公路施工与管理作业水泥路面再生.doc

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1、水泥混凝土路面的再生技术研究摘 要 水泥混凝土路面作为高级路面的重要形式之一，具有强度高、经久耐用、养护费用低等优点，在我国修筑里程已超过17万公里，产生了巨大的社会效益与经济效益。目前，我国水泥混凝土路面正处于维修高峰期，形成原因很多，但是一旦开始出现局部损坏，若维修不及时，会引起极其严重的后果，这已被广大公路界人士所认识。近年来，在水泥混凝土路面修复技术的研究很多，涉及的方面较广，多与结合实际的工程实例展开应用研究。本文搜集的资料包括：介绍国内外在水泥混凝土路面修复方面的研究现状，重点研究旧水泥混凝土路面的修复的三种形式即：修缮复原、加铺层和重建。修缮复原主要是对水泥混凝土路面一般病害如裂

2、缝、接缝、脱空、断板等处理方法；加铺层是在旧水泥混凝土路面上加铺沥青层，以改善路用性能，提高路面服务水平，包括设计与施工技术；重建是对水泥混凝土路面进行破碎改造，并再加铺沥青层. 关键词：水泥混凝土路面，再生技术 目 录第一章 前言4 第二章 水泥混凝土路面破坏机理及预防5 第三章 旧水泥混凝土路面的修缮复原11 第四章 沥青加铺层 15 第五章 水泥混凝土路面破碎改造方案17 第六章 结论与展望23 学习体会25参考文献26第一章 前 言我国水泥混凝土路面始建于上世纪60年代中期，80年代以来，水泥混凝土路面在全国迅猛发展。总里程由1980年的1600km，飞速上升到1993年的28049k

3、m，占高级路面总里程的60%，目前，每年在建规模超过1.5万公里，预计到2005年底，我国将拥有17万多公里水泥混凝土路面。近年来，我国现有的水泥混凝土路面有相当一部分已接近或超过设计年限，有的虽未达到设计年限，由于改造建成投入使用后交通量剧增，由于荷载的反复作用和自然因素的侵蚀破坏，汽车轴载日益重型化或设计、施工等方面的原因，出现路面损坏、使用品质下降的情况。随着国民经济的发展，道路交通量剧增，汽车的日益重型化，许多早期建设的水泥混凝土路面产生了多种破损现象：结构承载能力不足、行车舒适性差、车速难以提高。由于水泥路面的鲜明特点如：施工方便、维修周期长、强度高、耐久性好扩散荷载能力强稳定性好的

4、刚性路面结构，因此在公路和城市道路建设中大量采用，因此水泥混凝土路面里程将进一步大大增加，对水泥混凝土旧路面的修复与改造工作将越来越重。自高速公路建设中运用水泥混凝土路面以来，旧水泥路面的维修工作就随之产生，对于旧混凝土路面的维修改造技术越来越受到重视，在国内外也进行了很多相关研究。虽然水泥混凝土路面具有刚度大、强度高、使用耐久和日常养护工作量小的优点，然而，由于水泥混凝土的脆性和温度敏感性，这种路面需设置各种接缝，决定了水泥混凝土路面的行车舒适性比沥青混凝土路面差，并且损坏后修复十分困难等缺点。1.1 国内研究现状及发展动态对于水泥混凝土路面的病害与评价，在公路养护技术规范（JTJ 073-

5、96）和新的行业标准公路水泥混凝土路面养护技术规范中进行详细的规定，它是委托地方交通厅与专门的技术委员会对全国各地混凝土路面的状况进行调查研究，并经过实践确定的内容和方法，很好地评价水泥混凝土路面现有使用质量，并且细化道路评分标准与等级，为制定水泥混凝土路面的修复和改造提供了科学的决策依据，避免旧混凝土路面维护的盲目性。七五期间，国家No.025课题我国水泥混凝土路面发展对策及修筑技术研究第五分题旧水泥混凝土路面维修技术研究中，仅对维修材料进行了试验研究，目前尚未进入实用性阶段，强度评定、脱空板处理、补强层设计与施工等许多研究尚待深化。我国现行规范对旧水泥混凝土路面上加铺水泥混凝土或钢纤混凝土

6、的设计做出了规定，但对于国外已广泛应用的旧水泥混凝土板上加铺沥青类结构层结构方面还没有设计方法，许多工程实践只是依靠技术人员的经验。因此，开展对旧水泥混凝土路面维修技术与沥青加铺层设计及施工方法研究，具有深刻的工程意义和广阔的应用前景。1.2国外研究现状及发展动态国外发达国家水泥混凝土路面修筑历史较长，在欧美国家高速公路网中，水泥砼面板总量占50左右，但大多数水泥砼路面达到了设计要求，特别是德国、比利时等国家的水泥砼路面表现出了非常卓越的长期使用性能，这与其路面修复技术是分不开的。早在六十年代他们便开始对其维修技术进行研究。随着交通量的增长及交通组成的不断变化，其路面结构也不断得到完善，对旧水

