水泥混凝土路面再生利用技術(shù)(多錘頭破碎)

1、NewViewReuse of Concrete Road(RC2000)水泥混凝土路面再生利用技術(shù)方案Reuse Method of Concrete Surface Road(RC2000)王總目 錄一、前言1二、舊路面的破損分析2三、舊路面常用的處理方法3四、舊水泥路面破碎及再生利用技術(shù)方案 4五、舊水泥路面效益分析 7六、應(yīng)用案例8水泥混凝土路面再生利用技術(shù)方案一、前言水泥混凝土路面具有強(qiáng)度高、剛度大、荷載擴(kuò)散能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，與瀝青路面相比，其施工簡單、取材方便、性價(jià)比高。因此，在我國高等級(jí)公路、干線公路，尤其是地方道路得到廣泛應(yīng)用，但其致命弱點(diǎn)是損壞

2、后修復(fù)困難。由于路基、路面受力體系的特殊性，傳統(tǒng)的修補(bǔ)方法或加鋪技術(shù)已不能很好的解決舊路面面臨的負(fù)責(zé)結(jié)構(gòu)問題。在路面維修處理中，往往投入大、成效小，存在環(huán)境影響、交通干擾、工效低、經(jīng)濟(jì)性差和社會(huì)影響大等嚴(yán)重問題。舊水泥混凝土路面破碎和再生利用技術(shù)匯集了交通運(yùn)輸部重點(diǎn)科研項(xiàng)目水泥混凝土路面再生利用關(guān)鍵技術(shù)研究的最新研究成果，自主研發(fā)了多錘頭和門板式破碎設(shè)備，為解決水泥混凝土路面復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和受力問題提供有效的技術(shù)手段。典型病害圖例及說明沉降剝蝕脫空網(wǎng)裂錯(cuò)臺(tái)角損縱縫斷板斷板：水泥混凝土路面在施工養(yǎng)生期或正常使用過程中在無切縫處產(chǎn)生裂縫，經(jīng)發(fā)展使整塊混凝土板塊斷裂形成兩塊或兩塊以上不規(guī)則的現(xiàn)象?？v縫：

3、路面沿著公路縱向產(chǎn)生裂縫的現(xiàn)象。角損：路面面板邊角處損壞的現(xiàn)象。錯(cuò)臺(tái)：面板接縫處相鄰兩塊板垂直高差在8mm以上出現(xiàn)的豎向相對(duì)位移的現(xiàn)象。沉降：路面連續(xù)數(shù)塊板下沉，低于相鄰路面板平面的，深度在3cm以上的下沉。網(wǎng)裂：路面表面產(chǎn)生縱橫交錯(cuò)呈網(wǎng)狀的較小裂縫。脫空：基層材料形成泥漿從接縫處或板邊緣擠出，板底出現(xiàn)脫空的現(xiàn)象。剝蝕：路面由于車輛碾壓、風(fēng)化、侵蝕等原因使面板剝落的現(xiàn)象。路面破損后的影響路面平整度降低，影響行車舒適性；消弱公路整體強(qiáng)度，誘發(fā)其它病害；面板滲水，導(dǎo)致路基毀損，縮短公路使用壽命；路面坑洼不平，影響車輛操縱穩(wěn)定性和行車安全。二、舊路面的破損分析舊路面的破損類型主要有：面板破碎、裂縫類

4、；變形類；接縫損壞類；表面損壞類。其中多是由水泥混凝土面板和路基特性引起的。水泥混凝土面板破裂或斷裂的主要是早期干縮裂縫和后期溫脹、荷載等應(yīng)力作用導(dǎo)致的疲勞或拉裂破損不斷延伸所致。干縮與早期裂縫的關(guān)系由于水泥穩(wěn)定特性，在早期（養(yǎng)生期）水泥強(qiáng)度隨著時(shí)間延長而逐漸增加，到28天后達(dá)到最大。而收縮張拉應(yīng)力則快速增長并很快達(dá)到最大。一般來說，水泥混凝土面板干縮裂縫主要產(chǎn)生在養(yǎng)生期間，而面板后期裂縫主要是溫度變化和荷載作用所引起的裂縫。溫脹與面板裂縫的關(guān)系面板受溫度變化會(huì)產(chǎn)生熱脹冷縮，相鄰板與路基間會(huì)產(chǎn)生不同步的位移和應(yīng)力作用，受變形空間和應(yīng)力集中的影響可導(dǎo)致面板的拉裂或隆起。當(dāng)溫度降低所引起的拉應(yīng)力超

