旧水泥混凝土路面改造设计课件

旧水泥混凝土路面改造设计ppt课件结构设计抗裂设计沥青混合料选择

主要内容旧水泥砼板改造设计流程几点思考旧水泥砼板改造设计概述设计案例已有工程介绍结构设计江苏省交通科学研究院JIANGSUTRANSPORTATIONRESEARCHINSTITUTE

旧水泥混凝土路面沥青加铺层改造研究

1999年，江苏省交通厅公路局、江苏省交通科学研究院联合开展了“旧水泥混凝土路面沥青加铺层改造研究”，针对不破碎板处理方式提出了多种路面结构和防止反射裂缝的措施。

沥青稳定碎石在旧路改造中的应用研究

2001～2002年,宁连公路管理处,江苏省交通科学研究院联合开展了“沥青稳定碎石在旧路改造中的应用研究”，针对沥青稳定碎石优良的抗裂性能提出了加铺层结构。1概述江苏省交通科学研究院旧水泥混凝土路面沥青加铺层改造研究11概述目前使用的结构(沥青砼加铺层)沥青砼路面+中间夹层(土工织物）+处理后的水泥板沥青砼路面+中间夹层(土工织物、应力吸收层）+处理后的水泥板橡胶沥青砼路面+中间夹层(应力吸收层)+处理后的水泥板沥青砼路面+裂缝缓解层(沥青稳定碎石）+处理后的水泥板1概述目前使用的结构(沥青砼加铺层)1概述目前使用的结构(沥青砼加铺层+半刚性基层)沥青砼路面+土工织物+半刚性基层（二灰碎石、水泥稳定碎石）+处理后的水泥板沥青砼路面+半刚性基层（二灰碎石、水泥稳定碎石）+土工织物+处理后的水泥板沥青砼路面+半刚性基层（二灰碎石、水泥稳定碎石）+处理后的水泥板(板块破碎)1概述目前使用的结构(沥青砼加铺层+半刚性基层)1.设计方法(国外)２．１结构设计方法ARE

(AustinResearchEngineers)法美国沥青协会（AI）法AASHTO罩面设计方法美国工程兵和联邦航空局（FAA）法1.设计方法(国外)２．１结构设计方法ARE(Austi《水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40-2002）《公路沥青路面设计规范》平均弯沉值弯沉差经验法实体工程实践经验２．１结构设计方法1.设计方法(国内)《水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40-2002）经验反射裂缝产生交通荷载温度应力２．２抗裂设计反射裂缝产生交通荷载温度应力２．２抗裂设计厚加铺层设置夹层裂缝缓解层２．２抗裂设计锯缝破碎固定目前在水泥稳定碎石基层抗裂设计中得到应用厚加铺层设置夹层裂缝缓解层２．２抗裂设计锯缝破碎固定目前设置夹层２．２抗裂设计设置夹层２．２抗裂设计玻纤格栅

是一种物理化学性能很稳定的材料。它具有强度大、模量高、化学稳定性好、耐腐蚀等特点。研究结果表明，防反效果有好有坏，一般来说其对于垂直和水平位移较大(超载、温缩严重)的情况效果不大，其防反效果可能较短暂（2～3年）。橡胶沥青应力吸收层（SAMI）

是一种预防沥青路面反射裂缝的技术措施。SAMI是由橡胶沥青和一定级配的碎石材料分层撒布而成的一种柔性防裂层，厚度为1cm左右。SAMI具有良好的抗变形性能，可以吸收水泥路面接缝处竖向或横向位移，减少裂缝处沥青面层的受力，从而减少或消除沥青路面反射裂缝（水泥板块横向滑动没有稳定的路段不适用）。

STRATA应力吸收系统

科氏Strata反射裂缝应力吸收层系统具有高弹性和柔韧性的特殊性质，可以将向上传递的应力（水泥砼板裂缝处产生的集中应力）分散在较大的面积，以防止、延缓路面基层反射裂缝的产生。当沥青加铺层的厚度小于12cm时，沥青面层车辙问题严重.２．２抗裂设计聚脂改性沥青油毡贴缝