7、泥混凝土路面评价与结构维修技术的研究持续至今。 美国等发达国家一直对使用沥青加铺层技术补强旧水泥混凝土路面情有独钟，就是因为加铺沥青层具有提高路面结构的承载能力和恢复旧混凝土路面表面功能两大作用。通过大量试验路研究，各国分别提出了相应的沥青加铺层罩面设计方法，比较有代表性的有AI、AASHTO、ARE、Ta法等，使旧水泥混凝土路面沥青加铺层的设计方法不断得到完善和发展。但国外的这些经验法与我国传统的理论法相差较大，不能照搬套用，只能在理论分析的基础上参考借鉴。1.3 研究现状分析及存在问题1.3.1 水泥混凝土路面破损与其施工质量有关近年来，我国一直处于高速公路快速发展时期，现在城市道路和农村

8、公路建设又掀起热潮，在公路建设中，水泥混凝土路面由于其优点被大量采用，我国的水泥混凝土路面里程急剧增长。由于长期在公路建设中，对施工质量的监控存在着薄弱环节，对相关的技术标准及要求没有严格执行，加上超载超重车辆较多，对水泥路面板块具有极大的破坏性，所以很多水泥混凝土路面还没有到设计年限就已经开始大面积损坏，给公路运输业带来很大影响，例如行车安全性、舒适性、经济性。同时也增加了养护维修费用。所以要从建设源头上进行控制，确保建设时能严格按照设计要求，按施工技术规范要求操作，保证水泥混凝土路面的施工质量，并对交通流和交通车辆进行有效管理，延长水泥混凝土路面的使用寿命。特别突出问题是，对目前水泥路面改

9、善使用的各种方法的运用上，在基本方案的确定上，缺乏合理的选用和完善的设计方法。以致于造成方案不当，达不到修复的目标，因此必然造成资金和财力的浪费，并且带来不良的社会影响。1.3.2 水泥混凝土路面的修复应以其评价结果为标准水泥混凝土路面进行修复改造应首先对其路面现状进行专业的评价，以确定其现有使用质量等级，然后根据规范来确定其目前状况应采用小修保养、中修、大修、改造中的哪一种养护对策，或者是进行对个别病害如板底脱空、唧泥、裂缝进行维修处理，还是进行罩面或者加铺沥青面层，以及选择混凝土重铺的措施。目前多数研究只是针对单一的处理方法进行研究论述，和评价指标体系联系不大。第二章 水泥混凝土路面的破坏

10、机理及预防2.1水泥混凝土路面病害成因探析混凝土路面由于施工、养护、行车及环境等因素影响，路面易出现断裂、碎裂、唧泥、错台、拱起、沉陷等损坏，其损坏很大程度上是由于水渗入路面基层，强度降低，加上板下一旦有水渗入就很难排出，在重载车辆轴载的频繁作用下，易形成级配碎石层的再次压缩，产生竖向位移，底基层压缩变形发射到基层，使得基层产生断裂并随之下沉，导致基层与面板之间形成间隙，从而使混凝土路面丧失了部分支撑，产生断板，板块间的约束减弱，单板承受的荷力加大，填料缝在较大的竖向位移反复作用下，逐渐与混凝土面板脱离，丧失封水性能形成雨水下渗，渗入的地表水在车辆荷载作用下产生较大的动水压力，侵蚀路面基层，使

11、得基层细粒料与水共同渗出，产生了唧泥和板角断裂。同时，由于路面接缝处仅有部分有传荷能力，接缝的传荷能力逐渐减弱，最终导致错台。而错台的发生又加大了板块的冲击荷力，使级配碎石层产生了更大的压缝变形，逐渐发展为板体下沉、断板，进而发展到破碎。为适应社会对公路交通快速、安全、舒适、便捷的需要，对路面损坏的概念已从单纯的结构性破坏扩展到舒适性、安全性等功能性破坏。水泥混凝土道路面板的破坏按此标准概括起来有如下几种主要类型。（1）横、斜向裂缝；（2）角隅断裂；（3）交叉网裂；（4）唧泥、冒水；（5）纵向裂缝；（6）错台；（7）沉陷；（8）拱起、胀起；（9）胀逢、假缝、接缝冲击振动；（10）骨料外露。其中

12、（1）项-（6）项损坏属于结构性破坏；（7）项-（10）项为功能性破坏；除（8）项-（10）项外，其余各项均与支承条件相关。2.2接缝处破坏病害分类接缝处是混凝土板体的应力分布比较集中的地方，是最容易引起破坏的部位。初期的病害主要是集中在接缝处的破坏，接缝处的破坏可分为:错台、拱起、板块活动和唧泥、填缝材料的破坏等。2.2.1错台 错台现象常常与唧泥现象、填缝料丧失、路基的不均匀变形等密切相关。一方面，填缝料的丧失，会造成路面水的渗入，在车辆荷载的作用下，产生唧泥，随着唧泥的连续不断发生，路基游离土被不断带走，路基表面标高不断降低，产生错台。另一方面，路基若处理不好，如压实程度不一致，则会随着

