动压路机之后,采用18t单钢轮振动压路机压实破碎后的混凝土表面,并为沥青罩面提供较为平坦的工作面。
四、路面碎石化前的处理
1.路面碎石化施工前,应先移除所有将破碎的混凝土板块上存在的沥青罩面层和部分沥青表面修补材料,以免影响碎石化质量。
2. 在路面破碎之前应对出现严重病害的软弱路段进行修复处理:
(1)清除混凝土路面;
(2)开挖基层或路基至稳定层;
(3)换填监理工程师认可的材料,顶面高程与破碎混凝土板底相同;
(4)回填料应进行适当的摊铺和压实,最小尺寸应不小于全车道宽和1.2m长,以保证压实效果。
3. 施工前应对路段上现有构造物和管线进行标记和保护:
(1)埋深在1m以上的构造物(或管线)不易因路面碎石化受到破坏,可以正常破碎;埋深在0.5～1m的构造物(或管线)可能因路面碎石化而受到一定影响,可以降低锤头高度进行轻度打裂;埋深不足0.5m的构造物(或管线)以及桥涵等,应禁止破碎,避让范围为结构物端线外侧3m以内的所有区域。
(2)距路肩10m以外的建筑物不宜因路面碎石化受到破坏,可以正常破碎;对于路肩外5～10m范围存在建造物的路段,施工时应降低锤头高度对路面进行轻度裂;对于路肩外5m以内存在建筑物的路段,应禁止破碎。
(3)对于不同埋深的构筑物、地下管线、房屋等,应采用不同标志的红色油漆标注清楚,用以区别破坏,保证安全。
4. 在有代表性路段设置高程控制点,以便在施工中监测高程的变化,指导施工。
5.交通管制 建议在条件允许的情况下一次性封闭施工路段,至少应实行半封闭施工。
五、路面碎石化施工
1. 试验区与试坑
(1)在路面碎石化施工正式开始之前,应根据路况调查资料,在有代表性的路段选择至少长50m、宽4m(或一个车道)的路面作为试验段。根据经验一般取落锤高度为1.1~1.2m,落锤间距为10cm,逐级调整破碎参数对路面进行破碎,目测破碎效果,当碎石化后的路表参数对路面进行碎石化的效果能满足规定要求,记录此时采用的破碎参数。
(2)为了确保路面被破碎成规定的尺寸,在试验区内随机选取2个独立的位置开挖不小于1m2的试坑,试坑的选择应避开有横向接缝或工作缝的位置。试坑开挖至基层,以在全深度范围内检查碎石化后的颗粒是否在规定的颗粒范围内。如果破碎的混凝土路面颗粒没有达到要求,那么设备控制参数必须进行相应调整,并相应增加试验区,循环上一过程,直至要求得到满足,并记录符合要求的MHB碎石化参数备查。在正常碎石化施工过程中,应根据路面实际状况对破碎参数不断作出微小的调整。当需要对参数作出较大调整时,则应通知监理工程师。
2. MHB破碎
(1) 碎石化要把75%以上的水泥混凝土路面破碎成表面最大尺寸不超过7.5cm,中间不超过22.5cm,底部不超过37.5cm的粒径。
(2)一般情况下,MHB应先破碎路面两侧的车道,然后破碎中部的行车道。在破碎路肩时应适当降低外侧锤头高度,减少落锤间距,既保证破碎效果,又不至于破碎功过大而造成碎石化过度。
(3)两幅破碎一般要保证15cm左右的搭接破碎宽度。
(4)机械施工过程中要灵活调整行进速度、落锤高度、频率等,尽量达到破碎均匀,初始参数可参照下表:
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 32.542.532.542.5 32.5 42.5
下落高度(m)1.21.2 1.1 1.11.01.0
锤迹间距(cm)8～106～108～126～108～126～10
3.对于碎石化施工过程中发现的部分软弱基层或路基,应进行修复处理。
4. 凹处回填
不应修整破碎后混凝土路面或试图平整路面以提高线形,这样将破坏混凝土路面碎石化以后的效果。在压实前发现的大于5cm的凹地应用密级配碎石料回填并压实到要求。
5. 原有填缝料及外露钢筋清除
在铺筑面层以前所有松散的填缝料、胀缝材料、切割移除暴露的加强钢筋或其他类似物应进行清除,如需要,应填充以级配碎石粒料。
6. 破碎后的压实要求
破碎后的路面采用Z型压路机和单钢轮压路机振动压实,压实遍数1～2遍,压实速度不允许超过5km/h。在路面综合强度过高或过低的路段应避免过度压实,以防造成表面粒径过小或将碎石化层压入基层。
7. 乳化沥青透层
为使表面较松散的粒料有一定的结合力,宜使用慢裂乳化沥青做透层,用量控制在3.0～3.5kg/m2。乳化沥青透层表面再撒布适量石屑后进行光轮静压,石屑用量以不粘轮为标准。
结束语,在道路建设中,白色水泥砼路面曾经风靡一时。“白色路面”虽然好看,但时间一长,行车舒适度差、噪音大、养护维修难度大的缺点也曝露了出来。很多接近或超过设计年限的“白色路面”都通过改建,变成性能更优越的黑色沥青路面。但因无法突破反射裂缝这一技术瓶颈,一直以来破损水泥路面的修补与更换,需要将老的混凝土板全部砸碎拆除,重新填充新石料铺筑路面。拆除掉的混凝土板大多废弃,浪费及造成的环境污染较为严重,且施工过程中耗费大量人工,长期封堵交通,影响安全通行。而碎石化技术是目前解决反射裂缝问题的最有效方法。破碎工艺简单、工期短、综合造价低、环保、无污染,且施工时车辆仍可通行,很值的大力推广。