1、公路“白改黑”中采用高分子抗裂貼與注漿工藝處理舊水泥砼路面的 方案 一、 概述在我國道路建設中,白色水泥混凝土曾經風靡一時.“白色路面”雖然好看,但時間一長,行車舒適度 差、噪音大 不說,養(yǎng)護維修也不方便.于是,很多接近或超過設計年限的 “白色路面”都通過改建,變成性能更優(yōu)越的 黑色瀝青路面統(tǒng)稱“白改黑”.從專業(yè)上講公路白改黑工程就是指水泥混凝土路面上加鋪瀝青混凝土面層的 改造工程.按照以前的 常規(guī)做法,是專業(yè)設備將原來舊的 水泥砼板塊破碎,然后進行高密度 壓實,以求穩(wěn)因基層.同時還要通過增加瀝青層厚度 和鋪設土工合成材料來防治反射裂縫的 產生.但經過時間的 檢驗,以上這種方法并未起到應有的

2、作用,而且大 大 增加了 建設工程的 投資.“白改黑”每公里造價在300萬元左右.目前我國“白色路面”總里程已經突破10萬公里,其中大 多已進入維修期,而傳統(tǒng)的 公路“白改黑”技術與高速公路建設的 發(fā)展不相適應,加快公路新技術的 研究開發(fā)和推廣是高速公路建設亟待解決的 關鍵問題.河南盛遠路橋科技有限公司是一家以公路新技術引進、研發(fā)、產品制造、方案 設計及養(yǎng)護工程承攬為一體的 實體型企業(yè).多年來一直專注于公路“白改黑”新技術的 研究,并提出了 采用高分子抗裂貼與注漿工藝處理舊水泥砼路面的 方案 ,將有望提高“白改黑”工程的 路用性能、有效降低工程造價.二、 原路面處理和結構方案 該方案 主要是用

3、于路況尚好的 路段,舊水泥砼板塊沒有大 面積的 破碎,板塊中已出現(xiàn)的 裂縫主要是單獨的 、還沒有形成網裂.其設計的 原則是繼續(xù)利用舊水泥砼板塊,對原路面進行彎沉與脫逃空檢測,對路基出現(xiàn)脫空的 部分采用高聚物注漿工藝處理,對已出現(xiàn)的 裂縫采用高聚物密封膠進行灌縫,縫上面鋪設抗裂貼,灑粘層油后做2厘米厚瀝青膠砂的 應力吸收層再加鋪4厘米厚的 改性瀝混凝土.原路面基層水泥砼路面灌注高分子聚合物密封膠灌縫鋪設高分子抗裂貼板底脫空處高聚物注漿加鋪4cm厚改性瀝青砼AC16C加鋪1.5mm厚封層貼1、原水泥混凝土路面的 檢測評價主要進行路面破損狀況檢測和路面彎沉與板底脫空檢測.路面破損狀況檢測主要判定本路

4、段面板的 破損情況,從而決定此板塊是否能夠繼續(xù)利用.檢測依據(jù)要求舊水泥砼板塊沒有大 面積的 破碎,板塊中已出現(xiàn)的 裂縫主要是獨立的 ,每塊石水泥混凝土板斷板縫不超過3道.對于部分水泥板斷裂破碎嚴重的 ,需要挖除.路面彎沉與脫空檢測采用國家重大 科技成果推廣項目“落錘式彎沉儀與探地雷達應用技術”對水泥路面進行彎沉與脫空檢測.主要目的 ：底脫空檢測可采用路面雷達GPR進行脫空診斷,采用FWD進行驗證,找出板底脫空的 位置、程度 、范圍等. 注漿前檢測：根據(jù)檢測評價結果,制定注漿方案 ; 注漿后檢測：根據(jù)注漿前后兩次檢測分析結果,評價注漿效果.2、高聚物注漿技術處理脫空板底舊水泥混凝土路面上加鋪瀝青

5、混凝土面層,如果舊水泥砼路面接縫處產生了 錯臺或出現(xiàn)“脫空”現(xiàn)象,會導致加鋪層剪應力和彎拉應力的 突然增大 而引起瀝青砼面層反射裂縫.所以,應采取措施,控制行車荷載作用下舊路面板塊的 變形,盡量減小 錯臺量和避免“脫空”.這是防治反射裂縫產生的 重要原則.因此,當舊水泥路面板塊下的 基層產生破壞和脫空時,必須對接縫、裂縫區(qū)基層、路基進行補強處理,提高承載力和穩(wěn)定性,增強板底支撐,減小 舊路面板塊的 變形,預防和抑制行車荷載在接縫處反射裂縫的 產生.采用高聚物注漿技術就是處理一種非常有效的 方法.主要優(yōu)點：1)、 從根本上解決了 接縫透水、板底脫空帶來的 唧泥、斷板等病害,“一勞永逸”;2)、

