CN104652212B - 一种旧水泥混凝土路面的提升改造方法 - Google Patents

一种旧水泥混凝土路面的提升改造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种旧水泥混凝土路面的提升改造方法，首先对旧水泥路面病害进行处置，然后对路表进行凿面处理；均匀铺撒一层橡胶改性乳化沥青混合料，并碾压在所述旧水泥混凝土路面上形成裂缝抑制功能层；往裂缝抑制功能层上铺筑大空隙沥青混合料；待大空隙沥青混合料温度降至50℃以下后，将水泥砂浆灌注到大空隙沥青混合料中，待灌注饱满后，用毛刷刮除表面浮浆，使表面出现露石结构，养护后即可开放交通。采用本方法得到的路面充分继承了原水泥混凝土的承载能力，具有优异的抗车辙性能和耐疲劳性能，路面不需设置接缝，路面抗滑性能增强，行车安全性得到大幅提升，具有十分广阔的应用前景。

Description

一种旧水泥混凝土路面的提升改造方法
技术领域
本发明涉及一种旧水泥混凝土路面的提升改造方法，属于道路工程应用领域。
背景技术
目前，城市道路主要分为水泥混凝土路面与沥青路面两种。其中水泥混凝土路面随着使用年限的增长，交通量剧增，易出现板块开裂、唧泥等病害，平整度差，严重影响行车舒适性。随着城市的不断发展，越来越多的水泥混凝土路面将面临大修改造。目前对城市道路水泥混凝土路面改造的措施主要有：铣刨后加铺沥青混凝土层，即所谓“白改黑”；直接在旧水泥混凝土面板上加铺沥青混合料层即所谓“白加黑”。其中，“白改黑”施工时铣刨比较麻烦，且没有充分利用旧水泥混凝土路的剩余强度，而“白加黑”由于受到路面标高等限制，加铺厚度受限，易产生车辙、层间脱粘、反射裂缝等病害，在大多数“白加黑”工程中，路面结构寿命一般仅为2～4年。
发明内容
本发明的目的是针对目前城市水泥混凝土路面改造存在的问题，提供一种新型的旧水泥混凝土路面的提升改造方法，本方法改造后得到的路面是一种新型组合结构形式，充分利用了原水泥混凝土的强度及承载能力，整个路面结构具有优异的抗车辙和耐疲劳性能，且路面不需设置接缝，路面抗滑性能好，行车安全性大幅提升的特点。
为了实现上述目的，本发明提供一种旧水泥混凝土路面的提升改造方法，包括如下步骤：
(1)对旧水泥路面病害进行处置，然后对路表进行凿面处理；
(2)裂缝抑制功能层的铺筑：均匀铺撒一层橡胶改性乳化沥青混合料，并碾压在所述旧水泥混凝土路面上形成裂缝抑制功能层；
(3)往步骤(2)的裂缝抑制功能层上铺筑大空隙沥青混合料；
(4)待步骤(3)的大空隙沥青混合料温度降至50℃以下后，将水泥砂浆灌注到大空隙沥青混合料中，待灌注饱满后，用毛刷刮除表面浮浆，使表面出现露石结构，养护后即可开放交通。
步骤(2)中，所述橡胶改性乳化沥青混合料包括如下重量份的组分：10～20份粒径为5～10mm的碎石、30～40份粒径为3～5mm的碎石、50份粒径小于3mm的碎石、8～16份橡胶改性乳化沥青、0.001～0.003份纤维、0.5～1.5份水泥和5～10份水。
步骤(1)中，所述对旧水泥路面病害进行处置，是指针对旧水泥路面存在的问题进行相应处理，例如，对旧水泥混凝土路面破碎板整治、板底脱空处理、裂缝的修补、错台处理等。
步骤(1)中，进行凿面处理时，要求表面凿点间距控制在1.5～4cm，凿点深度控制在2～8mm，目的是为了更好地加强旧水泥混凝土与其他结构层之间的粘合力。
