兩種舊水泥路面再生技術(shù)在路面改造中的應(yīng)用對(duì)比研究

楊忠勝

（廣州市道路養(yǎng)護(hù)中心， 廣東 廣州 510080）

近年來(lái)，由于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和交通量的增加，水泥路面出現(xiàn)較多病害，人民群眾對(duì)公路的行車舒適性、行車噪音等都提出了更高的要求，需要對(duì)大部分水泥路面進(jìn)行“白加黑”改造。《廣東省“十三五”公路養(yǎng)護(hù)發(fā)展綱要》要求舊路材料循環(huán)利用率需達(dá)到85%以上，如何充分有效利用舊水泥路面，降低廢舊材料棄用率，達(dá)到資源充分利用、節(jié)能減排、環(huán)保生態(tài)的效果，是推進(jìn)資源全面節(jié)約和循環(huán)利用的有效手段。采用傳統(tǒng)的水泥路面直接加鋪瀝青混凝土工藝，難免出現(xiàn)反射裂縫病害[1]。采用水泥路面破碎再生技術(shù)可有效提高路面改造效率，但哪種更適用、更環(huán)保、更經(jīng)濟(jì)合理，是項(xiàng)目決策需要考慮的重要因素。本文結(jié)合國(guó)道 G107線花都國(guó)泰至飛鵝嶺段路面改造項(xiàng)目，對(duì)多錘頭碎石化和微裂均質(zhì)化兩種舊水泥路面再生利用方式進(jìn)行比較研究。

1 技術(shù)原理

1.1 多錘頭碎石化

多錘頭碎石化技術(shù)是利用多錘頭破碎機(jī)將舊水泥混凝土路面破碎成小粒徑（底部不超過(guò)37.5cm，中間不超過(guò)22.5cm，表面不超過(guò)7.5cm）混凝土塊，經(jīng)壓實(shí)并撒布透層油后，在上面再鋪筑瀝青混凝土面層。破碎后的水泥路面粒徑自上而下逐漸增大，上部的小顆粒混凝土塊經(jīng)壓實(shí)后，形成的平整表面易于攤鋪；下部大顆粒之間形成嵌擠結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度比一般的粒料基層高[2]。該技術(shù)要求的罩面厚度一般不小于15cm，是目前解決反射裂縫問(wèn)題最有效的方法之一。經(jīng)破碎、壓實(shí)的混凝土路面由破碎混凝土塊組成，其屬于緊密結(jié)合、內(nèi)部嵌擠的高密度材料層，可以為熱拌瀝青混合料罩面提供更高的強(qiáng)度。

1.2 微裂均質(zhì)化

該技術(shù)是采用專用的微裂設(shè)備，自由落錘，錘底有4個(gè)特異凸點(diǎn)，巧妙分布，引導(dǎo)水泥板內(nèi)部斜向微裂[3]。微裂均質(zhì)化主要包含兩方面內(nèi)容：針對(duì)舊水泥混凝土面板，采用專門的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行微裂再生，使水泥路面內(nèi)部形成各方向均勻分布的微細(xì)裂紋，且處于完全契合的嵌鎖狀態(tài)，既有效地克服了反射裂縫，又最大限度地保留了剛性路面的承載力。針對(duì)基層等路面結(jié)構(gòu)，采用注漿和局部挖除等綜合措施進(jìn)行結(jié)構(gòu)病害處治，使路面結(jié)構(gòu)承載能力均質(zhì)化[4]。

2 工程概況

國(guó)道G107線花都國(guó)泰至飛鵝嶺段為廣州市花都區(qū)西部地區(qū)南北向交通干道。該路段現(xiàn)狀為一、二級(jí)公路，全線雙向4車道，水泥路面。舊水泥路面現(xiàn)有病害以開裂、斷板、板底脫空為主，局部有坑槽現(xiàn)象。全線舊水泥路面破損狀況指數(shù)PCI平均值為75.1，評(píng)價(jià)等級(jí)為中。分段對(duì)全線路面進(jìn)行改造，對(duì)破碎率高（PCI平均值56.5、差）的路段K2448+811～K2451+270采用多錘頭碎石化后加鋪基層和瀝青面層，在K2451+270～K2456+993段（PCI平均值 73.45、中）采用微裂均質(zhì)化后加鋪瀝青面層。兩段路分期實(shí)施路面改造：微裂均質(zhì)化改造路段于2020年3月開工、2020年8月完工；多錘頭碎石化改造路段于2020年8月開工、2021年10月完工。