6、與破碎、挖除等方案 相比,顯著節(jié)省造價;3)、 施工快捷,不需要養(yǎng)生,對交通干擾小 ;4)、 充分利用了 混凝土板的 強度 和原結構的 整體性,有利于環(huán)境保護和資源利用.3、開槽灌縫技術處理板塊的 裂(接)縫道路病害最大 的 癥結是雨水的 病害.“是路皆怕水”,特別是有裂縫的 道路.因為水能沿著裂縫空隙下滲至基層,從而導致路面結構及路基下層發(fā)生損壞,這種損壞應力反射到路面就會進一步擴大 路面裂縫.同時為減少混凝土面板因溫差和荷載變形引起的 灌縫材料老化、破損或者功能失效,防止路面水下滲和板塊應力傳遞集中,對混凝土面板施工縫和伸縮縫采用高分子改性熱用密封膠進行灌縫的 處理.開槽灌縫的 目的 就是

7、阻止雨水從裂縫下滲.在給路面裂縫開槽后,用密封膠進行填充,使之對裂縫加以覆蓋,從而防止在水泥砼板縫處(含縱縫、縮縫、斷板裂縫等)漏水,產生水損害,起到阻止雨水的 滲入.其結果是延長了 覆蓋壽命及降低了 養(yǎng)護成本.配備機械設備一覽表設備名稱型號數(shù)量單位產地狀態(tài)灌縫機145HD1臺美國良好開槽機RCC130H2臺美國良好清縫機GS160HSP2臺鄭州良好吹風機EB43002臺日本良好運輸車康明斯1臺/良好密封膠采用“路得暢”H5108型高分子聚合物密封膠,主要性能指標如下：針入度 (米米/10)： 58粘結實驗： 通過(在18時可延長50,5周)粘度 188 CPS： 1600每加化重量,磅10比

8、重1.2建議傾倒溫度 188建議安全加熱溫度 199彈性%： 67適用溫度 ： 5 384、鋪設高分子抗裂貼系列材料處理反射裂縫道路基層中的 移動是瀝青混凝土面層中損壞的 主要因素.這種移動穿過瀝青頂層進行反射,導致新鋪路面出現(xiàn)坑槽、路面不平、裂縫和其它維修成本高的 病害.“路得暢”高分子抗裂貼是一種夾層應力吸收復合的 系列材料,采用地震工程學原理,將面層與路基層隔離,從而使面層不受穿過路基層應力的 影響,能夠最有效地消除覆蓋層中的 應力.在瀝青砼加鋪層與舊路面塊板之間的 縫上鋪設抗裂貼作為應力應變消散夾層,具有延緩或抑制反射裂縫產生以及防治水損害的 效果.其中可選用的 有SA和封層貼兩種型號

9、,在結構上兩者有所不同:抗裂貼SA它采用高分子聚合物改性瀝青粘結聚酯胎基,并附在具有良好抗裂、耐高溫性能的 織物表面上,并經過嚴格的 擠壓工藝預制而成的 .封層貼是一種多功能夾層設計,通過吸收穿過其夾層式設計的 應力提供基礎隔離.底層是一種低硬度 、非織聚酯結構,使用一種工業(yè)標準粘層將其黏合于現(xiàn)存的 路面,能承納路基的 反復橫向移動.頂層與底層之間的 粘彈性膠合鋪料中央層使用多向循環(huán)粘合劑能將應力能從附屬結構路面中驅散掉,并使溫度 和負載沖擊變化設計符合路面設計要求,同時形成一個高性能防水阻擋層.頂層是一種高硬度 開放式網眼柵板,它的 設計使頂層能夠完全一體地粘于覆蓋層,并在最大 應力區(qū)域內增

10、強基礎隔離.高分子抗裂貼系列材料特征及優(yōu)點：1)當溫度 下降較快時,因瀝青加鋪層比水泥砼面板較薄,下層舊水泥路面板塊產生較大 的 收縮和彎曲變形,使加鋪層產生了 較大 的 拉伸力.若瀝青層與水泥路面間設置了 夾層,可使加鋪層和舊路面板塊之間產生了 相對滑移,明顯減少了 舊路面板塊收縮變形對加鋪層的 影響,降低了 加鋪層中拉應力,從而有效地改善加鋪層的 應力狀態(tài),延緩了 反射裂縫的 產生.2)當行車荷載無論作用于接縫一側位置還是作用于接縫正上方位置時,由于夾層的 存在,特別是用了 抗彎拉強度 較好的 夾層材料,使加鋪層的 抗剪、抗彎拉能力得到了 較大 的 改善,從而抑制了 瀝青加鋪層產生剪切開裂

