水泥混凝土路面再生利用技术(多锤头破碎)

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Reuse of Concrete Road(RC2000)
水泥混凝土路面再生利用技术方案
Reuse Method of Concrete Surface Road(RC2000)
目录
一、前言 (1)
二、旧路面的破损分析 (2)
三、旧路面常用的处理方法 (3)
四、旧水泥路面破碎及再生利用技术方案 (4)
五、旧水泥路面效益分析 (7)
六、应用案例 (8)
一、前言
水泥混凝土路面具有强度高、刚度大、荷载扩散能力强、稳定性好等特点，与沥青路面相比，其施工简单、取材方便、性价比高。

因此，在我国高等级公路、干线公路，尤其是地方道路得到广泛应用，但其致命弱点是损坏后修复困难。

由于路基、路面受力体系的特殊性，传统的修补方法或加铺技术已不能很好的解决旧路面面临的负责结构问题。

在路面维修处理中，往往投入大、成效小，存在环境影响、交通干扰、工效低、经济性差和社会影响大等严重问题。

旧水泥混凝土路面破碎和再生利用技术汇集了交通运输部重点科研项目《水泥混凝土路面再生利用关键技术研究》的最新研究成果，自主研发了多锤头和门板式破碎设备，为解决水泥混凝土路面复杂的结构和受力问题提供有效的技术手段。

典型病害图例及说明
断板：水泥混凝土路面在施工养生期或正常使用过程中在无切缝处产生裂缝，经发展使整块混凝土板块断裂形成两块或两块以上不规则的现象。

纵缝：路面沿着公路纵向产生裂缝的现象。

角损：路面面板边角处损坏的现象。

错台：面板接缝处相邻两块板垂直高差在8mm 以上出现的竖向相对位移的现象。

沉降：路面连续数块板下沉，低于相邻路面板平面的，深度在3cm 以上的
断板 纵缝 角损 错台
网裂 脱空 剥蚀
沉降
下沉。

网裂：路面表面产生纵横交错呈网状的较小裂缝。

脱空：基层材料形成泥浆从接缝处或板边缘挤出，板底出现脱空的现象。

剥蚀：路面由于车辆碾压、风化、侵蚀等原因使面板剥落的现象。

路面破损后的影响
路面平整度降低，影响行车舒适性；
消弱公路整体强度，诱发其它病害；
面板渗水，导致路基毁损，缩短公路使用寿命；
路面坑洼不平，影响车辆操纵稳定性和行车安全。

二、旧路面的破损分析
旧路面的破损类型主要有：面板破碎、裂缝类；变形类；接缝损坏类；表面损坏类。

其中多是由水泥混凝土面板和路基特性引起的。

水泥混凝土面板破裂或断裂的主要是早期干缩裂缝和后期温胀、荷载等应力作用导致的疲劳或拉裂破损不断延伸所致。

干缩与早期裂缝的关系
由于水泥稳定特性，在早期（养生期）水泥强度随着时间延长而逐渐增加，到28天后达到最大。

而收缩张拉应力则快速增长并很快达到最大。

一般来说，水泥混凝土面板干缩裂缝主要产生在养生期间，而面板后期裂缝主要是温度变化和荷载作用所引起的裂缝。

温胀与面板裂缝的关系
面板受温度变化会产生热胀冷缩，相邻板与路基间会产生不同步的位移和应力作用，受变形空间和应力集中的影响可导致面板的拉裂或隆起。

当温度降低所
引起的拉应力超过水泥板抗拉强度时，则导致裂纹产生。

当温度升高引起的膨胀变形超过伸缩缝允许，则可能导致面板隆起脱空。

超载与面板破损的关系
路面在车辆荷载下受多重应力作用，当路面在允许荷载反复作用下，具有抗疲劳破坏的能力。

当荷载超过允许时，会加速路面开裂损坏
根据国内外对公路寿命与轴载的关系研究表明，道路设施破坏与轴载荷成指数关系，且与道路结构强度有关，道路弹性模量越大，超载对其影响越大。

三、旧路面常用的处理方法
与沥青路面相比，水泥混凝土路面的修复比较困难，常用的方法包括“路面快速修补法”、“局部挖除补强法”、“直接加铺罩面法”和“挖除换填法”等。

路面快速修补法
该方法利用快凝材料对路面破损部位进行局部快速修
补，适用于局部破损或表面损坏的修理。

主要方法包括浇
筑修补法、灌缝密封法、压浆灌注法、板下封堵法等。

其
特点是一次性造价低，但是由于强度和模量与原结构不同，
易产生局部跳车和病害，所以适应临时性养护需要。

局部挖除补强法
该方法主要是针对部分水泥板断裂而采用的补救措
施，该方法是将破损的水泥板挖除，处理基层后，重新铺
筑水泥面板。

其特点是适用局部修理，整体效果差、寿命
短。

直接加铺罩面法
该方法为路面“白”改“黑”的方法之一，它是将原
有水泥路面经过局部处理（纵、横缝封填、沉陷、错台等
处理）作为基层，喷洒粘层油后直接加铺沥青混凝土上面
层。