改性沥青油毡广泛应用于建筑防水领域，如各种面层、地下室、水池、水库、厕浴间、桥梁遂道等，但应用于旧水泥砼板上加铺沥青面层改造的工程实践较少。旧水泥路面加铺改造工程中，为了防止雨水下渗到基层中，毁坏基层，采用改性沥青油毡对旧水泥板进行贴缝处理。改性沥青油毡有SBS、APP、APR改性沥青系列。该产品主要采用玻纤毡、聚酯毡做胎基体，其厚度主要有2mm、3mm、4mm、5mm等。贴缝宽度为50cm，起到中间夹层的作用．土工织物夹层

当沥青罩面层由于旧水泥砼板位移产生的拉应力超过沥青罩面层的抗拉强度时，沥青罩面层自然会开裂，由于沥青罩面层开裂，在自然环境因素条件下（雨水、粉尘、砂石等），导致沥青面层剥离，再现坑洞，降低道路的使用品质。在沥青罩面层与旧水泥砼路面之间设置土工布中间夹层，可起到应力吸收层的作用，是防止反射裂缝的一种有效措施。包括聚丙烯、聚乙烯或聚脂织物和聚脂无纺织物。

设置夹层玻纤格栅橡胶沥青应力吸收层（SAMI）STRATA应力吸收２．２抗裂设计设置夹层２．２抗裂设计设置夹层裂缝缓解层２．２抗裂设计裂缝缓解层２．２抗裂设计沥青稳定碎石（LSM-25）沥青稳定碎石（LSM-25）空隙率在3～6％之间，具有良好的抗水损害、抗车辙性能，而且采用沥青稳定碎石（LSM-25）基层不会像半刚性基层那样产生反射裂缝，从而能显著延长沥青路面使用寿命。2001年，在宁连宁通公路水泥路面改造工程中应用了沥青碎石基层，至今路面性能良好。大粒径沥青碎石的造价比水稳碎石基层略高。沥青碎石AMAM属于半开级配，级配较粗，粉料少，沥青用量较少，空隙率较大，其高温性能、水稳定性、力学性能均比LSM混合料差。从无侧限抗压强度及回弹模量来看，AM的力学性能均要比LSM的力学性能差。从劈裂试验结果来看，AM的间接抗拉强度、劈裂劲度模量都要远小于LSM，其抗拉能力要比LSM混合料差。２．２抗裂设计级配碎石级配碎石（GradedAggregateBase）结构层主要承受由上部沥青层传来的车辆荷载的垂向力，并扩散到下面的土基中，起到扩散路面荷载、减小路面的变形、防止和减缓路面病害的出现的作用，可以有效地延长路面的使用寿命。为此，该结构层应均匀，具有高密度、高强度、良好的透水性及良好的抗永久变形性能。半刚性基层半刚性基层如水泥稳定碎石、二灰碎石，该基层有良好的整体性，但是由于本身的反射裂缝比较多，且抵抗下部反射裂缝的裂缝能力相对较差，但是由于其经济性突出得到广泛的应用，也在旧路改造工程中体现良好的使用性能。抗裂性能比较：水泥稳定碎石优于二灰稳定碎石。裂缝缓解层沥青稳定碎石（LSM-25）沥青碎石AM２．２抗裂设计级配破碎固定２．２抗裂设计碎石化处理（JPCP,JRCP,CRCP）破碎稳压处理MHB（碎石化）共振碎破裂固定(JPCP)断裂固定(JRCP)破碎固定２．２抗裂设计碎石化处理破碎稳压处理MHB（碎石化破碎稳压处理国外称作CracKSeat，这种工艺将水泥板先破碎成条状板块，再稳固到基层上的施工方法，即断裂固定(breakandseat，B／S)和破裂固定(crackandseat，C／S)方法。施工工艺一是先采用GuillotineHammer、HeavyRoller、Pilehammer等设备破碎混凝土板，之后采用压路机碾压稳定，破碎和固定分两步进行；二是冲击压实（impactroller），即一种非圆形、大功率、连续滚动轮冲击压实，在击碎旧板的同时将其夯实稳固到基层上，如南非蓝派冲击压实。２．２抗裂设计破碎稳压处理国外称作CracKSeat，这种工艺将水泥板先破碎稳压处理设备与工艺冲击镐凿碎压稳工艺RoadMiner开路王系列破碎工艺门板式震裂压稳工艺冲击压稳工艺２．２抗裂设计破碎稳压处理设备与工艺２．２抗裂设计破碎稳压处理设备与工艺冲击镐凿碎压稳工艺RoadMiner开路王系列破碎工艺门板式震裂压稳工艺冲击压稳工艺２．