13、通车时间的增长，不均匀沉降和变形也会增加，也可产生错台。错台的特点是横向接缝两侧路面板出现了竖向相对位移h，错台根据形成台阶的高度又可分为几种情况： 轻度错台一接(裂)缝两边路面形成的台阶高度小于10mm； 中度错台一接(裂)缝两边路面形成的台阶高度小于10-15mm； 严重错台一接(裂)缝两边路面形成的台阶高度大于15mm。2.2.2 挤碎和拱起在横向接缝、特别是胀缝两侧数十厘米范围内，由于胀缝内的滑动传力杆位置不正确、滑动端的滑动功能失效、施工时胀缝内部有混凝土搭连、使用期间胀缝内落入坚硬杂屑等原因，阻碍了板的伸长，使混凝土在膨胀时受到较高的挤压应力，当该应力超过混凝土的抗剪强度时，板即发

14、生剪切挤碎。混凝土板在受热膨胀而受阻时，某一接缝两侧的板突然向上拱起。这是由于混凝土板收缩时缝隙张开，填缝料失效，坚硬碎屑等不可压缩材料塞满缝隙，在板在膨胀时产生较大的压应力，从而出现纵向压曲失稳。2.2.3脱空、板块活动和唧泥唧泥是在车辆荷载作用下，板下基层的细粒材料从接缝或裂缝处与水一同喷出，致使板体与基础逐步脱空，并在接缝或裂缝附近常有污迹存在;脱空是面板与基层之间存在一定的间隙，脱空往往伴随唧泥的发生和发展而出现，水泥混凝土路面唧泥损坏严重，甚至影响到正常交通运输的运营，造成较大的经济损失和社会影响。2.2.3.1唧泥产生的原因水泥混凝土路面唧泥是在车辆荷载作用下，面板接缝、裂缝和板边

15、下部产生的水和细粒土混合物的强制性位移造成的。它的产生原因是水泥面板直接铺筑在细粒高缩性土和易冲刷的基层上产生的，唧泥往往是错台、断板、接缝附近断板等病害的诱因。2.2.3.2 水泥混凝土路面唧泥损坏机理 水泥混凝土路面在凝结硬化过程中具有较大的干缩变形和温缩变形，从而要求混凝土路面设置间距很密的胀缝、缩缝及符合施工要求的施工缝。以上所必须设置的接缝(缩缝、胀缝、施工缝)，加上施工期或使用期所产生的各种裂缝，毫无疑问成为路面最薄弱、最易损坏的部位。尽管这些部位均经填缝料处理，但目前的填缝料使用期都较短，23年后都不同程度地出现渗水现象，雨水通过接缝、裂缝及板边缝隙渗入板底，在车辆动荷载的反复作

16、用下，形成高压水流，在板底接缝、裂缝及板边高速流动，对基层顶面进行冲刷，细颗粒从接缝、裂缝和板边被带到路面，泥水在负压作用下被吸入板底，如此反复，板底逐渐脱空，改变了混凝土面板原有的支承条件，造成受力状态的改变，从而产生错台、脱空、板体下沉、严重时断板，进而发展到破碎。2.2.4填缝料的失效、损坏 使用一段时间后常常会出现填缝料剥落、挤出、老化碎裂现象。填缝料的失效、损坏，接缝内逐渐被砂、石、土等填塞，阻碍了板的膨胀，从而引起板的压曲、破碎和接缝剥落等损坏。路面表面水流入基础，导致基础软化唧泥或冻胀，进而导致其它病害。2.3接缝处破坏病害的预防如上所述，唧泥现象往往是错台、脱空、断板的诱因，危

17、害是巨大的，应在设计和施工中尽量采取措施来避免和减少。笔者认为可从以下几个方面采取措施：2.3.1选择适宜的基层材料，提高基础的抗冲刷能力 水泥混凝土路面板体下存在松散细粒土是唧泥产生的内因之一，选择适宜的基层材料是杜绝唧泥现象之根本。高等级公路一般采用强度较高和抗冲刷的无机结合料或是沥青稳定粒料作基层，杜绝细粒土在基层上的应用，给混凝土面板提供均匀支撑，防止唧泥。2.3.2 加强防排水措施 路面水通过接（裂）缝或板边缝隙进入基层又无法自行排出是产生唧泥的重要原因，采用适当的路面防排水措施可大大减小唧泥现象产生的概率。2.3.3减小荷载应力以防止唧泥发展 唧泥的发展与荷载应力的大小有关，要想方

18、设法减小混凝土板接缝、裂缝及板边底部荷载应力，有利于减少唧泥的发生。加强接缝的传荷能力，将板上所承受的荷载有效地传递给相邻板，降低板底应力。可对横向接缝(缩缝、胀缝、施工缝)设置传力杆，纵向接缝(施工缝、缩缝)设置拉筋。2.3.4增大面板分块尺寸增大水泥混凝土道面板尺寸，即延长水泥混凝土道面板接缝间距。2.3.5铺设塑料薄膜部分基层顶面（接缝处）铺设塑料薄膜，防止雨水渗入基层。2.4路面板内损坏混凝土路面裂缝可分为表面裂缝、贯穿裂缝。而裂缝发生的时期又可分为初期(或早期)裂缝和使用期裂缝。早期裂缝是指水泥混凝土路面板浇筑完成后还未开放交通前出现的裂缝，早期裂缝主要是表面裂缝，使用期裂缝后期裂缝