步骤(2)中，所述裂缝抑制功能层的厚度为1～1.5cm厚。裂缝抑制功能层厚度太薄则不能很好实现裂缝抑制、封水抗渗等功能，太厚则容易在此处形成整个路面结构的软弱层，且对控制路面标高造成不利影响。
步骤(2)所述的橡胶改性乳化沥青混合料中，橡胶改性乳化沥青为固含量60～70％的慢裂快凝型乳化橡胶改性沥青，蒸发残留物的软化点≥55℃，60℃粘度≥3000Pa.s，使用这种橡胶改性乳化沥青主要是为了使乳化沥青混合料破乳速度快，1～4h后便可加铺上面层，且混合料粘结强度高，所得裂缝抑制功能层的封水抗渗、抑制反射裂缝的能力大大提高；所述纤维为聚丙烯纤维或者聚酯纤维，纤维直径20～60μm，长度为3～20mm，纤维的选用主要是为了增加裂缝抑制功能层的抗拉强度，进一步增加其抗反射裂缝的能力；水泥为硅酸盐水泥或者硫铝酸盐水泥中的任意一种。
步骤(3)中，所述大空隙沥青混合料包括如下重量份的组分：86～92份粗集料，5～10份细集料，3～5份矿粉和2.8～4.0份改性沥青。
所述改性沥青为SBS改性沥青或胶粉改性沥青，所述粗集料为粒径为5～13mm的单粒级碎石；所述细集料为粒径小于3mm的碎石；所述矿粉为石灰石矿粉。
步骤(3)中，所述大空隙沥青混合料铺筑厚度为5～6cm，之所以选择此铺筑厚度范围，一方面是考虑城市道路加铺厚度的限制，另一方面是加铺此厚度范围的半柔性路面足以满足城市道路实际路用功能的需要。
步骤(3)中，所述大空隙沥青混合料空隙率为15～24％，这样的空隙率是为了保证半柔性路面具有较高的抗车辙性能，同时刚性不宜过大兼顾路面抗开裂性。
步骤(4)中，所述对大空隙混合料灌注水泥砂浆及抹面施工，是在大空隙沥青混合料温度降低至50℃以下后，将制备好的水泥砂浆灌注到大空隙沥青混合料中，待灌注饱满后，用毛刷刮除表面浮浆，使表面出现露石结构，养护1～4h后即可开放交通。
步骤(4)中，所述水泥砂浆包括如下重量份的组分：水泥1份；砂子0.6～1份；粉状减水剂0.002～0.005份；水0.05～0.15份。所述水泥为42.5级或52.5级硫铝酸盐水泥的一种；所述砂子为细度模数1.0～1.8的河砂，含泥量≤3％；所述粉状减水剂为粉状聚羧酸系减水剂，减水率≥30％。
本发明的有益效果是：
(1)本发明提出了一种新型的旧水泥混凝土路面提升改造方法，即“原水泥混凝土路面+裂缝抑制功能层+半柔性路面”这种新型组合结构形式，让原水泥混凝土做中下面层，既充分利用了原水泥混凝土的强度及承载能力，同时结合半柔性路面优异的抗车辙性能和耐疲劳性能，不仅能减薄加铺厚度，有效控制标高，还不影响整个道路的路用性能。与现有“白加黑”技术相比，具有显著的技术优势。
(2)本发明提供的旧水泥混凝土路面提升改造方法，所得整个路面结构具有优异的抗车辙性能，且路面不需设置接缝，路面抗滑性能好，行车安全性大幅提升，路面使用寿命更长、维修费用小，具有十分广阔的应用前景与使用价值。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
实施例1
对旧水泥路面病害进行处置，包括对原水泥混凝土路面破碎板整治、板底脱空处理、裂缝的修补、错台处理等，然后对路表进行凿面处理，要求表面凿点间距控制在1.5～4cm，凿点深度控制在2～8mm。
裂缝抑制功能层的铺筑：均匀铺撒一层橡胶改性乳化沥青混合料，并碾压在所述旧水泥混凝土路面上形成裂缝抑制功能层；橡胶改性乳化沥青混合料中，粒径为5～10mm的碎石、粒径为3～5mm的碎石、粒径小于3mm碎石、橡胶改性乳化沥青、纤维、水泥和水的重量比为10：40：50：12：0.001：0.5：5，铺筑厚度为1cm，碎石均为南京六合区产，橡胶改性乳化沥青为江苏科茵格特种沥青有限公司生产，纤维选用聚丙烯纤维(江苏苏博特新材料股份有限公司产)，水泥选用硅酸盐42.5级水泥(中国联合水泥集团有限公司生产)。
