微裂式破碎技术在水泥混凝土路面改造中的应用

崔革　闫战磊　鲁银亮

摘 要：对于旧的水泥混凝土路面来讲，在改造的过程中，需要对其综合状况进行调查，制定出合适的施工方案，加强整个施工过程的控制，保障工程的最终质量。基于此，本文对微裂式破碎技术的应用要点进行了详细分析，以供参考。

关键词：高速公路;水泥路面;改造工程;路面破碎技术

水泥混凝土路面因其强度高、抗滑耐久、工程造价低等优良性质而被广泛应用于世界各地。在我国，水泥混凝土路面被应用于各个等级路面，从高速公路到村道、乡道，皆以水泥混凝土路面为主要路面形式，但随着经济发展，日益增加的交通量以及层出不穷的超载、重载车辆对水泥混凝土路面造成了极大损伤，使水泥混凝土路面频繁出现早期裂缝、坑洞、板底脱空、唧泥、板块断裂等病害，严重降低了水泥混凝土路面的使用性能，极大缩短了其服役寿命，同时造成车辆行驶的舒适性不佳，道路安全存在隐患。为节约能源，研究人员在旧水泥混凝土路面碎石化再生技术的基础上进行改进优化，提出了微裂式破碎技术，该类技术有效解决了破碎层难以压实的问题，同时使得上下层位间紧密结合，从根本上解决了旧水泥混凝土面板板底脱空问题，避免了反射裂缝对新路面的危害，同时微裂式破碎技术减小了加铺层厚度，降低了工程造价，经济效益尤其显著。

1 工程概况

某二级公路设计速度80km/h，路线全长8.9km，路面结构形式为：26cm水泥混凝土+18cm石灰稳定土+18cm石灰稳定土，路面宽度为16m，路基宽度为20m。自该道路通车运营以来，交通量大幅上升，旧路面在行车荷载与环境因素的共同作用下发生脱空、板角断裂、破碎板等病害，严重影响行车安全，研究决定采用微裂化破碎技术对K56+462—K57+057路段原路面进行改造。

2 旧路调查

2.1 路面状况评价

通过路面检测车辆与人工调查相结合的方式，对该二级公路路面病害与损坏情况进行调查，进而计算路面破损率（DR）与路面损坏状况指数（PCI）。旧路路面破损状况严重，路况评定等级均为“次”。全路段破碎板、坑槽、板角断裂等病害较为严重，使路面平整性较差。此外，通过进一步检测发现，多处水泥面板存在脱空现象，严重影响道路通行能力。

2.2 路面改造方案

针对该二级公路病害类型，通过路面设计软件验算各结构层弯沉值与层底最大拉应力，最终决定采用的新路面结构形式为：3cmAC—10+沥青黏层+4cmAC—16+热沥青封层+18cm水泥稳定碎石+微裂式碎石化再生层。由于试验路段水泥面板经微裂化破碎后，其表面平整性较差，因此在沥青结构层与再生层之间加铺一层水泥稳定碎石作为补强调平层。

3 施工质量检测

3.1 室内性能试验

（1）力学性能。采用无侧限抗压强度试验对水泥稳定碎石层的力学性能进行评价，具体试验操作参照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTGE51—2009）中试验方法。《公路路面基层施工技术细则》（JTGTF20—2015）中规定水泥稳定土用作高速公路或一级公路时的7d无侧限抗压强度值应在3～5MPa之间，由相关数据可知，该水泥稳定碎石层7d无侧限抗压强度值满足规范要求，可见其力学性能良好。

（2）抗冻性能。由于该试验段所处地区冬季寒冷，温度可达-5℃以下，故需对水泥稳定碎石加铺层的抗冻性能进行检测，试验方法参照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTGE51—2009）中相关试验方法。水泥稳定碎石层7d残留强度比大于100%，而28d残留强度比低于100%。该类现象主要是由于养护7d后水泥还未完全水化，故其强度略有增加;养护28d后，水泥水化反应完成，其强度基本形成，冻融后其强度有所降低，故残留强度比低于100%。水泥稳定碎石层的28d残留强度比可达到93.3%，其强度损失率较小，满足当地抗冻性需求，可见其抗冻性良好。

（3）抗冲刷性能。采用冲刷试验对水泥稳定碎石层的抗冲刷性能进行评价，具体试验操作参照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTGE51—2009）中的試验方法。水泥稳定碎石的冲刷总量随着冲刷时间的增大而增大，但各时间点冲刷分量却逐渐降低;水泥稳定碎石试件的冲刷质量损失稳定在0.15%上下，可见其抗冲刷性能良好。

3.2 室外性能检测

采用微裂式破碎技术对试验段旧水泥混凝土路面进行处理后，于破碎层上加铺水泥稳定碎石层，为对其施工质量进行评价，本文采用灌砂法对其密实度进行检测，具体检测方法参照《公路路基路面现场测试规程》（JTGE60—2008）中相关试验方法，每隔100m对路基的左侧点位检测一次，检测出水泥稳定碎石基层干密度后计算其压实度。水泥稳定碎石基层的压实度普遍高于规范要求值98.0%，可见由微裂式破碎技术施工工艺所碾压成型的水泥稳定碎石加铺层易于压实，其压实度满足规范要求。

3.3 加铺层性能检测

在旧水泥路面改造完成后，对试验路段加铺层沥青路面的破损率（DR）与平整度进行跟踪检测。该二级公路经改造重铺后，新沥青路面行车舒适性较好。此外，新路面在开放通车1年后，依然能维持较好的路用性能，未产生严重的破碎与病害。新铺筑的沥青路面破损率与平整度随通车时间的增加而上升，通车一年后最大路面破损率与平整度分别为1.29%与1.58mm，表明旧路改造方案合理且微裂化破碎施工效果良好，水泥稳定碎石补强调平层有效避免了旧路面结构的不平整性传递到新沥青路面结构中。此外，微裂化处治技术有效治理了旧路结构各种病害，从而使新铺筑的沥青路面具有良好的路用性能及耐久性。

4 结语

旧水泥路面微裂化破碎施工工艺的要点较多，在应用的过程中，需要把握这项技术的特点，将理论与实践相互联系，跟踪检测新老路面的破损率与平整度等。在此基础上，制定出完善的施工方案，使用性能最佳的原材料，综合考虑环境因素、施工因素与人员因素等，发挥出路面的综合性能，实现更大的经济效益。

参考文献：

[1]谢文凯.旧水泥路面微裂破碎技术对沥青加铺层力学行为影响研究[D].西安：西安建筑科技大学，2018.

[2]宋俊伟.旧水泥混凝土路面微裂式破碎再生技术与工程应用研究[J].公路交通科技（应用技术版），2016，12（04）：73-74.

[3]李会安.微裂均质化处治再生技术的工程应用及控制要点[J].山西建筑，2018，44（34）：151-152.