水泥砼路面微裂式破碎再生处治技术课件

20162016年年1 1月月 西安西安水泥砼路面微裂式破碎再生处治技术水泥砼路面微裂式破碎再生处治技术3 3、高强纤维布路面结构加固、高强纤维布路面结构加固1 1、水泥混凝土路面微裂式破碎技术、水泥混凝土路面微裂式破碎技术2 2、地聚合物加固处治技术、地聚合物加固处治技术4 4、不适合微裂式破碎路段的处治技术、不适合微裂式破碎路段的处治技术1、水泥路面微裂式破碎技术、水泥路面微裂式破碎技术 1）缩小板块尺寸：减少或防止加铺层温度型反射裂缝.2）减少板底脱空：板块越小，越容易与基层密贴，减少或防止加铺层荷载型反射裂缝。为何要破碎？为何要破碎？答案：答案：防止反射裂缝。防止反射裂缝。减少加铺层反射裂缝减少加铺层反射裂缝 防止加铺层推移防止加铺层推移处治目标处治目标温温度度型型裂裂缝缝接缝接缝宽度宽度过宽过宽型裂型裂缝缝层间咬合粘结力小于层间咬合粘结力小于车辆的水平剪切应力车辆的水平剪切应力荷荷载载型型裂裂缝缝充分利用旧路残余强度充分利用旧路残余强度板块之间相互嵌挤板块之间相互嵌挤板块开裂减小尺寸板块开裂减小尺寸最佳开裂形式最佳开裂形式最佳表面粗糙度最佳表面粗糙度最佳残余强度形式最佳残余强度形式可容忍的接缝宽度可容忍的接缝宽度旧水泥路面处治拟达到的最佳标准旧水泥路面处治拟达到的最佳标准 1.1 1.1 微裂式破碎目标微裂式破碎目标-面板（路况优、良、中次）面板（路况优、良、中次）力学计算结果力学计算结果防防层间推移：推移：处治后旧水泥面板表层的最佳粗糙度最佳粗糙度为形成23cm深度的凹槽。残余残余强强度：度：处治后旧水泥板块最佳开裂形式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，接接缝宽度度2cm是是临界容忍接界容忍接缝宽度度。1.11.1微裂式破碎目标微裂式破碎目标-面板面板 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，研制出微裂式破碎设备。1.2 1.2 微裂式破碎设备微裂式破碎设备 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。标准规范标准规范1.2 1.2 微裂式破碎再生技术规程微裂式破碎再生技术规程设备原理：设备原理：基于夯实能量传递、碰撞原理及牵引机械能量优化选择。基于夯实能量传递、碰撞原理及牵引机械能量优化选择。1.2 1.2 微裂式破碎设备微裂式破碎设备微裂式破碎装备微裂式破碎装备微裂式破碎装备简图微裂式破碎装备简图 微裂式破碎装备采用装载机或挖掘机工作装置牵引，液压动力驱动，通过锤微裂式破碎装备采用装载机或挖掘机工作装置牵引，液压动力驱动，通过锤头设置的凸点实现路面的预期开裂。头设置的凸点实现路面的预期开裂。表面裂而不碎表面裂而不碎：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。防止反射裂缝防止反射裂缝1.3 1.3 微裂式破碎应用效果微裂式破碎应用效果 板块稳且粗糙：板块稳且粗糙：破碎压稳后板块下沉12cm，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。