在裂缝抑制功能层上铺筑大空隙沥青混合料，大空隙沥青混合料中，粗集料、细集料、矿粉、改性沥青的重量比为86：10：4：3.5，铺筑厚度为5cm，空隙率为15％，改性沥青选用SBS改性沥青(江苏宝利沥青股份有限公司生产)，粗集料选用江苏南京六合区产的粒径5～13mm的单粒级碎石；细集料选用南京江宁区产的粒径小于3mm的石料，矿粉为南京江宁区产石灰石矿粉。
将42.5级硫铝酸盐水泥(中国联合水泥集团有限公司生产)、砂子、粉状聚羧酸系减水剂、水按重量比1：0.6：0.002：0.15混合搅拌制备水泥砂浆，在大空隙沥青混合料温度降低至50℃以下后，将制备好的水泥砂浆灌注到大空隙沥青混合料中，待灌注饱满后，用毛刷刮除表面浮浆，使表面出现露石结构，养护2h即可开放交通。
实施例2
对旧水泥路面病害进行处置，包括对原水泥混凝土路面破碎板整治、板底脱空处理、裂缝的修补、错台处理等，然后对路表进行凿面处理，要求表面凿点间距控制在1.5～4cm，凿点深度控制在2～8mm。
裂缝抑制功能层的铺筑：均匀铺撒一层橡胶改性乳化沥青混合料，并碾压在所述旧水泥混凝土路面上形成裂缝抑制功能层；橡胶改性乳化沥青混合料中，粒径为5～10mm的碎石、粒径为3～5mm的碎石、粒径小于3mm碎石、橡胶改性乳化沥青、纤维、水泥和水的重量比为20：30：50：16：0.003：1.5：10，铺筑厚度为1.5cm，碎石均为南京六合区产，橡胶改性乳化沥青为江苏科茵格特种沥青有限公司生产，纤维选用聚丙烯纤维(江苏苏博特新材料股份有限公司产)，水泥选用硫铝酸盐42.5级水泥(中国联合水泥集团有限公司生产)。
在裂缝抑制功能层上铺筑大空隙沥青混合料，大空隙沥青混合料中，粗集料、细集料、矿粉、改性沥青的重量比为92：5：3：2.8，铺筑厚度为6cm，空隙率为24％，改性沥青选用胶粉改性沥青(江苏宝利沥青股份有限公司生产)，粗集料选用江苏南京六合区产的粒径5～13mm的单粒级碎石；细集料选用南京江宁区产的粒径小于3mm的石料，矿粉为南京江宁区产石灰石矿粉。
将52.5级硫铝酸盐水泥(中国联合水泥集团有限公司生产)、砂子、粉状聚羧酸系减水剂、水按重量比1：1：0.005：0.05混合搅拌制备水泥砂浆，在大空隙沥青混合料温度降低至50℃以下后，将制备好的水泥砂浆灌注到大空隙沥青混合料中，待灌注饱满后，用毛刷刮除表面浮浆，使表面出现露石结构，养护2h即可开放交通。
实施例3
对旧水泥路面病害进行处置，包括对原水泥混凝土路面破碎板整治、板底脱空处理、裂缝的修补、错台处理等，然后对路表进行凿面处理，要求表面凿点间距控制在1.5～4cm，凿点深度控制在2～8mm。
裂缝抑制功能层的铺筑：均匀铺撒一层橡胶改性乳化沥青混合料，并碾压在所述旧水泥混凝土路面上形成裂缝抑制功能层；橡胶改性乳化沥青混合料中，粒径为5～10mm的碎石、粒径为3～5mm的碎石、粒径小于3mm碎石、橡胶改性乳化沥青、纤维、水泥和水的重量比为15：35：50：8：0.002：1：8，铺筑厚度为1.2cm，碎石均为南京六合区产，橡胶改性乳化沥青为江苏科茵格特种沥青有限公司生产，纤维选用聚丙烯纤维(江苏苏博特新材料股份有限公司产)，水泥选用硅酸盐42.5级水泥(中国联合水泥集团有限公司生产)。