２抗裂设计破碎稳压处理设备与工艺２．２抗裂设计碎石化处理国外称作Rubblization，美国沥青学会将碎石化定义为“一种将波特兰水泥混凝土路面破碎成为小碎块的加工过程”。混凝土板破碎成3～8英寸（7.5cm～20cm）的小碎块，细颗粒集中在路面上部，粗颗粒集中在路面下部。破碎时要求混凝土沿其剪切面破裂，即成45度角，可获得比垂直破裂更大的模量。同时不能破坏路基的轮廓和路基材料，再用大吨位胶轮压路机碾压至稳定。２．２抗裂设计碎石化处理国外称作Rubblization，美国沥青学会将碎MHB（碎石化）２．２抗裂设计MHB（碎石化）２．２抗裂设计混合料选择上面层SMA13SUP13AC13２．３混合料设计混合料选择上面层SMA13SUP13AC13２．３混合料设计混合料选择中下面层AC20/AC25SUP20/SUP25２．３混合料设计混合料选择中下面层AC20/AC25SUP20/SUP25２混合料选择橡胶沥青砼改性材料２．３混合料设计聚脂纤维橡胶沥青是轮胎橡胶粉粒在充分拌合的高温条件下(180℃以上)与基质沥青充分熔胀反应形成的改性沥青胶结材料。它具有优异的低温性能、较强的高温稳定性、突出的抗老化、抗裂以及降噪性能（据调查，可降低路面行车噪音3～6个分贝，相当于减少80％的行车量）等特性。改性沥青混合料选择橡胶沥青砼改性材料２．３混合料设计聚脂纤维橡胶沥青调查分析加铺层结构设计抗裂设计３、１改造设计案例调查（检测）调查分析加铺层结构设计抗裂设计３、１改造设计案例调查（检测）３、１改造设计案例（1）、调查（检测）旧路面结构类型和厚度调查旧路面取芯调查旧路面弯沉检测（板中、板角）旧路面错台调查（比较困难）旧路面病害调查旧路面平整度检测（可选）３、１改造设计案例（1）、调查（检测）旧路面结构类型和厚度调３、１设计案例（２）、调查分析路面状况指数PCI：评价为优断板率DBL：大部分在5%以内，评价为优良板角弯沉总体判断：<14占70%以上板中弯沉总体判断：普遍较好平整度评价：评价为良平均错台量：较小（从平整度可以看出）３、１设计案例（２）、调查分析路面状况指数PCI：评价为优３、１设计案例（３）、抗裂设计不破碎板处理PCI评价为优良、DBL低于10%，且维修费用经济性较优时（约40%），采用直接加铺沥青混凝土罩面；破碎板处理断板率低于10%时，可采取打裂压稳技术直接加铺沥青混凝土罩面;断板率介于10～15%的水泥路面，在打裂压稳之后铺设防反射裂缝材料后加铺沥青混凝土罩面层；断板率超过15%且有明显结构性破坏的水泥路面（或相邻板的位移(沉降差)大于4mm【美国AI的标准为3mm】就需要将板打碎处理）。重庆交通学院和交通部公路科学研究所，而目前我们企业尚无建立这样的一个设计方案决策标准３、１设计案例（３）、抗裂设计不破碎板处理重庆交通学院和交通３、１设计案例（４）加铺层结构设计水泥混凝土加铺层沥青混凝土加铺层Ａ、加铺层类型选择沥青混凝土加铺层结构能吸收两种材料的优点：即旧水泥混凝土提供了稳定、坚实的基层，沥青混凝土路面提供了一个摩阻系数较高、平整度好的面层，大大改善了路面的使用性能。３、１设计案例（４）加铺层结构设计水泥混凝土加铺层沥青混凝土３、１设计案例（４）、加铺层结构设计Ｂ、累计当量轴次计算旧路水泥混凝土路面的设计基准期为30年，已建成通车10年。本次路面设计交通量年平均增长率取5%。临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数取0.22。剩余设计基准期内设计车道标准轴载累计作用次数为8.71×106次。交通分级为重。３、１设计案例（４）、加铺层结构设计Ｂ、累计当量轴次计算旧路３、１设计案例（４）、加铺层结构设计Ｃ、结构厚度设计