19、实际是在行使车辆荷载的作用下，加剧应力集中而引起原有早期裂缝扩展或产生新的裂缝。2.4.1表面裂缝及机理分析 表面裂缝的产生主要是由于混凝土的收缩引起的裂缝，路面混凝土收缩主要有如下几种： 塑性收缩在水泥混凝土路面施工中发生的颗粒不均匀分层离析，实际是粗骨料从混合料中分出，集料颗粒下沉，水分向上迁移，从而形成表面泌水。表面泌水的结果，使水泥混凝土路面表面含水量增加，当混合料表面水的蒸发速度比泌水速度快时，水的蒸发面就会深入到混合料表面内，毛细水面形成凹面，产生较大的表面张力，同时固体颗粒间产生毛细管张力，促使颗粒凝集，当混凝土表面尚未充分硬化，不能抵抗这一张力时混凝土表面则出现裂缝。自收缩 水

20、泥的水化反应是质子体积缩小的反应，普通水泥中由于有较高的C3S和C3A，水化时体积变小，水化反应是吸收大量的水分，使水泥内部的水分含量降低产生收缩；水泥的水化反应是放热反应，水化初期释放大量热能，温度上升快。在水泥混凝土板中部，在水泥终凝后12h的水化温度可达到8090度(混凝土温度线膨胀系数为1 x 10-5，（即温度升高1度，每米膨胀0.01mm)，使板内部混凝土产生显著的体积膨胀，而板面外部温度和气温相近，这样板内产生较大的温度应力场。当混凝土所产生的拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时(恰巧的是混凝土的抗拉强度极低)，混凝土板就会产生裂缝。干燥收缩在混凝土浇筑的初期，水分失去后，毛细水的张

21、力加大，如果养生条件不好的，会有干燥收缩裂纹产生。2.4.2贯穿裂缝及断板的产生原因 水泥混凝土路面贯穿裂缝是指贯穿板全厚的裂缝，可分为横向裂缝、纵向裂缝、斜向裂缝、交叉裂缝、板角裂缝等，其明显特征是裂缝贯通混凝土板全厚。这些纵向、横向及斜向裂缝的发展会使水泥混凝土路面板完全折断成两块或两块以上形成断板。根据裂缝及断板发生的时间，可分为开放交通之前的断板(早期断板)和使用期断板(后期断板)。一般早期断板不多见。混凝土路面断板根据其损坏程度可分为三类:轻微断裂裂缝无剥落或轻微剥落，未封缝的裂缝宽度为3mm，已封缝的裂缝宽度不限，但封缝良好;中等断裂裂缝处有中等剥落，未封缝的裂缝宽度为325mm，

22、己封缝的裂缝无剥落或剥落轻微，但填缝料明显损坏;严重断裂裂缝处有严重剥落;未封缝的裂缝宽度大于25mm。 有的断板是在施工期间由于混凝土的初期收缩受到阻碍而产生的拉应力超过混凝土的抗拉强度而造成;有的是因为板块尺寸过大所产生的温度翘曲应力超过混凝土抗弯拉强度而引起的，也有因为车载过大、应力集中等造成的断板，也有的是路基不均匀沉降或基层不合格引起的。2.5混凝土路面裂缝的预防由于混凝土路面裂缝的产生同时受到多种因素的影响，其质量的控制也应根据气候、施工条件、水和基层状况等实行综合控制。一般应作好：2.5.1认真选择混凝土原材料 水泥 对于特重型交通，可采用早凝混凝土硅酸盐水泥、普通混凝土硅酸盐水

23、泥和道路混凝土硅酸盐水泥，但其标号必须在42.5级以上；对于中等和轻型交通，也可采用矿渣混凝土硅酸盐水泥，其标号不得低于32.5级。 骨料 采用质地坚硬、洁净的河砂或海砂，细度模数宜在2.5以上，级配应符合规范要求，砂的含泥量应控制在3%以内，其它指标符合要求。 2.5.2处理好混凝土施工质量控制 良好的混凝土质量是路面质量的保证，混凝土在制备和施工中需处理好混凝土生产控制 施工中应严格控制配比:控制好砂率、水泥用量和水灰比;混凝土的搅拌要充分，振捣要密实，出料要均匀，砼运输距离要短， 选择适宜的切缝时间施工阶段温度应力大于混凝土的抗拉强度时，会发生施工断板，形成温度收缩裂缝。为了防止施工中的

24、温度收缩裂缝，准确掌握切缝时间很重要，一般以混凝土抗压强度达到5一10MPa为适宜的切缝时间。切缝时间还与水泥的品种、气候温度、湿度有关，施工人员可凭现场施工经验用指甲在混凝土表面刻划，若出现灰白色，指甲有磨损感便可进行切缝，切缝时间可参考表1选取。表1 切缝时间参考值 昼夜平均温度(C)真空脱水混凝土切缝时间(h)一般施工混凝土切缝时间(h)540-5045-501025-3030-351518-2222-262012-1518-21258-1115-1830以上5-713-15适时进行路面锯缝，施工阶段温度应力大于水泥混凝土抗拉强度时就可能发生施工断板。分析水泥混凝土凝固过程中的抗拉强度，

