微裂式破碎技術(shù)在水泥混凝土路面改造中的應(yīng)用

崔革　閆戰(zhàn)磊　魯銀亮

摘 要：對于舊的水泥混凝土路面來講，在改造的過程中，需要對其綜合狀況進(jìn)行調(diào)查，制定出合適的施工方案，加強(qiáng)整個施工過程的控制，保障工程的最終質(zhì)量?；诖?，本文對微裂式破碎技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：高速公路;水泥路面;改造工程;路面破碎技術(shù)

水泥混凝土路面因其強(qiáng)度高、抗滑耐久、工程造價低等優(yōu)良性質(zhì)而被廣泛應(yīng)用于世界各地。在我國，水泥混凝土路面被應(yīng)用于各個等級路面，從高速公路到村道、鄉(xiāng)道，皆以水泥混凝土路面為主要路面形式，但隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，日益增加的交通量以及層出不窮的超載、重載車輛對水泥混凝土路面造成了極大損傷，使水泥混凝土路面頻繁出現(xiàn)早期裂縫、坑洞、板底脫空、唧泥、板塊斷裂等病害，嚴(yán)重降低了水泥混凝土路面的使用性能，極大縮短了其服役壽命，同時造成車輛行駛的舒適性不佳，道路安全存在隱患。為節(jié)約能源，研究人員在舊水泥混凝土路面碎石化再生技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，提出了微裂式破碎技術(shù)，該類技術(shù)有效解決了破碎層難以壓實(shí)的問題，同時使得上下層位間緊密結(jié)合，從根本上解決了舊水泥混凝土面板板底脫空問題，避免了反射裂縫對新路面的危害，同時微裂式破碎技術(shù)減小了加鋪層厚度，降低了工程造價，經(jīng)濟(jì)效益尤其顯著。

1 工程概況

某二級公路設(shè)計速度80km/h，路線全長8.9km，路面結(jié)構(gòu)形式為：26cm水泥混凝土+18cm石灰穩(wěn)定土+18cm石灰穩(wěn)定土，路面寬度為16m，路基寬度為20m。自該道路通車運(yùn)營以來，交通量大幅上升，舊路面在行車荷載與環(huán)境因素的共同作用下發(fā)生脫空、板角斷裂、破碎板等病害，嚴(yán)重影響行車安全，研究決定采用微裂化破碎技術(shù)對K56+462—K57+057路段原路面進(jìn)行改造。

2 舊路調(diào)查

2.1 路面狀況評價

通過路面檢測車輛與人工調(diào)查相結(jié)合的方式，對該二級公路路面病害與損壞情況進(jìn)行調(diào)查，進(jìn)而計算路面破損率（DR）與路面損壞狀況指數(shù)（PCI）。舊路路面破損狀況嚴(yán)重，路況評定等級均為“次”。全路段破碎板、坑槽、板角斷裂等病害較為嚴(yán)重，使路面平整性較差。此外，通過進(jìn)一步檢測發(fā)現(xiàn)，多處水泥面板存在脫空現(xiàn)象，嚴(yán)重影響道路通行能力。

2.2 路面改造方案

針對該二級公路病害類型，通過路面設(shè)計軟件驗(yàn)算各結(jié)構(gòu)層彎沉值與層底最大拉應(yīng)力，最終決定采用的新路面結(jié)構(gòu)形式為：3cmAC—10+瀝青黏層+4cmAC—16+熱瀝青封層+18cm水泥穩(wěn)定碎石+微裂式碎石化再生層。由于試驗(yàn)路段水泥面板經(jīng)微裂化破碎后，其表面平整性較差，因此在瀝青結(jié)構(gòu)層與再生層之間加鋪一層水泥穩(wěn)定碎石作為補(bǔ)強(qiáng)調(diào)平層。

3 施工質(zhì)量檢測

3.1 室內(nèi)性能試驗(yàn)

（1）力學(xué)性能。采用無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)對水泥穩(wěn)定碎石層的力學(xué)性能進(jìn)行評價，具體試驗(yàn)操作參照《公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》（JTGE51—2009）中試驗(yàn)方法?！豆仿访婊鶎邮┕ぜ夹g(shù)細(xì)則》（JTGTF20—2015）中規(guī)定水泥穩(wěn)定土用作高速公路或一級公路時的7d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度值應(yīng)在3～5MPa之間，由相關(guān)數(shù)據(jù)可知，該水泥穩(wěn)定碎石層7d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度值滿足規(guī)范要求，可見其力學(xué)性能良好。

