旧水泥混凝土路面微裂式破碎再生技术与工程应用研究

为了合理处治再生旧水泥混凝土路面，充分利用旧水泥混凝土板块的残余强度，平顶山市公路管理局和西安长大公路养护技术有限公司进行了多项课题研究，研制出了HHT系列破碎再生设备、水泥路面智能脱空检测仪，以及DZJ型地聚合物注浆材料、注浆设备和成套工艺，可用于处治路面层间脱空和路基补强，形成了旧水泥混凝土路面微裂式破碎再生技术，该技术解决了水泥混凝土路面改造加铺后加铺层反射裂缝、加铺层退役病害和减弱加铺层厚度，可充分利用旧水泥混凝土路面及残余强度。目前该技术已经在多个工程进行应用效果良好，研究和应用成果被编制成河南省地方标准“旧水泥混凝土路面微裂式破碎再生处治技术规程”(DB41/T963－2014)。

为此，将水泥混凝土路面微裂式破碎再生技术应用到河南平顶山市某水泥混凝土路面改建工程中。

传统破碎再生技术

针对传统打裂压稳和碎石化的优点和缺陷，平顶山公路管理局和西安长大公路养护技术有限公司进行“旧水泥混凝土路面微裂式破碎再生技术”研究，制备了研制出了HHT系列破碎再生设备，微裂式破碎处治后的效果是“板块稳而不平，表面裂而不碎”，开裂后板块尺寸小于车辆单量圆直径(21.3cm)，表面凹槽深度在5～30mm之间。目前研制出HHT—66和HHT—110系列微裂式破碎再生设备，已经在国内多个工程应用，取得良好效果。

水泥混凝土路面检测技术

为了进行路表点病害和路表面病害下路面结构内和路床或路基病害检测，以及路面状况评定，课题组研制出水泥路面智能脱空检测仪用于检测路面层间脱空，应用FWD落锤、路况综合检测车、探地雷达等仪器，联合智能脱空检测仪，可检测出路面整体承载能力和路面结构呈出现病害的位置和深度。

(1)智能脱空检测仪。水泥混凝土路面智能脱空检测设备采用声效法检测水泥混凝土板底脱空状况，通过激励装置连续激励路面。该设备具有检测全面、识别率高、速度快、可操作性强、对交通影响小和检测数据处理快捷等优点。

(2)FWD弯沉、路况综合检测车。在智能脱空检测设备检测出路面脱空位置后，再采用FWD弯沉、路况综合检测车，检测路面结构整体承载能力，通过结构反演技术，可以分析出脱空位置的路基承载能力是否满足要求，从而诊断出路面结构内的病害。

(3)探地雷达检测。LTD－R1公路养护专用探地雷达系统基于超宽带冲击脉冲雷达技术，采用超宽带双频天线，系统兼顾了探深和分辨率指标，可同时对公路基层以上范围内的病害高分辨检测，基层、底基层范围内病害的检测，特别适用于水泥混凝土路面脱空病害检测、病害区域精细扫查和定位，并为制定养护方案提供依据。

微裂式破碎再生

针对沉陷、严重错台、唧浆区域内嵌锁、传荷性能较差的破碎板块先进行挖除换填，再按照路面结构强度、厚度等，选择合适的微裂式破碎设备、施工工艺，进行全段道路路面破碎，破碎后的路面形式为:表面裂而不碎、板块稳而不平。微裂式破碎后，清扫表面被打碎的凹槽碎块后，采用25t轮胎压路机碾压2～3遍，或开放交通1～2d后，按照《旧水泥混凝土路面微裂式破碎再生技术规程》(DB41/T963－2014)评定标准予以检测，确保路面微裂式破碎使用效果。

微裂式破碎后，采用FWD弯沉、路况综合检测车进行检测，针对局部弯沉较大位置，采用地聚合物注浆材料进行注进行结构层间脱空填充加固和软化路基补强，旨在使注浆处治后的路面承载能力与未破坏处基本一致，达到消除路基和深层路面结构层病害的目的。

工程应用

河南省平顶山市某路全长12.779km(桩号:K920+882－K933+661)，水泥混凝土路面宽度12m、路基宽度15m，路面主要病害形式为:断板、破碎板、板底脱空、错台、沉陷、唧泥等等。

路况调查情况是:路段北上方向破碎板面积占北上方向总面积的40.1%，板角断裂面积占北上方向总面积的0.09%，沉陷错台板面积占北上方向总面积的2.43%;南下方向破碎板面积占南下方向路面总面积的5.65%，板角断裂面积占南下方向总面积的0.35%，沉陷错台面积占南下方向总面积的0.55%。

因此制定该旧水泥混凝土路面处治改造方案为:

(1)K920+882～K927+900和K932+00～K933+661(8.679km)，直接进行微裂式破碎，弯沉检测值较大局部路面进行注浆加固，针对破碎板的裂缝宽度较大位置采用“长大1号”坑槽修补料进行应力恢复。

(2)K927+900～K932+000(4.1km)段，在进行局部路面注浆加固补强后，直接进行微裂式破碎，破碎后表面平整度达不到预期要求的地方增设水泥稳定基层作为调平层，弯沉检测值检测较大局部路面进行注浆加固，然后再采用抗裂性水泥稳定基层作为基层，再加铺沥青混凝土层。

注浆施工前后，采用落锤式弯沉仪与水泥路面智能脱空检测设备对试验段进行弯沉检测。注浆前弯沉检测结果判断为脱空(弯沉值≥20(0.01mm))的点位约为17%，注浆后弯沉检测结果判断为脱空(弯沉值≥20(0.01mm))的点位约为10%。

检测结果表明施工前原检测为脱空的点位，其板底脱空区经过DJZ型地聚合物注浆施工基本上得到了很好密实填充。

结论

(1)旧水泥混凝土微裂式破碎再生技术提出了水泥混凝土路面改造后应达到的最佳形式，即“表面裂而不碎、板块稳而不平”，该技术克服了打裂压稳破碎后板块呈现“表面裂而不碎、板块平而不稳”或者碎石化后板块呈现“表面裂而太碎、板块稳而太松”继而产生反射裂缝、层间推移等病害的缺点，有效地解决了水泥混凝土路面改造后加铺层反射裂缝、加铺层推移等病害，充分利用旧水泥混凝土路面及其残余强度，使用效果良好。

(2)水泥混凝土路面微裂式破碎再生工艺为:首先进行路面脱空、FWD弯沉、探地雷达检测，检测出路面点病害或面病害处结构层内部和路基病害，针对沉陷、严重错台、唧浆区域内嵌锁、传荷性能较差的破碎板块先进行挖除换填，再按照路面结构强度、厚度等，选择合适的微裂式破碎设备、施工工艺，进行全段道路路面破碎，微裂式破碎后，清扫表面被打碎的凹槽碎块后，采用25t轮胎压路机碾压2～3遍，或开放交通1～2d后，按照《旧水泥混凝土路面微裂式破碎再生技术规程》(DB41/T963－2014)评定标准予以检测，确保路面微裂式破碎使用效果，随后对局部弯沉较大路面处采用DZJ型地聚合物注浆材料和工艺进行结构补强和病害处治，达到与无病害处路面承载能力相当。

(3)现场应用结果表明，旧水泥混凝土路面微裂式破碎再生处治后，可以有效消除混凝土路面板板底脱空以及路基和深层路面结构层病害，提高路面结构承载能力，延长道路的使用寿命。