3 兩種技術(shù)綜合對(duì)比

從適用性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性三個(gè)方面對(duì)兩種再利用技術(shù)進(jìn)行比較，比較結(jié)果見表1～表3。

表1 適用性對(duì)比

表2 經(jīng)濟(jì)性對(duì)比

表3 環(huán)保性對(duì)比

4 施工及效果對(duì)比

4.1 路面結(jié)構(gòu)層及厚度

多錘頭碎石化：4cm厚細(xì)粒式改性瀝青混合料（AC-13）+改性乳化瀝青粘層PCR+6cm厚中粒式瀝青混合料（AC-20）+改性乳化瀝青粘層PCR+8cm厚粗粒式瀝青混合料（AC-25）+瀝青封層+瀝青透層+（18+h）cm厚5%水泥穩(wěn)定碎石基層+多錘頭碎石化處理后的舊水泥路面。

微裂均質(zhì)化：4cm厚細(xì)粒式改性瀝青混合料（AC-13）+改性乳化瀝青粘層PCR+（6+h）cm厚中粒式瀝青混合料（AC-20）+1.5cm厚FMA應(yīng)力吸收層+改性乳化瀝青粘層PCR+微裂均質(zhì)化處理后的舊水泥路面。

4.2 施工控制要點(diǎn)

4.2.1 多錘頭碎石化

不斷調(diào)整重錘的下落高度和頻率，控制好破碎后顆粒的均勻性；在舊水泥路面破碎過(guò)程中機(jī)械設(shè)備操作人員應(yīng)不斷地監(jiān)督控制破碎操作并在施工中及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到滿意的破碎效果。破碎后碾壓應(yīng)采用Z形鋼輪壓路機(jī)振動(dòng)壓實(shí)往返不少于三次，最小自重不小于 20T。接下來(lái)采用光輪壓路機(jī)振動(dòng)壓實(shí)往返不少于三次，最小自重不小于20T。

4.2.2 微裂均質(zhì)化

舊水泥混凝土路面需充分微裂；破碎板破碎時(shí)要每一個(gè)點(diǎn)位到位。采用探地雷達(dá)檢測(cè)結(jié)構(gòu)層缺陷，可清晰的了解到內(nèi)部病害情況以及位置，并針對(duì)性的進(jìn)行地聚合物注漿，從而準(zhǔn)確的修復(fù)其結(jié)構(gòu)層缺陷，注漿后要再次采用探地雷達(dá)復(fù)測(cè)檢測(cè)注漿效果。針對(duì)舊水泥路面裂縫較寬、崩邊較寬（寬度大于3cm、深度大于3cm）或坑槽較大（直徑大于20cm、深度大于5cm）的路表缺陷，采用水硬性、快凝、早強(qiáng)細(xì)粒式混凝土進(jìn)行修補(bǔ)，提高破碎板的厚度均質(zhì)化與傳荷均勻性，達(dá)到承載均勻的目的。對(duì)于其他較淺坑槽可不予修復(fù)，增加與瀝青面層之間的摩擦，防止面層推移。微裂處治完成后，因板塊底部開裂、落實(shí)未穩(wěn)，不能急于彎沉值檢測(cè)驗(yàn)收，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的通車碾壓穩(wěn)定后彎沉值自然下降，若急于檢測(cè)彎沉，會(huì)造成彎沉假象、影響驗(yàn)收判斷[5]。對(duì)于大于設(shè)計(jì)彎沉值的板塊，首先要分析彎沉值偏大的原因，不能片面的根據(jù)彎沉值大小，盲目否定成果。