5、過水泥板抗拉強(qiáng)度時(shí)，則導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生。當(dāng)溫度升高引起的膨脹變形超過伸縮縫允許，則可能導(dǎo)致面板隆起脫空。超載與面板破損的關(guān)系路面在車輛荷載下受多重應(yīng)力作用，當(dāng)路面在允許荷載反復(fù)作用下，具有抗疲勞破壞的能力。當(dāng)荷載超過允許時(shí)，會(huì)加速路面開裂損壞根據(jù)國內(nèi)外對(duì)公路壽命與軸載的關(guān)系研究表明，道路設(shè)施破壞與軸載荷成指數(shù)關(guān)系，且與道路結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有關(guān)，道路彈性模量越大，超載對(duì)其影響越大。三、舊路面常用的處理方法與瀝青路面相比，水泥混凝土路面的修復(fù)比較困難，常用的方法包括“路面快速修補(bǔ)法”、“局部挖除補(bǔ)強(qiáng)法”、“直接加鋪罩面法”和“挖除換填法”等。路面快速修補(bǔ)法該方法利用快凝材料對(duì)路面破損部位進(jìn)行局部快速修補(bǔ)，適用

6、于局部破損或表面損壞的修理。主要方法包括澆筑修補(bǔ)法、灌縫密封法、壓漿灌注法、板下封堵法等。其特點(diǎn)是一次性造價(jià)低，但是由于強(qiáng)度和模量與原結(jié)構(gòu)不同，易產(chǎn)生局部跳車和病害，所以適應(yīng)臨時(shí)性養(yǎng)護(hù)需要。局部挖除補(bǔ)強(qiáng)法該方法主要是針對(duì)部分水泥板斷裂而采用的補(bǔ)救措施，該方法是將破損的水泥板挖除，處理基層后，重新鋪筑水泥面板。其特點(diǎn)是適用局部修理，整體效果差、壽命短。直接加鋪罩面法該方法為路面“白”改“黑”的方法之一，它是將原有水泥路面經(jīng)過局部處理（縱、橫縫封填、沉陷、錯(cuò)臺(tái)等處理）作為基層，噴灑粘層油后直接加鋪瀝青混凝土上面層。特點(diǎn)是加鋪速度快，基層強(qiáng)度高，整體效果好。缺點(diǎn)是裂縫反射快，使用壽命短，一般2-3年

7、即發(fā)生病害。挖除換填法該方法是將舊水泥路面破碎成塊狀后拆除丟棄，或?qū)⒉鸪龎K破碎重新利用，制作底基層，然后重新加鋪面層。該方法改造較為徹底，但對(duì)交通干擾大、工效低、環(huán)境污染大、造價(jià)高。常用方法的優(yōu)缺點(diǎn)比較方法名稱適應(yīng)條件優(yōu) 點(diǎn)缺 點(diǎn)路面快速修補(bǔ)法局部或表面損壞一次性造價(jià)低改造不徹底局部挖除補(bǔ)強(qiáng)法局部斷板適用性強(qiáng)整體效果差，壽命短直接加鋪罩面法整體輕、中度破損速度快，整體效果好裂縫反射快，壽命短挖除換填法整體重度破損改造徹底交通干擾、污染大、效率低四、舊水泥路面破碎及再生利用技術(shù)方案要徹底解決舊水泥路面問題，最有效的方法之一就是完成路面結(jié)構(gòu)的改造，即變“白色路面”為“黑色路面”。在白色路面黑色化過

8、程中必須解決以下三個(gè)問題：路基層的穩(wěn)定性；防裂縫反射；新鋪結(jié)構(gòu)層間彈性模量的合理匹配。本資料提供的舊水泥混凝土路面的破碎方法和再生利用技術(shù)，為水泥混凝土路面的改造提供了更為簡便、高效、環(huán)保、可靠、經(jīng)濟(jì)而又有效的手段。1、錘式破碎法錘式破碎技術(shù)也叫多錘頭碎石化技術(shù)，它是采用多個(gè)重錘反復(fù)沖擊打碎面板，將路面分層打裂成大小均勻的塊徑。這種技術(shù)破碎后的路面，可形成上面層粒徑較小，中面層粒徑稍粗，底層粒徑較大的嵌擠結(jié)構(gòu)。就地破碎，工藝簡單，一次成型，完成破碎后通過Z形壓路機(jī)壓穩(wěn)，形成平整、穩(wěn)定的基層結(jié)構(gòu)。路面通過破碎和沖擊壓實(shí)后既能滿足基層強(qiáng)度要求，又可消除反射裂縫，為新鋪面層提供了理想的基層結(jié)構(gòu)。破碎