美国沥青协会（AI）弯沉法３、１设计案例（４）、加铺层结构设计Ｃ、结构厚度设计美国沥３、１设计案例（４）、加铺层结构设计美国工程兵团和联邦航空局法（FAA法）３、１设计案例（４）、加铺层结构设计美国工程兵团和联邦航空局３、１设计案例AASHTO罩面设计方法（４）、加铺层结构设计３、１设计案例AASHTO罩面设计方法（４）、加铺层结构设计３、１设计案例水泥混凝土路面设计规范一级公路最小厚度10cm（４）、加铺层结构设计ARE法

11.4cm３、１设计案例水泥混凝土路面设计规范（４）、加铺层结构设计A３、１设计案例ARE法11.4cm美国沥青协会（AI）法10cmAASHTO罩面设计方法16.37cm美国工程兵团和联邦航空局法（FAA法）

14.8-17.8cm规范法≥10cm10-1８cm（４）、加铺层结构设计Ｃ、结构厚度设计３、１设计案例ARE法３、１设计案例6cmAC(SUP)204cmSMA138cmAC(SUP)25方案二8cmAC(SUP)204cmAR-AC13方案三6cmAC(SUP)206cmAC(SUP)204cmAC(SUP)13方案一等效（４）、加铺层结构设计Ｄ、加铺层结构比选３、１设计案例6cmAC(SUP)204cmSMA138３．２已建工程介绍项目宁通公路方案一方案二路面结构4cmSMA-16(改性沥青)6cmAC-25I2cm沥青砂4cmSMA-16(改性沥青)6cmAC-25I

沥青下封层15cm二灰碎石使用状况1998-1999年江苏省宁扬公路高速化;水泥板情况良好的部分路段，采用方案一；比较差路段采用方案二;经过近8年的运营，路面局部路段出现了反射裂缝，局部路面也发生了损害;应该来讲，该种罩面处理方案较为成功，但是建立在极其严格施工的基础上，后续江苏省水泥路面改造均较少采用方案一，主要原因是设计、施工控制水平较难达到。３．２已建工程介绍项目宁通公路方案一方案二路4cm３．２已建工程介绍项目省道101汤山-句容段沪宜线胡埭

-漕桥段路面结构4cmSMA-136cmAC-20I32cm二灰碎石5cm沥青贯入式5cmSMA-136cmAC-20I玻纤格栅2cmAC-10I18cm二灰碎石使用状况使用7年；路面结构完好；无反射裂缝；无修补，无车辙。

沪宜线胡埭-漕桥段上面层采用改性沥青；使用5年；路面结构完好；无反射裂缝；无修补，无车辙３．２已建工程介绍项目省道101汤山-句容段沪宜线胡埭-项目宁连公路南京段泰高公路拓宽改造工程路面结构4cmSMA-13(SBS)8cmAC-25I10cm沥青稳定碎石（LSM25）玻纤格栅2.5cmAC-10I4cmAR-AC13

1cmAR-SAMI使用状况江苏省于2002年进行了宁连公路南京段改造;水泥板加铺路面结构方案与本次推荐方案相似;该公路为江苏南北交通干线公路，交通量大、重载车比例高;经过四年运行，路面结构完好而且无反射裂缝;其成功经验值得推荐橡胶沥青路面为３００m试验段从目前试验路段运营的情况来看，由于竣工时间较短，铺筑橡胶沥青的路面均未发现反射裂缝，行车的舒适性良好。３．２已建工程介绍项目宁连公路南京段泰高公路拓宽改造工程路4cmSMA-13项目G312沪宁段扩建工程方案方案一方案二路面结构4cmsup13或SMA13(改性沥青)6cmsup20