防反层间推移防反层间推移1.3 1.3 微裂式破碎应用效果微裂式破碎应用效果桩号桩号左幅弯沉左幅弯沉(0.01mm)(0.01mm)右幅弯沉（右幅弯沉（0.01mm0.01mm）左轮左轮右轮右轮左轮左轮右轮右轮夯前夯前夯后夯后夯前夯前夯后夯后夯前夯前夯后夯后夯前夯前夯后夯后平均值平均值81.4388.7147.1479.4358.8657.4310.2974.29标准差标准差36.6515.7615.0211.9254.696.945.479.47变异系数变异系数0.45 0.45 0.18 0.18 0.32 0.32 0.15 0.15 0.93 0.93 0.12 0.12 0.53 0.53 0.13 0.13 小弯沉、均匀稳定小弯沉、均匀稳定1.31.3微裂式破碎应用效果微裂式破碎应用效果1.4 1.4 微裂式破碎设备选择微裂式破碎设备选择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：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。1.5 1.5 微裂式破碎应用于路况极差段微裂式破碎应用于路况极差段结结构构层层松松散散、强强度度弱弱化化，路路床床可可能能已已经经湿湿软软。河南淮滨环城路河南淮滨环城路1.5 1.5 微裂式破碎应用于路况极差段微裂式破碎应用于路况极差段结结构构层层松松散散、强强度度弱弱化化，路路床床可可能能已已经经湿湿软软。设置盲沟设置盲沟 将积水引出将积水引出 混凝土块回填夯实混凝土块回填夯实 夯实挤压夯实挤压夯实排水固结软弱地基夯实排水固结软弱地基1.5 1.5 微裂式破碎应用于路况极差段微裂式破碎应用于路况极差段DB 41/T 963-2014 中“5.3.2条文说明”：5.3.2 挖除换填夯实处理建议方案：挖除深度一般为路基顶面下30cm 50cm，特别湿软路段根据需要确定处理深度。开挖路段经检验后将破碎板块、旧路基层及砂砾等符合路基填料要求的材料掺加水泥或石灰并均匀拌合，分层回填到路基内碾压密实后，采用微裂式破碎再生设备进行夯实，直到沉降稳定为止，检测其顶面承载能力，按照新建道路设计路面结构形式与厚度。1.5 1.5 微裂式破碎应用于路况极差段微裂式破碎应用于路况极差段1.6 1.6 微裂式破碎再生技术规程微裂式破碎再生技术规程项 目技术要求保证率频率开裂块度0.04m275%表面洒水量测，每车道每50m检测一块面板。表面凹槽深度30mm75%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0.5100%每车道每50m检测一个断面弯沉。%在开裂块度和表面凹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。项 目技术要求保证率备注开裂块度0.1m275%表面洒水量测，每车道每50m检测一块面板。弯沉变异系数0.5100%每车道每50m检测一个断面弯沉。路况差与极差效果评定项目和频率路况差与极差效果评定项目和频率路况优、良、中效果评定项目和频率路况优、良、中效果评定项目和频率2、地聚合物注浆加固、地聚合物注浆加固 微裂式破碎稳固后，局部路面承载能力不足，如何加固？承载能力不足原因：承载能力不足原因：1）路表下渗水冲刷基层或底基层，造成基层或底基层松散松散；2）层间粘结力差粘结力差或层间脱空脱空；3）路基不均匀沉降，造成路床与路面结构层脱脱空空，以及路床湿软路床湿软。为何要注浆？为何要注浆？2.1 2.1 地聚合物注浆材料地聚合物注浆材料19721972年法国年法国DavidovitsDavidovits提出地聚合物材料。提出地聚合物材料。铝硅酸盐原料在碱性溶液中溶解溶解。溶解的铝硅配合物由固体颗粒表面向颗粒颗粒间隙扩散，产生水化反应间隙扩散，产生水化反应。