11、和彎拉開裂的 現(xiàn)象.3)“路得暢”高分子抗裂貼是一種夾層應力吸收復合材料,其結構本身具有防水作用,可以防止路表面水從水泥砼面板縫中進入基層,對基層造成破壞,從而引起路面的 整體破壞.4)通過在路基層上使用高分子抗裂貼形成基礎隔離的 特點,允許減小 面層的 鋪設厚度 ,可減小 50%左右.并具有相同或更好的 路面性能.延長面層的 壽命,降低路面的 維護費用.技術性能：技術性能 產品類型SA封層貼檢測方法冷抗裂無織物斷裂分離無織物斷裂分離AST米 D146(修定版)抗拉強度 (峰值)最低2200磅力/平方英寸(154.7千克/平方厘米)最低4000磅力/平方英寸(231.32千克/平方厘米)AST

12、米 D412(修定版)伸張度 (峰值拉力時)10%(最低)10%(最低)AST米 D412(修定版)重量0.9磅/平方英尺(標準)(0.36克/平方厘米)0.76磅/平方英尺(標準)(0.305克/平方厘米)N/A密實度 (聚合物)80磅/立方英尺(最低)(1.05克/平方厘米)69磅/立方英尺(最低)(0.91克/平方厘米)AST米 D70厚度 0.079英寸(標準)(0.2厘米)0.15英寸(標準)(0.38厘米)AST米 D1777吸收率(聚合物)1%(最大 )1%(最大 )AST米 D517脆度 合格合格AST米 D517軟化點(聚合物)90-11090-110AST米 D36經過抗裂

13、貼多年的 使用,以及對裂縫產生應力在實驗室所做的 力學模型分析,我們得出結論,可選用以下四種規(guī)格寬度 的 產品.24厘米 建議在裂縫周圍無龜裂或其它無損壞的 縱/橫向裂(接)縫(寬度 為1-3米米)使用.32厘米 建議在瀝青路面和水泥路面、特別是縱/橫向裂(接)縫(寬度 為3-5米米)、不規(guī)則裂縫、輕度 龜裂表面、冷接縫和不同的 路面材料(瀝青/水泥)間的 接縫處使用.48厘米(96厘米) 建議在瀝青和水泥表面已經修補或灌縫等處理過的 路段的 裂(接)縫(5-15米米)、嚴重的 龜裂或損壞的 區(qū)域、以及橋面鋪裝的 預養(yǎng)護處理等等.兩種常用規(guī)格抗裂貼的 力學模型對于裂縫的 應力分布：5、瀝青混凝

14、土面層采用4厘米厚改性瀝青混凝土AC16C.要求瀝青軟化點不小 于75,動穩(wěn)定度 不小 于3500次,其他指標符合公路瀝青路面施工技術規(guī)范的 要求.三、 方案 施實1、通過檢測對于壞板的 做挖除處理水泥混凝土路面都是由伸縮縫分開的 混凝土板組合而成(板的 大 小 在3.5米5米左右).舊水泥混凝土路面經過長時間使用,就會出現(xiàn)一些混凝土板被車輪壓爛、壓碎、斷裂、掉角等現(xiàn)象,在“白改黑”施工時,這些問題都必須解決.分別闡述如下：如果個別混凝土板已被壓爛、壓碎,不能繼續(xù)使用,則必須將舊板徹底砸除,將混凝土石渣挖出外運,然后重新澆注標號不低于原路面的 水泥混凝土.將舊板破碎時,一要注意不要使用大 油錘

15、,可采用人工或小 型號油錘破碎的 方法,破碎后更不要采用裝載機下去鏟裝,可采用人工將碎石搬出的 方法,以嚴格避免施工撓動更深的 底基礎;二要注意破碎時不要損壞相鄰混凝土板,同時石渣土清除后還要清除坑底浮土,注意相鄰板的 下面是否有空洞等,如有,也必須同樣處理.重新澆注混凝土后,要嚴格照規(guī)范要求進行振搗、趕光、拉毛、養(yǎng)護等施工,最后盡早切割好與相鄰板的 伸縮縫,以防天氣炎熱造成混凝土板脹裂.2、對可以保存的 有脫空的 板塊進行高聚物注漿1)注漿前檢測 FWD測點布置：每塊板檢測4個板角; 荷載設置：荷載設定為5噸; 采用探地雷達(GPR)對路段進行全面檢測,分析評價脫空情況.2)高聚物注漿注漿點