特点是加铺速度快，基层强度高，整体效果好。

缺点
是裂缝反射快，使用寿命短，一般2-3年即发生病害。

挖除换填法
该方法是将旧水泥路面破碎成块状后拆除丢弃，或将
拆除块破碎重新利用，制作底基层，然后重新加铺面层。

该方法改造较为彻底，但对交通干扰大、工效低、环境污
染大、造价高。

常用方法的优缺点比较
方法名称适应条件优点缺点路面快速修补法局部或表面损坏一次性造价低改造不彻底
局部挖除补强法局部断板适用性强整体效果差，寿命短直接加铺罩面法整体轻、中度破损速度快，整体效果好裂缝反射快，寿命短挖除换填法整体重度破损改造彻底交通干扰、污染大、效率低
四、旧水泥路面破碎及再生利用技术方案
要彻底解决旧水泥路面问题，最有效的方法之一就是完成路面结构的改造，即变“白色路面”为“黑色路面”。

在白色路面黑色化过程中必须解决以下三个问题：①路基层的稳定性；②防裂缝反射；③新铺结构层间弹性模量的合理匹配。

本资料提供的旧水泥混凝土路面的破碎方法和再生利用技术，为水泥混凝土路面的改造提供了更为简便、高效、环保、可靠、经济而又有效的手段。

锤式破碎技术也叫多锤头碎石化技术，它是采用多个重锤反复冲击打碎面板，将路面分层打裂成大小均匀的块径。

这种技术破碎后的路面，可形成上面层粒径较小，中面层粒径稍粗，底层粒径较大的嵌挤结构。

就
地破碎，工艺简单，一次成型，完成破碎后通过Z形压
路机压稳，形成平整、稳定的基层结构。

路面通过破碎
和冲击压实后既能满足基层强度要求，又可消除反射裂
缝，为新铺面层提供了理想的基层结构。

破碎机见图
4-1。

图4-1 多锤头破碎机
旧路面情况破碎施工情况
破碎后情况Z型压稳及成型锤式碎石化施工工艺流程
试破碎试坑检查确定破碎工艺破碎施工Z型压路机压实钢轮压路机压撒布透层油撒布石屑及碾压改性沥青混合料施工
板式破碎技术也称门板式破碎技术，它是采用门板式重锤将水泥面板打裂成不规则的方块，经胶轮压路机压稳后形成块状嵌挤状态。

通过调整破碎间隙控制块状尺寸大小。

该破碎法工艺简
单，一次成型，压稳后的路面作为路基稳固坚实，既能
满足基层强度，又可消除反射裂缝，破碎后的路面根据
弯沉值和模量指标，设计合理的面层加铺结构。

破碎机
见图4-2。

图4-2 板式破碎机
旧路面情况破碎施工情况破碎后情况胶轮压路机压稳板式碎石化施工工艺流程
3、路面再生利用技术方案
破碎后的路面材料作为结构层材料再利用是技术方案的关键点，并且将弯沉值作为路基强度的控制指标，根据需要也可采用换算弹性模量来作设计控制。

破碎后的弯沉值可采用承载板试验测定。

如图4-5所示。

依据现行的水泥混凝土设计原理，把碎石化后的水泥路面看做碎石结构计算，但是目前采用的是锤式碎石化机械，它能把水泥混凝土的结构破碎成三层式试破碎打裂检查确定打裂压稳工艺打裂
压路机压实撒布透层油沥青混凝土加铺层的施工
粒径，既表面层最大尺寸小于7.5cm、中间层最大尺寸小于22.5cm、底部层最大尺寸小于37.5cm的下大上小嵌挤结构，有利整体结构稳定。

因此，设计弯沉值
五、旧水泥路面破碎效益分析
旧水泥路面破碎方案依据循环经济理论，采用机械施工方法，将旧水泥混凝土路面就地破碎并再生利用。

既解决了传统旧水泥路改造中的交通困扰、环境污染、资源浪费、高成本、低效率等缺陷，又解决了水泥路改造后容易出现反射裂缝的技术问题，施工工艺简单、操作方便。

与传统方法比较（按二级公路改造测算），采用三种不同方案均可获得比较好的技术经济效果。

详见图5-1、5-2、表5-1所示。

图5-1 各方案资源节约和改造后寿命比较图5-2 各方案性能价格比比较
旧路检查评价
设备选型
推荐改造方案
工艺选择
结构设计流程设计实验路段改造施工
交通流量
道路等级
N
水泥面板改造技术经济性能分析表5-1
综合分析，RC1碎石化和RC2打裂压稳方案性价比指数最高，RC2000方案不仅能减少废料丢弃，降低环境污染，节约石料和沥青，还能缩短工期，降低工程成本。

六、应用实例
本项目结合交通运输部西部重点科研项目，通过引进消化吸收国外先进技术，研发完成锤式破碎机和板式破碎机设备。

旧水泥混凝土路面破碎及再生利用工艺，已逐步推广和应用到各省的路网水泥混凝土路面改造中（见附表）。

部分案例图片
广东省新丰县G105线改造，碎石化省道S205江油-大康水泥路打裂破碎，板式破碎
湖北G105国道，采用板式破碎技术广西G324国道，采用碎石化技术
黑龙江哈同高速，采用板式破碎技术广西G304国道，采用碎石化技术
河南G106国道，采用板式破碎技术山东G104国道，采用碎石化技术。