（2）抗凍性能。由于該試驗(yàn)段所處地區(qū)冬季寒冷，溫度可達(dá)-5℃以下，故需對水泥穩(wěn)定碎石加鋪層的抗凍性能進(jìn)行檢測，試驗(yàn)方法參照《公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》（JTGE51—2009）中相關(guān)試驗(yàn)方法。水泥穩(wěn)定碎石層7d殘留強(qiáng)度比大于100%，而28d殘留強(qiáng)度比低于100%。該類現(xiàn)象主要是由于養(yǎng)護(hù)7d后水泥還未完全水化，故其強(qiáng)度略有增加;養(yǎng)護(hù)28d后，水泥水化反應(yīng)完成，其強(qiáng)度基本形成，凍融后其強(qiáng)度有所降低，故殘留強(qiáng)度比低于100%。水泥穩(wěn)定碎石層的28d殘留強(qiáng)度比可達(dá)到93.3%，其強(qiáng)度損失率較小，滿足當(dāng)?shù)乜箖鲂孕枨?，可見其抗凍性良好?/p>

（3）抗沖刷性能。采用沖刷試驗(yàn)對水泥穩(wěn)定碎石層的抗沖刷性能進(jìn)行評價，具體試驗(yàn)操作參照《公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》（JTGE51—2009）中的試驗(yàn)方法。水泥穩(wěn)定碎石的沖刷總量隨著沖刷時間的增大而增大，但各時間點(diǎn)沖刷分量卻逐漸降低;水泥穩(wěn)定碎石試件的沖刷質(zhì)量損失穩(wěn)定在0.15%上下，可見其抗沖刷性能良好。

3.2 室外性能檢測

采用微裂式破碎技術(shù)對試驗(yàn)段舊水泥混凝土路面進(jìn)行處理后，于破碎層上加鋪水泥穩(wěn)定碎石層，為對其施工質(zhì)量進(jìn)行評價，本文采用灌砂法對其密實(shí)度進(jìn)行檢測，具體檢測方法參照《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》（JTGE60—2008）中相關(guān)試驗(yàn)方法，每隔100m對路基的左側(cè)點(diǎn)位檢測一次，檢測出水泥穩(wěn)定碎石基層干密度后計算其壓實(shí)度。水泥穩(wěn)定碎石基層的壓實(shí)度普遍高于規(guī)范要求值98.0%，可見由微裂式破碎技術(shù)施工工藝所碾壓成型的水泥穩(wěn)定碎石加鋪層易于壓實(shí)，其壓實(shí)度滿足規(guī)范要求。

3.3 加鋪層性能檢測

在舊水泥路面改造完成后，對試驗(yàn)路段加鋪層瀝青路面的破損率（DR）與平整度進(jìn)行跟蹤檢測。該二級公路經(jīng)改造重鋪后，新瀝青路面行車舒適性較好。此外，新路面在開放通車1年后，依然能維持較好的路用性能，未產(chǎn)生嚴(yán)重的破碎與病害。新鋪筑的瀝青路面破損率與平整度隨通車時間的增加而上升，通車一年后最大路面破損率與平整度分別為1.29%與1.58mm，表明舊路改造方案合理且微裂化破碎施工效果良好，水泥穩(wěn)定碎石補(bǔ)強(qiáng)調(diào)平層有效避免了舊路面結(jié)構(gòu)的不平整性傳遞到新瀝青路面結(jié)構(gòu)中。此外，微裂化處治技術(shù)有效治理了舊路結(jié)構(gòu)各種病害，從而使新鋪筑的瀝青路面具有良好的路用性能及耐久性。

4 結(jié)語

舊水泥路面微裂化破碎施工工藝的要點(diǎn)較多，在應(yīng)用的過程中，需要把握這項(xiàng)技術(shù)的特點(diǎn)，將理論與實(shí)踐相互聯(lián)系，跟蹤檢測新老路面的破損率與平整度等。在此基礎(chǔ)上，制定出完善的施工方案，使用性能最佳的原材料，綜合考慮環(huán)境因素、施工因素與人員因素等，發(fā)揮出路面的綜合性能，實(shí)現(xiàn)更大的經(jīng)濟(jì)效益。

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