16、設置：根據(jù)檢測分析結果,確定注漿點數(shù)量.注漿點間距一般為1.21.5米.鉆孔：孔徑16米米,鉆至面板底部或基層底部.注漿：注漿材料為特種高密度 聚合物材料,具有如下特性：l 材料注射后迅速膨脹,15分鐘達到90%以上的 強度 ,不需要養(yǎng)生l 材料固化后在混凝土板底形成彈性支撐,并具有較高的 抗壓強度 和抗拉強度 l 材料耐久性好,無收縮l 材料防水性能優(yōu)良,對環(huán)境無污染3)注漿后檢測及評定檢測注漿后彎沉值,與注漿前進行比較,分析評價注漿效果.3、對于可保存板塊裂縫的 處理本處理方案 包括以下工序：1、 開槽：采用25馬力進口開槽機沿裂縫正中位置運行,目的 是除去原裂縫側壁老化及破損的 材料,形

17、成一個新的 層面,以利于密封膠與原路面的 結合.2、 清理槽口：采用清縫機沿槽口走向進行刷縫處理,特殊槽口進行人工鋼刷來加強.然后用進口吹風機對槽口及周圍進行高壓吹風除塵.目的 是清潔槽口,提高密封膠與槽壁的 粘結力.3、 加熱：采用空氣加熱槍對槽口進行加熱,目的 是對槽口進行干燥處理,防止槽壁周圍存留水分.4、 灌縫：采用原裝進口H5108密封膠經進口灌縫機加熱至 188-199,由專用加熱導管注入槽內,平行并微低于路面(不低于2米米),封閉裂縫,并使膠隨溫度 變化有一定的 脹縮空間,延長密封效果.一、 裂縫處理1、 裂縫1米米-10 米米左右的 裂縫、裂縫開槽寬度 、深度 比例為(1.5厘

18、米：2.5厘米)進行灌縫處理(如圖1)(圖1)二、 寬度 在10米米-20米米以內的 裂縫處理按寬、深度 比為例(1.5厘米：2.5厘米)的 標準進行開槽灌縫處理(如圖2)(圖2)施工工藝流程現(xiàn)場考察方案確認安全設置開槽清縫加熱灌注現(xiàn)場清理撤離安全設置開放交通冷卻4、對于可板塊接縫的 處理施工工藝流程和接縫方案 布置圖開槽清縫加熱填背襯墊條灌縫冷卻圖1. 灌縫工藝流程圖2. 灌縫方案 布置圖 (單位：厘米)九、施工工藝1. 開槽：采用美國進口開槽機(25馬力)沿伸(縮)縫正中位置進行開槽,其中：槽寬0.81.0厘米,槽深2.5厘米,目的 是除去伸(縮)縫側壁老化及破損的 殘留物,形成一個新的

19、結合面,以便利于密封膠灌注和與原路面良好的 結合.2. 清縫：采用“路得暢”清縫機沿槽口走向進行刷縫處理,清縫機刷不到的 部位或特殊槽口用人工鋼刷進行補刷,然后用專用吹風機對槽口及周圍進行高壓吹風除塵,目的 是清潔槽口,提高密封膠與槽壁的 粘結力.3. 加熱：采用 “沙漠之風”熱力空氣加熱槍對槽口進行加熱,目的 是對槽口進行干燥處理,防止槽壁周圍存留水分和水蒸氣.4. 填背襯墊條：將準備好的 聚乙烯泡沫塑料(寬1.0 厘米、厚1.0 厘米)填入槽縫中,并用墊條鉤將其插入合適的 位置(一般距槽頂1.5 厘米)固定.5. 灌縫：用“路得暢”灌縫機將密封膠加熱至 188-199,由專用加熱導管注入槽內,平行并微低于路面12米米封閉裂縫,使密封膠隨溫度 變化有一定的 脹縮空間,延長密封效果.6. 冷卻：剛灌注完的 槽縫不能立即進行下道工序施工,等密封膠充分冷卻后方可進行,一般1020分鐘左右(根據(jù)當天氣溫可以調整).5、對于板塊的 裂(接)接縫上鋪抗裂貼.施工工藝流程：1、 在對病害路斷進行路況勘察時,盡量準確確定路面反射裂縫的 數(shù)量、位置(分布狀況)及裂縫開裂程度 (選擇抗裂貼的 使用寬度 ).有必要在裂縫的 上下兩端做上標記,以免在銑刨路面或開挖路面后在原來位置上不容易確定裂縫位置.2、 使用吹風機對選擇使用抗裂貼的 裂(接)縫進行清潔,干燥處理,裂(接)縫表面須平整(寬度