凝胶相的形成，导致碱溶液和铝硅配合物之间产生聚合反应聚合反应；凝胶相逐渐排除剩余的水分，固结硬化成无机高分子矿物无机高分子矿物。2.1 2.1 地聚合注浆材料地聚合注浆材料1、渗透性：、渗透性：渗透粘结松散的基层或底基层，要求注浆材料渗透性要特别好；2、粘结性：、粘结性：与基层、底基层、垫层、路床粘结性能好，要求注浆材料与已有路面材料的产生化学反应；3、强度匹配、强度匹配：对水泥稳定基层、底基层加固，注浆材料的抗压强度宜控制在15MPa25MPa之间；对水泥路面进行板底脱空处治或复合式路面进行结构加固，宜控制在60MPa80MPa之间。4、结石率：、结石率：为防止加固后层间脱粘或脱空，要求注浆料结石率要求在100%。（1）超高流动性：超高流动性：1216s（2）渗透性：渗透性：渗入0.1mm缝隙；（3）与泥浆反应与泥浆反应：激活基层、底基层、土壤中的惰性材料发生聚合反应；（4）强度可调强度可调：适合基层加固（双液注浆：1525MPa）、适合水泥路面脱空处治（单液注浆：6080MPa）。2.2 CD-12.2 CD-1型地聚合物注浆材料型地聚合物注浆材料封闭施工单元弯沉与脱空检测脱空板块确定定孔钻孔清孔注浆注浆料配制封孔养护清理开放交通2.3 2.3 地聚合物注浆施工工艺地聚合物注浆施工工艺钻钻孔孔清清孔孔注注浆浆封封孔孔2.4 2.4 地聚合物注浆加固效果地聚合物注浆加固效果2.4 2.4 地聚合物注浆加固效果地聚合物注浆加固效果总结：总结：1、微裂式破碎后，原刚性路面变成柔性结构层，微裂破碎板块的底部支撑能力显得尤为关键；2、针对破碎后弯沉值大于60（0.01mm）的位置，采用地聚合物注浆后，弯沉值基本都下降到20（0.01mm），实现了非开挖式结构加固的目的。探坑效果探坑效果2.4 2.4 地聚合物注浆加固效果地聚合物注浆加固效果（1 1）水泥净浆）水泥净浆水泥净浆：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：改进方法：添加铝粉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；添加减水剂减水剂提高浆液强度，但泌水和沉淀严重。现状：现状：只能填充，无法只能填充，无法粘结、加固粘结、加固松散基层或软松散基层或软弱路基，弱路基，由于效果差，现使用越来越少。2.5 2.5 其他注浆材料其他注浆材料膨胀性高聚物膨胀性高聚物：聚氨酯遇水膨胀，将路面结构层内的水排出，起到填充加固效果。效果评价效果评价：只能填充，无法粘结、加固松散基层或软弱路基，加固效果有限。现状现状：由于硬泡在荷载作用下产生蠕变，产生新的脱空，其疲劳使用寿命较短。（2 2）高聚物浆液）高聚物浆液2.5 2.5 其他注浆材料其他注浆材料3、高强纤维布与渗透粘结胶、高强纤维布与渗透粘结胶沉陷处微裂式破碎稳定、注浆加固后满足要求，能能直直接接加加铺铺沥沥青青混混凝凝土土路路面面吗吗？微裂式破碎完成后，针对沉陷严重区域采用沥青混凝土找平处理，以及铺筑沥青下面层后，承载能力不足位置，在这些位置固定高强纤维布，喷洒CD-1渗透粘结胶，提高沥青加铺层抗裂性能。固定高强纤维布固定高强纤维布3、高强纤维布与渗透粘结胶、高强纤维布与渗透粘结胶1 1、高强纤维布主要技术指标：、高强纤维布主要技术指标：弹性模量：1500018000MPa；断裂延伸率：3%5%。2 2、CD-1CD-1型渗透粘结胶主要技术指标：型渗透粘结胶主要技术指标：粘度：3.5*10-3pa/s;剪切强度：大于2MPa。