25、与温度应力对比，判断发生断板的条件，最后根据温度确定最佳锯缝时机。2.5.3防止路基的不均匀沉降 对不良土质的路基，应做特殊处理方可使用。在宜黄高速公路江宜段88.5km路段内，其中膨胀土路段达48km，设计单位所采用的改良和防护方法有两种：2.5.4改良土质 将膨胀土分为强、中等、弱膨胀土三种类型，强膨胀土不能作为路基材料，予以置换；对中等及弱膨胀土需加以改良。改良方法通常是根据膨胀大小加入68%石灰。分层碾压，每层压实厚度18mm。该方法使用后效果较好，据调查和现场了解，改良后的膨胀土路段和其他非膨胀土路段在病害发生率方面基本相同。2.6水泥混凝土面板综合性断裂破坏链规律正是由于公路路面板

26、不同于别的混凝土结构，它不仅长期处于野外受风、雪、霜、雨、太阳、冰冻的季节性、偶发性、综合性侵害，同时还要经受振动力、冲击力、车辆行驶荷载、温度应力等多种内外力叠合的作用。因此板体是一个处在多重复杂应力作用的结构物。裂缝在空间上贯通后，且达到一定的宽度，地表水对板体下的基垫层及路基的水稳定性、温度稳定性会产生剧烈的破坏作用，导致板底产生冲刷、唧泥，板底出现脱空。最后在水的浸蚀下产生恶性循环，板底拉应力过大，裂缝互相贯通而使混凝土局部板体处于网裂工作状态而使局部板块沿网裂方向全面断裂，将板体切割成互不相连的小块体，使得路面板整体性结构破坏，丧失正常使用功能。图1 水泥混凝土路面板综合性断裂破坏链

27、关系示意第三章 旧水泥混凝土路面的修缮复原针对某一具体的水泥混凝土路面修复工程，应先进行调查与分析，然后从导致混凝土路面病害的主要因素上采取措施，遏制混凝土路面病害的发展势头，逐步采取处治对策，使混凝土路面路况尽快得到改善。3.1 裂缝及断板的处理及修复工艺裂缝出现的程度不同，它对混凝土路面的破坏程度也不一样，轻微的裂缝可并未引起路面的断板，但随着时间的推移和承受车辆荷载的不断累计，原先轻微的裂缝会发展和扩大，造成更为严重的影响，最终产生断板，其修补以灌缝为主。对裂缝和断板的处理，可根据其损坏程度不同而作不同的处理，一般可分为对轻微裂缝的裂缝修补、断面局部断裂时的局部修补，裂缝处有严重剥落板被

28、分割成3块以上修补，对有错台或断裂块己开始活动时的整板更换。3.1.1整板全厚置换整板更换的方法就是首先用破路机(重力式或液压式)，将断板严重的板块全部破碎，整块板予以凿除，若基层强度不足或渗水软化以及有路基不均匀沉降时，在处置好基层和路基后，再重新浇筑新的混凝土板或采用混凝土预制板块，最后用填缝料处理修补块的缝隙。为了保证处理后的板边整齐及不破坏相邻块，可采用“全切法”，即沿拟更换板块周边用锯缝机将板全厚切断。当采用重新浇筑新的混凝土板时，若采用常规材料修复或更换，则需要较长的养护期，这样将势必影响交通，因此必须采用快凝材料。并且要和基底混凝土之间有很好的相容性。3.1.2局部全厚置换板面局

29、部断裂损坏，进行小块修复时，应视板面断裂损坏的程度不同分别进行不同的修补：对于断裂轻微、裂缝有轻微剥落的，但并未贯通，可采用“浅切法”，即先划线放样，按划线范围将混凝土板面锯深4-8cm，凿除其中之混凝土使其成为长方形凹槽，必要时也可在剩余底部板上打眼插入短钢筋头，以增加新旧混凝土的整体性；清洗干净后浇筑掺入快凝剂的混凝土并养生，也可采用钢纤维混凝土。“浅切法”及表面处理法只能从表面处理，防止水渗入路面基层，无法从结构受力上予以根本解决，从病害路面的处理效果来看，“浅切法”处理后大多数会重新开裂，所以，“浅切法”的处治效果不理想。 对于轻微断裂、裂缝较宽且有轻微剥落的断板，应按裂缝两侧至少各2

30、0cm的宽度放样，按画线范围开凿成深至板厚一半的凹槽，此凹槽应与中线垂直，刷洗干净凹槽，并在其底部裂缝的两侧用冲击钻沿与中线平行方向，间距3040cm打眼贯穿板厚达基层表面，然后再清干净凹槽及孔眼，在孔眼安设高于保留板面厚度的工字型钢筋，冲击钻头直径采用30规格工字型钢筋采用螺纹钢筋制作，安设后用高标号砂浆填塞孔眼至密实，最后用与原路面相同或高一级标号的快凝混凝土浇筑至路面平齐，该方法有时也称“半切法”。 对断裂较严重、裂缝已贯通板厚且有一定缝宽的断板，可采用局部全厚修补，即在断裂两侧各数十公分宽度放样画线，用锯路机将板面全厚切开，形成凹槽，必要时对基层做出处理，然后在凹槽边缘两侧板厚中央打洞