在裂缝抑制功能层上铺筑大空隙沥青混合料，大空隙沥青混合料中，粗集料、细集料、矿粉、改性沥青的重量比为88：7：5：4，铺筑厚度为5cm，空隙率为20％，改性沥青选用胶粉改性沥青(江苏宝利沥青股份有限公司生产)，粗集料选用江苏南京六合区产的粒径5～13mm的单粒级碎石；细集料选用南京江宁区产的粒径小于3mm的石料，矿粉为南京江宁区产石灰石矿粉。
将42.5级硫铝酸盐水泥(中国联合水泥集团有限公司生产)、砂子、粉状聚羧酸系减水剂、水按重量份数比1：0.8：0.003：0.1混合搅拌制备水泥砂浆，在大空隙沥青混合料温度降低至50℃以下后，将制备好的水泥砂浆灌注到大空隙沥青混合料中，待灌注饱满后，用毛刷刮除表面浮浆，使表面出现露石结构，养护2h即可开放交通。
实施例4
对旧水泥路面病害进行处置，包括对原水泥混凝土路面破碎板整治、板底脱空处理、裂缝的修补、错台处理等，然后对路表进行凿面处理，要求表面凿点间距控制在1.5～4cm，凿点深度控制在2～8mm。
裂缝抑制功能层的铺筑：均匀铺撒一层橡胶改性乳化沥青混合料，并碾压在所述旧水泥混凝土路面上形成裂缝抑制功能层；橡胶改性乳化沥青混合料中，粒径为5～10mm的碎石、粒径为3～5mm的碎石、粒径小于3mm碎石、橡胶改性乳化沥青、纤维、水泥和水的重量比为17：40：50：14：0.0015：1.2：7，铺筑厚度为1.5cm，碎石均为南京六合区产，橡胶改性乳化沥青为江苏科茵格特种沥青有限公司生产，纤维选用聚丙烯纤维(江苏苏博特新材料股份有限公司产)，水泥选用硫铝酸盐42.5级水泥(中国联合水泥集团有限公司生产)。
在裂缝抑制功能层上铺筑大空隙沥青混合料，大空隙沥青混合料中，粗集料、细集料、矿粉、改性沥青的重量比为89：7：4：3.7，铺筑厚度为6cm，空隙率为17％，改性沥青选用SBS改性沥青(江苏宝利沥青股份有限公司生产)，粗集料选用江苏南京六合区产的粒径5～13mm的单粒级碎石；细集料选用南京江宁区产的粒径小于3mm的石料，矿粉为南京江宁区产石灰石矿粉。
将52.5级硫铝酸盐水泥(中国联合水泥集团有限公司生产)、砂子、粉状聚羧酸系减水剂、水按重量份数比1：0.7：0.004：0.15混合搅拌制备水泥砂浆，在大空隙沥青混合料温度降低至50℃以下后，将制备好的水泥砂浆灌注到大空隙沥青混合料中，待灌注饱满后，用毛刷刮除表面浮浆，使表面出现露石结构，养护2h即可开放交通。
性能测试：
按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTG E20-2011及相关试验方法对实施例1-4改造后的路面进行检测，并与分别采用5cm沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA，对比例1)以及5cm掺抗车辙剂的AC混合料(对比例2)改造后的路面进行测试对比，测试数据见下表：
注：上述实施例和对比例中，上下面层之间都有1～1.5cm厚的裂缝抑制功能层
上表中，动稳定度用来表征路面抗车辙性能，动稳定度越大，抗车辙性能越好；构造深度和摩擦摆值均是用来表征路面抗滑性能的，数值越大，抗滑性能越好。从表中的测试数据可以看出，实施例1～4的平均70℃动稳定度是对比例1的8.6倍，是对比例2的4.2倍，抗车辙性能具有显著的优势；实施例1～4的平均疲劳寿命比对比例1高67％，比对比例2高83％；实施例1～4的构造深度均比对比例1、对比例2具有显著的提高，摩擦摆值也优于两个对比例。