3、高强纤维布与渗透粘结胶、高强纤维布与渗透粘结胶“白白+黑黑”：路况为优、良、中：路况为优、良、中 1 1）受力形式）受力形式 旧水泥路面仍是主要承载层；旧水泥路面仍是主要承载层；2 2）旧路处治）旧路处治 防止加铺层反射裂缝、层间推移；防止加铺层反射裂缝、层间推移；3 3）加铺层）加铺层 加铺层主要受到加铺层主要受到压应力压应力，破坏形式为，破坏形式为从上到下从上到下开裂，强开裂，强度不均匀位置提高加铺层的疲劳使用寿度不均匀位置提高加铺层的疲劳使用寿命命。4 4、路面加、路面加铺层设计铺层设计“白白+白白”改造目标改造目标 1 1）受力形式：）受力形式：加铺层是主要承载层；加铺层是主要承载层；2 2）旧路处治：）旧路处治：旧水泥路面强度和沉降均匀稳旧水泥路面强度和沉降均匀稳定性；定性；3 3）加铺层：）加铺层：在两刚性结构层之间设一柔性应在两刚性结构层之间设一柔性应力应力缓冲层，协调两刚体温度翘曲变形。力应力缓冲层，协调两刚体温度翘曲变形。4 4、路面加、路面加铺层设计铺层设计4 4、路面加、路面加铺层设计铺层设计“白白+白白”路面加铺路面加铺结论：结论：1）水泥混凝土面层与基层之间需要设置一柔性缓冲层；2）水泥混凝土面层胀缩、翘曲变形不影响柔性缓冲层；3）柔性缓冲层抗冲刷性能优良。对应措施对应措施 1）在面层与基层之间设置沥青混凝土缓冲层，厚度24cm；2）水泥加铺层与沥青混凝土缓冲层之间设置无纺透水土工布，隔离水泥加铺层与沥青缓冲层。4 4加加铺层设计铺层设计(DB 41/T963-2014)(DB 41/T963-2014)中中“4.4”“4.4”表表2 2 旧水泥混凝土路面改造加铺水泥混凝土路面结构推荐形式旧水泥混凝土路面改造加铺水泥混凝土路面结构推荐形式道路等级交通量结构层厚度一级公路特重、重交通水泥混凝土面层不小于28cm 透水式无纺布应力吸收层2cm4cm中、轻交通水泥混凝土面层不小于26cm 透水式无纺布应力吸收层2cm4cm二级及三级公路特重、重交通水泥混凝土面层不小于24cm 透水式无纺布应力吸收层2cm4cm中、轻交通水泥混凝土面层不小于22cm透水式无纺布应力吸收层1cm4cm四级公路水泥混凝土面层不小于18cm 透层油 1）若强度和平整度满足要求，不设调平补强层；反之，则需要设置调平补强层。若调平补强结构层采用沥青碎石层时，则可以取消应力吸收层。2）应力吸收层通常选用AC-10（13）、沥青碎石或微表处。3）表中未注明要求的材料视当地情况选取。4 4 路面路面加铺层设计加铺层设计“白白+黑黑”路面加铺（路面加铺（DB 41/T 963-2014DB 41/T 963-2014中中“4.4”“4.4”说明）说明）道路等级交通量厚度一级公路特重、重交通9cm12cm中、轻交通7cm10cm二级及三级公路特重、重交通7cm10cm中、轻交通4cm8cm四级公路4cm6cm若强度和平整度满足要求，不设调平补强层；反之，则需要设置调平补强层。表表1 1 旧水泥混凝土路面改造加铺沥青混凝土路面结构推荐形式旧水泥混凝土路面改造加铺沥青混凝土路面结构推荐形式5、不适合微裂式破碎段落路、不适合微裂式破碎段落路脱脱空空检检测测脱脱空空处处治治铺铺设设调调平平层层裂裂缝缝接接缝缝处处治治加加铺铺面面层层 路况优、地下管道与受路侧结构物影响路段，采用直接加路况优、地下管道与受路侧结构物影响路段，采用直接加铺方法。铺方法。注注浆目的目的：消除板底脱空，补强结构强度。