（地聚合物注漿后雷達(dá)復(fù)測(cè)圖像）

4.2.3 施工難易程度對(duì)比

多錘頭碎石化不需要對(duì)舊路面進(jìn)行處理，控制好落錘高度和頻率即可，舊路面處理較簡(jiǎn)單；多錘頭碎石化后加鋪水泥穩(wěn)定基層、瀝青混凝土路面，加鋪層結(jié)構(gòu)、施工工藝成熟，施工質(zhì)量容易控制。微裂均質(zhì)化對(duì)微裂破碎的工藝要求較高，破碎后還需進(jìn)行注漿、換版處理，舊路面處理較復(fù)雜；加鋪層加鋪應(yīng)力吸收層、瀝青路面，施工工藝成熟、質(zhì)量容易控制。

4.2.4 施工工期對(duì)比

多錘頭碎石化舊路面處理工序少、工期短，加鋪層結(jié)構(gòu)多、結(jié)構(gòu)厚、工期長(zhǎng)；微裂均質(zhì)化舊路面處理工序多、工期長(zhǎng)，加鋪層僅應(yīng)力吸收層和兩層瀝青路面、工期短。綜合來(lái)看，微裂均質(zhì)化路面改造較多錘頭碎石化路面改造工期短。

4.2.5 舊路處理效果對(duì)比

碎石化后的混凝土塊尺寸減少，消除了板的撓動(dòng)及溫度應(yīng)變產(chǎn)生的反射裂縫。碎石化后原混凝土表面雖然碎石化，但中下層仍然由嵌擠很密實(shí)混凝土塊組成，具有一定的整體性，消除了板底脫空從而大大減少了由于板底脫空處不到位引起的反射裂紋。碎石化后的表面碎塊層經(jīng)透油后，形成一層良好的應(yīng)力吸收層，可以有效預(yù)防反射裂紋向上發(fā)展。

微裂均質(zhì)化處治后水泥混凝土面板表面裂而不碎、無(wú)松散破碎顆粒，且結(jié)構(gòu)內(nèi)部斜向開裂、完全契合、嵌鎖力強(qiáng)，強(qiáng)度損失小，承載能力強(qiáng)；水泥混凝土面板微裂均質(zhì)化處治后，屬一種柔性結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)，無(wú)疲勞損失，道路使用壽命長(zhǎng)，耐久性高。

（多錘頭碎石化后處理后的舊水泥路面）（微裂均質(zhì)化處理后的舊水泥路面）

4.2.6 路面改造效果對(duì)比

多錘頭碎石化改造施工路段（K2448+811～K2451+270）及微裂均質(zhì)化改造施工路段（K2451+270～K2456+993），兩段路交工驗(yàn)收檢測(cè)結(jié)論路面壓實(shí)度、厚度、車轍、平整度、橫坡合格率均為 100%，路面彎沉評(píng)定合格。通車運(yùn)行超過(guò)半年后再次對(duì)兩段路進(jìn)行了調(diào)查，兩段路路面使用狀況良好，無(wú)橫縫、縱縫、龜裂、車轍等病害，路況得到很大改善，路面平整、行車舒適。

5 結(jié)論

本文主要通過(guò)對(duì)多錘頭碎石化、微裂均質(zhì)化兩種舊水泥路面再利用技術(shù)的的適用性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性以及施工控制及效果進(jìn)行了比較分析，得出結(jié)論如下：

1.兩種技術(shù)都能有效利用舊路面、消除板底脫空，都可作為良好的下承層使用。

2.微裂均質(zhì)化對(duì)凈空的要求更小、加鋪層更薄、更經(jīng)濟(jì)、更環(huán)保、工期更短，但對(duì)舊路面狀況及施工工藝的要求更高。

3.多錘頭碎石化技術(shù)應(yīng)用時(shí)間長(zhǎng)、技術(shù)相對(duì)更成熟。

4.在實(shí)際改造過(guò)程中，結(jié)合路段情況分段選擇技術(shù)路線，可取得最優(yōu)效果。