31、，深度大于1 0cm，直径34cm，水平间距3040cm，每个洞应先将其周围湿润，插入一根直径1820mm、长度20cm的钢筋，然后用快凝砂浆填满捣实，待砂浆硬化后浇筑快凝混凝土至路面齐平，也可用钢纤维增强混凝土按此方法修补。3.1.3表面裂缝修补的材料与工艺表面裂缝虽不是结构性破坏，但裂缝的存在会造成应力集中，进而引起结构破坏，灌缝是处理表面裂缝最经济有效的办法。3.1.3.1高聚物灌缝材料对于断裂轻微、裂缝无剥落或剥落轻微、缝宽小于3cm的开裂，可采用灌入粘结剂的方法进行修补。该方法关键技术为粘结剂的类型和性能，常用的有：聚胺树脂灌缝类一为双组份，A组为多元醇和二异氛酸脂的预聚体;B组为固

32、化剂，A、B两组采用100:27比例配成聚胺脂灌缝料，其抗弯拉强度达6.5MPa，适宜于灌宽缝。它的最大优点是在潮湿界面及碱性界面处能与界面紧密结合。3.2 接缝处病害的处治和修复技术3.2.1 接缝处治技术接缝是水泥混凝土板块的薄弱部位，填缝料老化要立即更换，否则路表水会沿接缝渗入，侵蚀基层。填缝料应满足与水泥混凝土板缝壁具有较好的粘结力，当混凝土板伸缩时，填缝料能与混凝土壁粘接牢固，而不致从混凝土缝壁上拉脱具有较高的拉伸率，能随混凝土板胀缩而伸缩，而不致被拉断;耐热及耐嵌入性好，在夏季高温时，填缝料不发生流淌，砂石杂物不易嵌入，保证混凝土板伸胀不受阻；具有较好的低温塑性，在冬季低温时，不发

33、生脆裂，仍具有一定的延伸性;耐久性好，在野外恶劣的气候条件下，能在较长时间内保持良好的使用性能，不过早发生老化，施工方便，价格适中。3.2.2填缝材料的选择灌缝材料有环氧树脂类、聚氨脂与改性聚氨脂类、烯类及沥青橡胶类。环氧树脂类灌缝材料有耐热、活性高、内聚力高、粘附力强、收缩率较低等优点，但它本身延伸率低，脆性大，因此需对环氧树脂进行改性，加入低分子液体改性剂、增柔剂、增韧剂等。常用的改性环氧树脂类材料有聚硫改性环氧灌缝材料，双组分快速固化灌缝材料。水泥混凝土路面裂缝型式多样，处治时要根据具体情况采用相应的技术措施。缝宽不足0.5mm的非扩展性表面裂缝，采用压注灌浆法;局部性裂缝，且缝口较宽时

34、，采取扩缝灌浆法;对贯穿全厚的裂缝，采用条带罩面法。对裂缝宽度大于3mm的裂缝，用环氧树脂与固化剂搅拌均匀后直接灌注。3.2.3 错台处治技术 对出现错台的板块，先采用压浆调整，恢复平顺，调整后仍有高差，且错台量小于10mm，可用建筑磨平机打磨掉高出的部分或人工凿除高出部分，凿除(打磨)宽度一般为1030cm。错台量大于10mm的，在低的一侧用沥青砂或细粒式沥青碎石衬平，衬补长度按高差的12%;也可用聚合物水泥砂浆薄层修补。修补前应用钢丝刷将原路面清理干净。3.3 脱空板处治技术3.3.1 脱空板块的确定判断板块是否脱空，最直接的方法就是下雨之后上路观察看是否有泥浆唧出或接缝边缘是否有唧泥的痕

35、迹。若长时间没有下雨，这时就要采取间接的方法判断，一是人站在板块边缘，感觉重型车辆从板块上通过时是否有垂直位移;二是看相邻板之间是否有非施工原因造成的错台，如有则较低的二块一般都有脱空;三是看接缝中填缝料完好情况，如板角处相邻两条缝的填缝料都出现大量脱落，则这样的板块一般也有脱空存在。3.3.2.脱空位置及范围判断 由于板角位置是一块板中自由度最大、受力最不利的位置，因此，一般唧泥、脱空首先是出现在板角，因而对于完好的及仅有轻微或中等程度裂缝的压浆板块，只需要在填缝料已脱落或接缝处有错台的板角处钻孔、压浆即可。考虑板底的脱空一般是盆状，板块断裂后其边角位置可能已得到支承，如钻孔位置距边角太近，