注浆前后检测注浆前后检测弯沉检测与脱空检测弯沉检测与脱空检测5 5.1.1 智能脱空检测仪智能脱空检测仪u智能脱空检测原理刚性路面声音样本采集特征提取分类器取芯灌水脱空样本库微脱空样本库非脱空样本库智能脱空检测仪脱空检测数据处理特征比对脱空判断5 5.1.1 智能脱空检测仪智能脱空检测仪u脱空检测判别 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。非脱空声波脱空声波高频低频5 5.1.1 智能脱空检测仪智能脱空检测仪1）脱空脱空：板块钻孔后灌水，要求灌水量不少于500ml。2）微脱空微脱空：板块钻孔后灌水，灌水量少于500ml。3）非脱空非脱空：板块钻孔后灌水，无法灌入水。智能脱空检测仪5.1 智能脱空检测仪智能脱空检测仪 识别率高：识别率高：板底脱空检测脱空识别率高达80以上。速度快：速度快：检测速度比传统的FWD弯沉检测法快23倍。可操作性强：可操作性强：配套脱空检测判别软件的使用，使得脱空检测方便快捷。对交通影响小：对交通影响小：设备体积小巧，检测一条车道仅封闭一条车道。检测数据处理快捷：检测数据处理快捷：水泥路面智能脱空检测仪现场实时输出检测结果。u脱空检测仪特点5 5.1.1 智能脱空检测仪智能脱空检测仪5 5.2.2 接缝与裂缝处治接缝与裂缝处治1)在路面脱空与表面病害处治后，加铺2cm AC-10层;2)然后在接缝与裂缝处固定宽度约30cm的高强纤维布，然后喷洒专用粘结胶，使高强纤维布与AC-10完全粘结为整体；3)接着喷洒粘层油，加铺上面层沥青混凝土。1 1、高强纤维布主要技术指标：、高强纤维布主要技术指标：弹性模量：1500018000MPa；断裂延伸率：3%5%。2 2、CD-1CD-1型渗透粘结胶主要技术指标：型渗透粘结胶主要技术指标：粘度：3.5*10-3pa/s;剪切强度：大于2MPa。5 5.2.2 接缝与裂缝处治接缝与裂缝处治6 微裂式破碎再生处治总结微裂式破碎再生处治总结微裂式微裂式处治处治高强纤高强纤维布加维布加固固病害诊断病害诊断选择选择破碎破碎能量能量判断病判断病害位置害位置与深度与深度旧路面旧路面再生再生地聚合物加固地聚合物加固或换填或换填微裂式破微裂式破碎再生碎再生根据路面厚度、强度、总刚度、位置根据路面厚度、强度、总刚度、位置目测、弯沉或目测、弯沉或FWDFWD等检测等检测依据河南地标验收依据河南地标验收u成果通过省科技厅组织的专家鉴定，达到国际先进水平国际先进水平。u提出了微裂式破碎再生的总目标：“板板块稳且粗糙、表面裂块稳且粗糙、表面裂而不碎而不碎”。获得成果获得成果5 微裂式破碎再生处治总结微裂式破碎再生处治总结u该研究成果于2013年获得河南省科技进步叁叁等奖等奖。获奖情况获奖情况5 微裂式破碎再生处治总结微裂式破碎再生处治总结 推广应用推广应用 河南：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：广东：S213英德段、清（远）三（水）段等；福建：福建：G324福清段、S202、X304、泉州近年来路面改造等；安徽：安徽：滁州城区、S104线等等。正在应用正在应用 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。6 微裂式破碎再生处治总结微裂式破碎再生处治总结平顶山舞钢路微裂式破碎加铺一年多后平顶山舞钢路微裂式破碎加铺一年多后端部病害处理不彻底出现病害（舞钢）端部病害处理不彻底出现病害（舞钢）平顶山宝丰某路通车微裂式破碎加铺平顶山宝丰某路通车微裂式破碎加铺2年后年后福建泉州微裂式破碎加铺福建泉州微裂式破碎加铺3年后年后福建泉州微裂式破碎加铺福建泉州微裂式破碎加铺3年后年后广东清远某路微裂式破碎加铺一年多后（2cm AC-10）汇报完毕，谢谢！汇报完毕，谢谢！