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​四川成都水泥混凝土路面改造工艺适用范围和选择

2019-05-14 混凝土破碎 588 次 0 评论

四川成都水泥混凝土路面改造工艺适用范围和选择

一、水泥混凝土路面改造工艺选择

针对具体路面,选择合适的修复工艺是一个复杂的工作。应该综合考虑众多因素,如路面的残余寿命、区域、等级和交通荷载;旧路路面病害特点、规模和成因;各种修复方法初期费用、路面长期使用性能(全寿命费用)和总体经济性;施工速度、环境影响等,综合比较考虑,最终提出最优的经济效益方案。

路面修复工程中,重建是费用最高的。在路面还没有衰减到足够的程度,应该慎重此项措施。即使要采用加铺改建等养护措施,也应尽可能的利用旧路资源,减小环境污染,体现“节约型交通”理念。在进行改造工艺选择时。应从设计和施工方面重点考虑以下因素:

(1)如采用加铺沥青路面,主要是考虑费用和防治反射裂缝问题实践证明,破碎后的碎块尺寸越大、越不均匀,对新加铺层的影响就越大,即越容易引起反射裂缝;破碎后的碎块尺寸越小,引起反射裂缝的几率就越小,但其对路面的支撑强度也会变小,使作为基层使用的破碎压实层的结构失效概率增大。经研究,碎块尺寸与反射裂缝和结构强度之间的关系如图10.11所示。根据美国RMI公司的实践经验,旧面破碎后的碎块尺寸在3~8in(8~20cm)之间时,可取得较为理想的效果。从图10.11中可看出正是两个曲线的交叉点附近。

​四川成都水泥混凝土路面改造工艺适用范围和选择

图10.11碎石尺寸与反射裂缝和结构强度之间的关系[s5]

从使用效果来看,据国外有关方面的报道,打裂-压稳工艺和断裂-压稳工艺也会产生反射裂缝,但与直接将加热的沥青混凝土覆盖在原来的不进行处理的旧水泥混凝土道路路面上的施工工艺相比,产生反射裂缝的时间至少可以推迟2~3年左右。同时,反射裂缝的数量也会减少20%左右。

三种工艺中,碎石化工艺对解决反射裂缝最彻底,施工速度快,工效高,对环境影响小,但该工艺方法破坏了原有混凝土的结构性强度,因而需要比较厚的沥青罩面层,否则路面会产生过多的纵向裂纹和车辙,所需费用较高。因而应根据工程的具体情况加以选择。

(2)结构性病害问题

另外采用何种改造技术还要考虑旧路面路基的病害特点,目前水泥混凝土路面的病害,可以大体分为非结构性病害和结构性病害两大类。

由于结构本身有问题,特别是土基和基层有问题,就必须事先对路基和基层进行彻底处理,不然新铺的面层就会出现早期病害。处理的方法是:先把旧水泥混凝土板破碎,然后对土基和基层进行压实。不然土基和基层的问题得不到彻底的解决,最终要反映到新铺的路面上。

从上述各工艺的原理对比来看,打裂压稳、碎石化并不能彻底消除路面结构本身的地基问题,但可以消除局部板块脱空问题。采用冲击碾压的办法,对旧路路基基层进行补充压实,经破碎压实后的水泥块能保留在原来的地方作为垫层或基层的一部分来用,则在消除旧路路面板结构性病害方面具有独特的优越性。

我国早期修建的水泥路面,整体结构偏薄弱,土基基层压实不足是一个典型的问题。通常情况下,旧水泥混凝土路面的顶面弯沉值都比较小,但损坏严重,特别是板底脱空比较严重和

断板比较多的地段,弯沉值就比较大且弯沉大的点比较多,路段中破碎、沉陷随处可见,板底脱空也几乎是100%,如果采取常规的修补破碎板、板底压浆等方法处理,是无法使整个旧路体系达到稳固状态的,况且造价很高、耗时较长,最好是采取彻底的处理措施,冲击压实技术正好实现这种目标。对这种情况,利用冲击压实技术最为适宜。因此,采用冲击碾压改建技术在这一方面具有独特优势。在对有结构性病害的水泥混凝土路面进行修复时,土基和基层的压实程度才是处理结构性病害的指标。

(3)适用范围及注意事项

虽然比真正重建道路的工程成本低,但碎石化处理、冲击碾压破碎都还是混凝土路面重建的一种。旧混凝土路面首先应该考虑修缮复原、重新铺面两种修复方法或打裂压稳。如果混凝土路面具有良好的结构承载力,不应该首先考虑采用碎石化和冲击碾压破碎处理,因为这两种技术毕竟是将混凝土路面整个结构给予毁坏。

旧混凝土路面有下面一种或几种类型的损坏时,可以考虑采用现场碎石化和冲击碾压破碎处理加加铺层的处理方法[]:

①混凝土面板有严重的D形裂缝。D形裂缝是当某些骨料处于饱和状态,经冰冻,膨胀,导致破坏开裂。

②混凝土路面有严重的碱骨料反应的情形。碱骨料反应中有胶体产生,吸收水分造成膨胀(碱胀),进而开裂而降低混凝土的耐久性。

③受严重冻融破坏的混凝土路面。冻融破坏一般发生在没有加气的混凝土中。如果气孔体积或者气孔间距不适当,混凝土在受冻时会膨胀开裂。这一过程可持续几年会使混凝土路面破坏严重。

④混凝土路面板有大于10%的修补和严重连续不断的损坏。

⑤路面失去结构承载力。

另外美国沥青学会建议对于钢筋混凝土路面,建议采用现场碎石化处理。

即使候选路面满足上述一项或几项条件还要考虑环境及路面断面几何尺寸变化的影响。

最后对于用何种再铺面,即仍然用混凝土再铺面还是沥青混凝土再铺面,还是应该进行使用寿命周期费用分析。其中要考虑第一次建设费用,分期施工的费用,设计使用寿命,养护费用,残留价值等等。分析方法可采用AASHTO或国内的路面设计概要中的分析方法。美国沥青学会给出现场碎石化加沥青加铺层与其他两种方法首期施工费用的比较口:

碎石化处理并加25cm沥青混凝土加铺层每平方米为20~28美元。直接加铺25cm非结合的混凝土加铺层每平方米为31~43美元。去除原有损坏混凝土路面板,铺装30cm混凝土每平方米为41~55美元。但是,考虑到混凝土加铺层的寿命一般在25年,而沥青混凝土加铺层的寿命在10至15年,所以哪种加铺层方法更为经济,要进行寿命周期费用分析。为了达到预期的技术和经济效果,与任何修复技术或现场再生技术一样,一定要对任何候选的旧有路面进行工程的前期评估以确定是否适合破碎化处理[]。如果认为可行,对于沥青加铺层或混凝土加铺层的厚度要进行设计计算。因为破碎化后的混凝土碎块,虽然被当作底基层处理,但是,在整个破碎过程中,从来没有考虑混凝土碎块集配和密实度的问题。所以其加铺层设计与通常的加铺层设计有所不同。

对于冲击碾压改建还要考虑到对周围建筑物和公路地下构造物的冲击影响,要报证足够的安全距离。另外还要考虑到雨季施工对于路基的影响和路面标高的限制。

(4)基于费用分析的工艺选择步骤:

①获得项目信息;

②确定旧路路况条件;

③病害成因分析;

④得出可行的对策;

⑤选择最优的养护方法;

⑥进行工程和经济费用分析;

⑦提出最优化设计。

以上在进行过程中,可以对同一工程,分别按照不同路况情况,选择不同的改造养护修复方法,基于各种改建方法、加铺路面结构形式的长期性能观测结果,进行全寿命费用分析,最后确定最优的养护方法。

可以看到,病害调查与成因分析、加铺路面的长期使用性能是确定最终对策的关键环节。

而各种加铺路面的长期性能研究在我国还是一个弱项,在以后应该加强。

总结以上,给出针对加铺改建的各工艺适用范围如表10.7。

水泥混凝土路面改造工艺适用范围和选择表10.7

​四川成都水泥混凝土路面改造工艺适用范围和选择

续表

​四川成都水泥混凝土路面改造工艺适用范围和选择

二、小结

总结这3种工艺,施工工期短,不需要全封闭交通,既降低了维修成本,又做到了就地取材和旧水泥混凝土路面的再生综合利用,因而具有非常重要的环境保护意义和明显的社会经济效益,值得在国内推广应用。

我国早期修建的水泥混凝土路面,整体结构偏薄弱,很多地区的水泥路面典型病害就是由于土基基层压实不足带来的问题。而采用冲击碾压的办法,则可以对旧路路基基层进行补充压实,而且施工技术简单,经破碎压实后的水泥块保留在原来的地方作为垫层或基层的一部分来用,通过将破碎的混凝土块形成强度高的路面底基层,在处理此类病害方面表现出独特的优越性。另外冲击压路机还可以一机多用(打裂压稳、冲击破碎压实、冲击压实路基)。因此,可以预见,冲击碾压技术在我国的公路工程中的应用必定会进一步迅速发展。

目前打裂压稳和碎石化的机械设备和路面修复改建方法在我国还处于引进阶段。虽然这两种技术施工费用比冲击碾压破碎技术高,但工作效率更高,特别是对周围建筑物和公路沿线构造物动力影响较小,在居民聚集区更具适用性。另外,随着道路冲击碾压改建的完成,旧路质量会越来越好,路面高程也不可能一味加高。因此,可以预见今后水泥混凝土的骨料再生技术、打裂压稳技术会逐渐发展起来。发展多种改建方式,综合选择是未来公路改建发展的必然趋势。


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