36、将压不进材料且极易使压力从边角处散失，也容易造成以后边角部位的断裂，因此钻孔位置一般应距边角4060cm。然而，对于严重裂缝并伴有沉陷但沉陷量不大的板除其板角处有脱空外，裂缝位置也存在脱空，因而在裂缝处板块沉陷一侧靠近裂缝位置也应钻孔压浆。3.3.3 麻面、露骨、平整度差非结构性病害的处治技术大面积麻面、露骨、平整度差等结构性病害，常采用沥青混凝土罩面处理，处理厚度应大于2.5cm，施工应满足沥青路面施工技术规范要求，罩面前要对破碎板及整个路面进行修补和压浆处理。一般的麻面可不作处理，只对露骨严重部分作整段处理，可用聚合物砂浆作薄层处理，其配合比为水泥:砂=l:2，用J6型胶液拌和至均匀稠度，

37、在清洗干净的混凝土表面涂上IV型超早强界面剂，待稍干后，将聚合物砂浆均匀摊铺在路面上，厚度在15mm以下抹平、整形、拉纹、养生8h即可开放交通。3.4 破碎板块修补技术采取换板方式处理水泥混凝土路面严重破碎板，即挖除整块破碎板，然后浇筑水泥混凝土，板厚与原面板厚度一致，但一般不宜小于24cm，否则可采用钢筋混凝土进行修复。板角断裂等破损采用局部修补方式，即对板角断裂的部分凿除成正方形或矩形，在原板壁上加装传力杆后，在凿除位置浇筑混凝土。第四章 沥青加铺层加铺沥青层是旧水泥混凝土路面有效的补强措施之一，不仅提高了路面的承载能力，消除了原有接缝处易产生唧泥、断裂、脱空等多种病害的不利影响，同时也提

38、高了路面平整度和抗滑能力，改善了路用性能，提高了路面服务水平。4.l 国外设计方法综述美国在50年代初期以多条试验路研究为基础，提出了“混凝土道面差额”概念的沥青混凝土加铺层厚度计算方法;1981年，美国联邦航空局和美军工程兵Waterways试验中心对原有加铺层设计方法进行了验证，通过试验和调查，对原有厚度计算公式进行了修正。此外Waterways试验中心还提出了两种AC加铺层设计方法:动力刚度模量法和弹性层状理论法。日本的Ta法与美国的设计方法相似。前苏联的沥青混凝土加铺层设计是应用弹性层状体系理论计算在荷载作用下的沥青层弯沉，然后与极限弯沉比较得出加铺层的厚度。ARE(Au st in

39、Research Engineers)提出了基于反射裂缝控制的设计方法，在设计中综合考虑了板接缝水平位移和垂直位移对AC层的不利影响。加州大学Berkeley分校的学者通过引入断裂力学对路面结构进行了有限元计算分析，并提出相应的设计方法。4.2 沥青加铺层设计在水泥混凝土路面上加铺沥青层有两种作用:一是恢复旧混凝土路面功能，改善路面平整度与抗滑性二是补强原有路面结构，提高路面承载能力。对于第一种情况，加铺层厚度可不用计算，直接使用施工所需沥青层的最小厚度;而对第二种情况要确定设计参数，并根据设计指标进行厚度计算。补强设计的原始资料和数据力求全面、准确，具有代表性和普遍性，能客观地反映该路段的实

40、际情况. 除了温度、行车荷载等等外界因素外，路面结构本身特性对反射裂缝的产生也有一定的影响，它包括：（1）旧路面与罩面层之间的层间粘结性能；（2）旧路面状况性能参数（如旧路面板厚度、长度、裂缝宽度、损坏状况、裂缝的传荷能力等）；（3）罩面层结构参数与材料性能。同济大学的于宝明对影响反射裂缝产生的各因素进行了三维有限元分析，结果显示，影响温度型反射裂缝的主要因素就是旧路面与罩面层间的粘结状况、罩面层厚度、旧路面板的长度、缝宽以及水泥混凝土的线收缩系数。沥青混凝土与水泥混凝土的模量对罩面层中温度型反射裂缝的形成也有一定的影响，旧路面板的厚度、基层模量及其线收缩系数等其他因素的影响就完全可以忽略的。

41、对于弯拉型反射裂缝，在正中荷载作用下，对罩面层中的应力分析结果表明：正中荷载应力随层间界面模量的减小而增大，随罩面层厚度的增加而减小，其他因素的影响是比较小的。影响剪切型反射裂缝最主要的因素有：旧路面与罩面层间的粘结性能、罩面层的劲度模量、罩面层的厚度、旧路面板接裂缝的宽度、旧路面板的厚度以及基层模量。旧路面板的刚度对剪切型反射裂缝的产生也有一定的影响，旧路面板的长度等因素的影响就完全可以忽略的。各种因素对反射裂缝产生可能性的影响如附表2。附表2 反射裂缝影响因素分析表影 响因 素影响因素变化趋势反射裂缝出现的可能性温度型反射裂缝荷载型反射裂缝层间界面剪切模量增大增加减小沥青混凝土劲度模量 增