9、機(jī)見圖4-1。 圖4-1 多錘頭破碎機(jī) 舊路面情況 破碎施工情況 破碎后情況 Z型壓穩(wěn)及成型錘式碎石化施工工藝流程Z型壓路機(jī)壓實(shí)破碎施工確定破碎工藝試坑檢查試破碎改性瀝青混合料施工撒布石屑及碾壓撒布透層油鋼輪壓路機(jī)壓實(shí)2、板式破碎法板式破碎技術(shù)也稱門板式破碎技術(shù)，它是采用門板式重錘將水泥面板打裂成不規(guī)則的方塊，經(jīng)膠輪壓路機(jī)壓穩(wěn)后形成塊狀嵌擠狀態(tài)。通過調(diào)整破碎間隙控制塊狀尺寸大小。該破碎法工藝簡單，一次成型，壓穩(wěn)后的路面作為路基穩(wěn)固堅(jiān)實(shí)，既能滿足基層強(qiáng)度，又可消除反射裂縫，破碎后的路面根據(jù)彎沉值和模量指標(biāo)，設(shè)計(jì)合理的面層加鋪結(jié)構(gòu)。破碎機(jī)見圖4-2。 圖4-2 板式破碎機(jī) 舊路面情況 破碎施工情況

10、 破碎后情況 膠輪壓路機(jī)壓穩(wěn)板式碎石化施工工藝流程確定打裂壓穩(wěn)工藝打裂打裂檢查試破碎瀝青混凝土加鋪層的施工撒布透層油壓路機(jī)壓實(shí)3、路面再生利用技術(shù)方案破碎后的路面材料作為結(jié)構(gòu)層材料再利用是技術(shù)方案的關(guān)鍵點(diǎn)，并且將彎沉值作為路基強(qiáng)度的控制指標(biāo)，根據(jù)需要也可采用換算彈性模量來作設(shè)計(jì)控制。破碎后的彎沉值可采用承載板試驗(yàn)測定。如圖4-5所示。依據(jù)現(xiàn)行的水泥混凝土設(shè)計(jì)原理，把碎石化后的水泥路面看做碎石結(jié)構(gòu)計(jì)算，但是目前采用的是錘式碎石化機(jī)械，它能把水泥混凝土的結(jié)構(gòu)破碎成三層式粒徑，既表面層最大尺寸小于7.5cm、中間層最大尺寸小于22.5cm、底部層最大尺寸小于37.5cm的下大上小嵌擠結(jié)構(gòu)，有利整體結(jié)

11、構(gòu)穩(wěn)定。因此，設(shè)計(jì)彎沉值與實(shí)測彎沉值不吻合，建議實(shí)測彎沉值不宜大于70。交通流量道路等級(jí)設(shè)備選型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改造施工實(shí)驗(yàn)路段流程設(shè)計(jì)推薦改造方案舊路檢查評(píng)價(jià)工藝選擇N圖4-5 路面碎石化工藝流程示意圖五、舊水泥路面破碎效益分析舊水泥路面破碎方案依據(jù)循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論，采用機(jī)械施工方法，將舊水泥混凝土路面就地破碎并再生利用。既解決了傳統(tǒng)舊水泥路改造中的交通困擾、環(huán)境污染、資源浪費(fèi)、高成本、低效率等缺陷，又解決了水泥路改造后容易出現(xiàn)反射裂縫的技術(shù)問題，施工工藝簡單、操作方便。與傳統(tǒng)方法比較（按二級(jí)公路改造測算），采用三種不同方案均可獲得比較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。詳見圖5-1、5-2、表5-1所示。 圖5-1 各

12、方案資源節(jié)約和改造后壽命比較 圖5-2 各方案性能價(jià)格比比較方法水泥面板改造技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能分析 表5-1內(nèi)容挖除重建法直接加鋪法錘式碎石化破碎發(fā)RC1打裂壓穩(wěn)破碎法RC2反射裂縫完全解決不能解決完全解決基本解決路基形勢柔性剛性柔性剛性偏柔性路基處理新鋪利用利用利用廢料減少（t/Km）0520052005200石料節(jié)約（t/Km）0100030003500瀝青節(jié)約（t/Km）050150175工期快慢（%）100%18%20%30%對(duì)交通影響（%）100%35%30%20%使用壽命（年）153128成本比例100%66%75%70%性價(jià)比指數(shù)1.01.25.85.0綜合分析，RC1碎石化和RC2打