综上，采用本发明方法得出的“原水泥混凝土路面+裂缝抑制功能层+半柔性路面”新型组合结构，无论是抗车辙性能、疲劳寿命，还是路面抗滑性能，均全面优于传统的“白加黑”技术。

Claims (10)

1.一种旧水泥混凝土路面的提升改造方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)对旧水泥混凝土路面病害进行处置，然后对路表进行凿面处理；
(2)均匀铺撒一层橡胶改性乳化沥青混合料，并碾压在所述旧水泥混凝土路面上形成裂缝抑制功能层；
(3)往步骤(2)的裂缝抑制功能层上铺筑大空隙沥青混合料；
(4)待步骤(3)的大空隙沥青混合料温度降至50℃以下后，将水泥砂浆灌注到大空隙沥青混合料中，待灌注饱满后，用毛刷刮除表面浮浆，使表面出现露石结构，养护后即可开放交通；
步骤(2)中，所述橡胶改性乳化沥青混合料包括如下重量份的组分：10～20份粒径为5～10mm的碎石、30～40份粒径为3～5mm的碎石、50份粒径小于3mm的碎石、8～16份橡胶改性乳化沥青、0.001～0.003份纤维、0.5～1.5份水泥和5～10份水。
2.根据权利要求1所述的旧水泥混凝土路面的提升改造方法，其特征在于，步骤(1)中，进行凿面处理时，要求表面凿点间距控制在1.5～4cm，凿点深度控制在2～8mm。
3.根据权利要求1所述的旧水泥混凝土路面的提升改造方法，其特征在于，步骤(2)中，所述裂缝抑制功能层的厚度为1～1.5cm。
4.根据权利要求1所述的旧水泥混凝土路面的提升改造方法，其特征在于，步骤(2)中，所述橡胶改性乳化沥青混合料中的橡胶改性乳化沥青，为固含量60～70％的慢裂快凝型乳化橡胶改性沥青，蒸发残留物的软化点≥55℃，60℃粘度≥3000Pa.s。
5.根据权利要求1所述的旧水泥混凝土路面的提升改造方法，其特征在于，所述橡胶改性乳化沥青混合料中的纤维为聚丙烯纤维或者聚酯纤维，纤维直径20～60μm，长度3～20mm。
6.根据权利要求1所述的旧水泥混凝土路面的提升改造方法，其特征在于，所述橡胶改性乳化沥青混合料中的水泥为硅酸盐水泥或者硫铝酸盐水泥中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的旧水泥混凝土路面的提升改造方法，其特征在于，步骤(3)中，所述大空隙沥青混合料包括如下重量份的组分：86～92份粗集料，5～10份细集料，3～5份矿粉和2.8～4.0份改性沥青；
所述改性沥青为SBS改性沥青或胶粉改性沥青；所述粗集料为粒径为5～13mm的单粒级碎石；所述细集料为粒径小于3mm的碎石；所述矿粉为石灰石矿粉。
8.根据权利要求1所述的旧水泥混凝土路面的提升改造方法，其特征在于，步骤(3)中，所述大空隙沥青混合料铺筑厚度为5～6cm。
9.根据权利要求1所述的旧水泥混凝土路面的提升改造方法，其特征在于，步骤(3)中，所述大空隙沥青混合料空隙率为15～24％。
10.根据权利要求1至9任一项所述的旧水泥混凝土路面的提升改造方法，其特征在于，步骤(4)中，所述水泥砂浆包括如下重量份的组分：水泥1份，砂子0.6～1份，粉状减水剂0.002～0.005份，水0.05～0.15份；
所述水泥为42.5级或52.5级硫铝酸盐水泥的一种；所述砂子为细度模数1.0～1.8的河砂，含泥量≤3％；所述粉状减水剂为粉状聚羧酸系减水剂，减水率≥30％。
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