浅谈旧水泥混凝土路面板处理方案

潘欣虹,郑东明

(1.黑龙江省收费公路管理局;2.齐齐哈尔农垦分局交通局)

水泥混凝土路面在长期使用过程中,不可避免地会出现路面破损、断裂、板底脱空以及基层松散等各种病害,对于旧水泥混凝土路面板的病害处理,根据旧水泥混凝土路面板的病害状况,可采取以下几种处理方案:(1)对旧路面板切缝、灌缝。(2)对旧路面板局部换板、压浆。(3)对旧水泥混凝土板块打裂压稳。(4)对旧水泥混凝土板块碎石化。对旧路面板切缝、灌缝属于预防性养护内容,不具体阐述,重点阐述后面三种处理方案,处理完后加铺沥青面层。

原路面的整体状况还算良好,但有少量板块存在脱空或较严重断板而使路面的行驶品质难以满足道路使用者对路面行驶舒适性或安全性要求的情况。此种情况下采用对旧旧路面板局部换板、压浆。此种方案的优点为能较充分的利用原有路面的剩余结构强度,旧水泥混凝土路面板可提供稳定、坚实的基层,而沥青混凝土路面可提供一个摩阻系数较高、平整度好的面层,大大改善路面的使用性能。缺点为旧混凝土路面的接缝与裂缝处不能承受剪应力和拉应力,所以在温度应力和荷载应力重复作用下,沥青加铺层的相应位置上就易受到损伤,产生反射裂缝,产生反射裂缝后,水分很容易进入路面内部结构而产生剥落,同时诱发裂缝的扩展,加速路面性能的恶化。

原路面存在较大量的断裂板,采用灌浆、换板等方案对原路面进行维修处治已不经济的情况下,可采用对旧水泥混凝土板块打裂压稳方案。将旧水泥混凝土路面板破碎稳固处理后可减小板的水平位移,消除产生反射裂缝的温度应力,还能使混凝土块与块之间形成嵌锁,保持住水泥混凝土路面原来具有的大部分结构强度,旧水泥混凝土路面经碎块稳固处理后可为其上的加铺层提供较好的支撑。打裂压稳一般要求 75%以上的面板打成不规则开裂,打裂后的板块大小为 0.4～0.8m。打裂压稳采取两种工艺:(1)打裂压稳一般采用板式冲击锤打裂设备,装备有宽度为2.5m宽的板式冲击锤,锤头重 5 t,提升高度可从 0～2.5m自由调节,具备足够的能量使混凝土路面产生深度的开裂;设备冲击破碎间距可根据需要在 1m以内任意调节,打裂压稳技术将破碎与压实由两台设备完成,板式冲击锺冲压 1次即可完成破碎,故破碎效率比较高,其破碎速度约为 400～500m/h。板式冲击锤工作时对路面板没有水平作用力且对基层破坏较小,处理后小板块紧密嵌挤,板体稳定,强度损失小。破裂后裂纹分布均匀且以横向较多,解决反射裂缝更加有效。(2)采用兰派冲击压实机震裂,冲击压实机是利用多边形钢轮行走时反复升落,将巨大的冲击能量作用于地面,与普通振动压路机的自振式高频低幅不同,它具有低频、高振幅动力特性。该方案的优点为旧板块打裂后一般仍具有较高的剩余强度,破碎板之间形成集料嵌锁,有一定的传荷能力,减小板块的尺寸效应,延缓反射裂缝的产生。一般不需要结构补强,因而可以适当减小加铺层的厚度。缺点为打裂压稳技术的要点在于使每块板都贴到基层上而不产生松动,但从以往工程经验看,施工中压稳控制存在难度,由于很难使每块板都贴到基层,加铺路面结构层后,车辆荷载作用造成板块的松动,很快造成路面结构层的开裂,水分的浸入最后造成整个结构层的松散。由于混凝土破碎后尺寸仍比较大,因此仍有出现反射裂缝的可能,但不会短时间内出现,即存在反射裂缝的隐患。打裂压稳的冲击力很大,对周围的房屋安全影响很大。

原旧水泥混凝土路面出现了严重的损坏,如大量错台、翻浆和角隅破坏,原水泥混凝土板块已经没有修复或利用可能的情况下可采用对旧水泥混凝土板块碎石化。路基材料损坏太严重,不能承受破碎路面负荷的地区不宜采用;地下水位较高,路基积水的路面,以及路基中含有较湿的粘土和混入泥沙的粘土地区不宜采用。水泥混凝土路面碎石化处理技术,就是采用破碎机将水泥混凝土路面破碎成混凝土块,其中表面部分最大尺寸不超过 7.5 cm,中间部分不超过22.5mm,底部部分不超过 37.5mm。碎石化一般采用多锺头破碎机和 Z型压路机组合完成。多锺头破碎机是由两部分组成,前半部分为动力系统、柴油发动机及液压传动装置;后半部分为破碎系统,中间备有 2排各 3对 650 kg的锤头,两侧各有 1对 865 kg的翼锤。每对锤头提升高度可独立调节,最大提升高度为 1.3 m,重锤下落时可产生 1.38～11.1 kW的冲击能量(锤击功可以调节)。多锺头破碎机具备一次全宽破碎 4m的能力(宽度可以调节),设备工作速度一般为单车道 15 km/d。Z型钢轮压路机为单钢轮振动压路机,钢轮外包Z型钢箍并通过螺栓固定在压实轮表面。振动压路机的最小毛重不低于 9 t,该压路机主要用于多锺头破碎机破碎混凝土后的补充破碎及压实。该方案的优点为碎石化技术防止反射裂缝的效果比打裂压稳、震裂压稳及增加应力缓冲层等技术更为有效;破碎并压实的混凝土路面是由破碎混凝土块组成的紧密结合、内部嵌挤、高密度的材料层;施工简便迅速,每小时破碎面积为1 600m2;多锤头破碎机碎石化施工时,冲击力相对较小,一般不会影响到项目沿线周围的房屋安全。缺点为碎石化后的水泥混凝土板块具有不均匀性,可能会存在承载力不足;相对于旧板利用、旧板打裂压稳工艺,碎石化后水泥混凝土板的整体强度衰减最多,可能需要基层补强。

在设计过程中,要结合设计项目的旧路状况,把几种方案进行经济比选,最终确定改造方案。