42、大增加增加罩面层厚度增大减小减小接裂缝宽度增大减小减小旧路面板长度增大增加影响较小旧路面板厚度增大影响较小 减小旧路面板刚度增大影响较小 影响较小基层（地基）模量增大影响较小影响较小路面材料线收缩系数 增大增加不变总之，当接缝宽度较小、旧路面板较长、路面材料线收缩系数较大而层间粘结又较紧密时，罩面层中反射裂缝最可能产生；相4.3 加铺沥青层施工技术加辅沥青面层施工，应先对旧砼路面进行病害处理，水泥混凝土路面严重破碎板采取换板方式处理，即破碎、挖除整块破碎板，然后浇筑新的水泥混凝土面板，板厚可与原面板厚度一致，但一般不宜小于24cm，否则可采用钢筋混凝土进行修复。其主要工序要点如下：板块破碎、基

43、底清理： 拉杆、传力杆补混凝土拌和及运输：钢筋网制作混凝土浇筑接缝的设置：养生：第五章 水泥混凝土路面破碎改造方案水泥混凝土路面在其使用年限末期，不能再承担服务功能时，需要对其进行处理以建构新的路面结构。国外（主要指欧美国家）在处理旧水泥混凝土板块的过程中积累了丰富经验，形成了在旧水泥混凝土路面破损状况相对严重时的部位利用水泥混凝土路面的碎石化工艺。这一工艺能将水泥混凝土路面破碎成小粒径嵌挤颗粒，从而为新的沥青混凝土加铺层提供理想的基层。据有关资料记载， 我国也进行了不少在旧水泥混凝土路面上直接加铺沥青混凝土结构层的实践。但是，这样的加铺层一般很快就出现反射裂缝。主要原因有两点：一是水泥混凝土

44、板块在荷载作用下，接缝和裂缝处的不协调的沉降；二是水泥混凝土板块在温度变化时容易产生接缝和裂缝宽度的变化。这两种效应分别在接缝或裂缝上的加铺层内部产生剪切力和拉力。从对路面加铺层的威胁程度来说，荷载所产生的接缝或裂缝处的竖向不均匀沉降是导致加铺层容易在接缝或裂缝顶部出现与其形状相同的裂缝的主要原因，因为荷载的重复次数和频率相对于温度变化的次数和频度而言要大得多。 水泥混凝土路面的破碎工艺是和加铺分不开的，水泥混凝土路面破碎后的结构层作为新加铺路面结构的基层继续发挥作用。水泥混凝土破碎工艺是在路面状况较差时可以采用的一种旧水泥混凝土路面处治方法，一般采用柴油动力小型单锤门架式破碎机进行破碎和移除

45、。必须移除的原因是板块破碎后形成的厚度等于水泥板的大粒径碎块，一般大于20cm，这样的碎块因为不均匀且难以压稳，难作为加铺后路面结构的一个结构层。 近些年来，旧水泥混凝土路面破碎工艺也在实践中逐渐发展，通过将水泥混凝土板块破碎成较小的片断或颗粒，这些片断和颗粒因为尺寸的减小，相对于车辆荷载来说是更加均匀的结构层，然后在压实后进行加铺就能有效控制反射裂缝的产生。5.1 有关技术简介近几年来随着交通量的增加，特别是重载车辆的增多，混凝土路面断板、破碎、错台、唧浆现象十分严重。虽然采取换板等养护措施，但破损速度很快，维修养护跟不上， 以至形成修不胜修的局面。水泥路面的破损严重影响道路通行能力，为此我

46、省将旧水泥路面改造列入“畅通工程”。现在对于旧水泥路面加铺沥青路面，也即所谓的“白改黑”，有多种处理方法，其中包括冲击压实、打裂压稳、碎石化等技术。旧混凝土面板处理技术简介在水泥路面采取“白改黑” 的初期， 为防止沥青罩面层出现反射裂缝，常采取水泥板压浆、铺设土工格栅等措施。虽然理论研究认为，铺设土工格栅具有消散应力，阻止反射裂缝出现的能力，但实际效果并不理想。为了解决反射裂缝的问题，十多年前美国等国家研究了冲击压实、打裂压稳、碎石化等技术，并开发了相应的机械设备。（1）冲击压实技术冲击压实机是一种具有高冲击能量的压实机械，这种机械其钢轮成五边形或正方形。根据牛顿碰撞原理，标定势能为15KJ的

47、冲击压实机可对路面产生的冲击力为300T，从路边沿向路中心进行冲击压实。当它行走时，轮轴反复抬升和落下使钢轮冲击水泥板块， 使面板出现横向裂纹而折断。随着冲压遍数的增加，钢轮交错作用于面板，横向裂缝变宽并开始出现纵向和网状裂缝。冲击压实机对水泥路面施加的强大冲击力足以使面板破碎和基层稳固，有效地消除了原来面板脱空而产生的竖向变形。（2）打裂压稳技术打裂压稳采用的破碎设备是一种门刀式破碎机，其冲击锤2.4m宽，锤头重量5 t以上，冲击锤提升一定高度后自由落下产生的巨大冲击力将水泥路面横向打裂，然后采用50T较大的胶轮压路机碾压大于3次使其稳固。锤头高度可以调整直至达到破碎要求，一般要求75% 以上的面板成不规则开裂，颗粒为0.40.6m 大小。（3）碎石