13、裂壓穩(wěn)方案性價(jià)比指數(shù)最高，RC2000方案不僅能減少廢料丟棄，降低環(huán)境污染，節(jié)約石料和瀝青，還能縮短工期，降低工程成本。六、應(yīng)用實(shí)例本項(xiàng)目結(jié)合交通運(yùn)輸部西部重點(diǎn)科研項(xiàng)目，通過引進(jìn)消化吸收國外先進(jìn)技術(shù)，研發(fā)完成錘式破碎機(jī)和板式破碎機(jī)設(shè)備。舊水泥混凝土路面破碎及再生利用工藝，已逐步推廣和應(yīng)用到各省的路網(wǎng)水泥混凝土路面改造中（見附表）。部分案例圖片 廣東省新豐縣G105線改造，碎石化 省道S205江油-大康水泥路打裂破碎，板式破碎 湖北G105國道，采用板式破碎技術(shù) 廣西G324國道，采用碎石化技術(shù) 黑龍江哈同高速，采用板式破碎技術(shù) 廣西G304國道，采用碎石化技術(shù) 河南G106國道，采用板式破碎技

14、術(shù) 山東G104國道，采用碎石化技術(shù)附表（不完全統(tǒng)計(jì)）2006年2009年廣東省-廣東揭陽G206舊水泥路面破碎工程瀘永路水泥路改造項(xiàng)目(A、B段)廣東省廣東新豐縣G105線水泥路面破碎G108線羅江至成都界災(zāi)后重建工程施工J廣西平果至百色碎石化S202水泥混凝土路面改造工程2007年四川災(zāi)后重建大件路德陽段四川省-映日路舊水泥路碎石化破碎工程川西環(huán)線什邡段水泥路破碎山西晉中水泥路破碎三期國道210舊水泥路面碎石化工程(試驗(yàn)段)四川省成都至綿陽水泥路改造安徽省S105巢湖至烏江段公路改建碎石化河北省-水泥混凝土路面多錘頭碎石化技術(shù)應(yīng)用研究S107漢宜線十里鋪段水泥路破碎陜西省-309省道舊水泥

15、混凝土路面破碎工湖南省婁底雙峰G320水泥路面破碎四川省-雅安水泥混凝土路面碎石化技術(shù)研究湖南省長益高速舊水泥混凝土路面破碎工程黑龍江省綏化市綏北路水泥混凝土路面破碎G316隨縣段舊水泥混凝土路面破碎工程平果至百色二級(jí)公路路面改造(二期)工程改湖北省S107(云夢(mèng)段)舊水泥混凝土路面廣西省-水泥混凝土路面碎石化應(yīng)用技術(shù)研究G316隨州段水泥路改造工程2008年廣東清連一級(jí)路改造碎石化項(xiàng)目省道S205江油-大康水泥路打裂破碎湖北省S212隨州段舊水泥混凝土路面再生省道S105桂溪-牛角埡水泥路破碎項(xiàng)目陜西漢中G108舊水泥混凝土路面破碎工程湖南衡陽常臨市x078線破碎工程浙江衢州320國道碎石化

16、施工湖南省衡陽市S315線水泥混凝土路面破碎204國道江蘇阜寧段水泥路面改造工程桂林(興安)323線水泥路面改造G204大中修工程浦南段舊水泥混凝土路面國道323水泥混凝土路面破碎204國道改擴(kuò)建工程舊水泥混凝土路面破碎國道323桂林段水泥混凝土路面破碎通山縣水泥廠至柏樹下段舊水泥路面破碎工程舊水泥混凝土路面再生利用技術(shù)研究與應(yīng)用示范平百改造尾工工程2010年廣西國道323桂林段水泥路面破碎綿陽水泥路改造(綿三)廣西藤縣水泥路面破碎工程秀茶路A標(biāo)水泥路打裂技術(shù)服務(wù)項(xiàng)目貴州畢節(jié)段水泥混凝土路面破碎工程宜賓國省干線公路路面破碎A、B、C、E、F標(biāo)貴遵高等級(jí)公路沙文互通立交水泥路破碎自貢市S305線富順段路面大修C、D標(biāo)四川省雅安市蘆山縣水泥混凝土路面破碎工程應(yīng)城市S107漢宜線碎石化施工重慶市永師路S109舊水泥混凝土路面破碎天門市漢宜、荷沙、皂毛線碎石化施工重慶市永銅路S417舊水泥混凝土路面破