废旧水泥混凝土路面的再生利用

废旧水泥混凝土路面的再生利用

目前,在我国公路路面铺装中,沥青路面与水泥混凝土路面大约各占半壁江山,且其保有数量非常惊人。而对发生严重病害的水泥混凝土路面进行处置和再生利用,符合绿色循环发展理念,值得推广。
     废旧水泥混凝土路面再生利用应考虑的问题有:大中修或升级改造后的新路设计目标是什么?原有路面结构还有什么利用价值?废旧水泥混凝土路面板是否还有利用价值?应当怎么利用?如何处理原有路面的病害,使其不影响新路的质量?
     一般地,水泥混凝土路面再生利用的工程程序是:旧路面的技术现状检测与评价,旧路面结构层的利用价值评估,旧水泥混凝土板块的利用价值评估,旧路面病害的处置技术及其对新路影响的预判,升级改造工程中老路加宽导致的新旧路面基层强度与稳定性差异的处理及接缝处理技术。
     废旧水泥混凝土路面再生利用方法
     依据大中修或升级改造后的新路设计目标以及原有路面状况,废旧水泥混凝土路面再生利用的可能方法有:
     一是挖除重修,将已经严重病害的水泥混凝土路面挖除、运走,将基层稍事修整,在其上重新铺筑新路面。采用这种传统的方法,旧路的病害基本不会影响新修路面,但对挖除的路面板材料有一个运输、丢弃或再利用的问题。
     二是对旧路稍加处理,然后在其上直接加铺沥青混凝土罩面。这种方法最大的好处是充分利用了旧路的残余价值,但是最大的问题是原有路面病害对加铺层的影响,尤其是原水泥混凝土板脱空及裂缝对加铺层的影响,如果处理不好,会撤向上反射到加铺层。
     三是将原有水泥混凝土板打碎、压稳,将原有路面结构层作为新路的垫层或下基层,在其上铺筑新路的路面结构层。
     旧路面结构层的再生利用技术
     无论原有的水泥混凝土路面具有怎样的病害,其结构层以及组成结构层的材料都有其残余的利用价值,我们公路人的责任之一就是再公路养护、维修、改建过程中尽量利用原有公路的残余价值,使其为新路服务。
     沥青混凝土薄层直接加铺技术
     当水泥混凝土路面产生病害后,对其做一些技术处理,然后直接铺筑沥青混凝土薄层,以迅速恢复路面的服务功能或迅速提高路面承载等级。
     这种方法适用于下述路段:不允许局部封闭进行维修工程(如机场跑道、重要的咽喉性大桥等)的重要路段;交通繁忙而无法局部封闭(立交主向、繁忙的城市道路等处)的重要路段;路面技术状况比较完好的路段。
     沥青混凝土加铺技术的施工程序如下:首先是对老路的检测与评价:对沥青混凝土加铺层的最大威胁是旧路病害对加铺层的影响,尤其是水泥混凝土板缝可能形成的反射裂缝的影响。水泥混凝土路面上沥青加铺层开裂的主要原因有水泥混凝土板在外荷载作用下的垂直变形以及板体自身水平向的温度变形。因此在做沥青混凝土加铺之前必须对老路进行检测,探明老路病害,分析其对加铺层可能的影响。
     其次是对老路局部病害进行处置:填充板底脱空,减少不同位置的垂直变形差;维修路段排水设施;拆除或调换局部严重碎裂的板体;板缝处置以及局部找平。
最后是确定裂缝隔断技术。目前较多采用的裂缝隔断技术有设置沥青+土工布隔断层与沥青应力吸收层两种。两种隔断技术均具有裂缝与水分的隔断作用。
加铺层沥青混凝土与常规沥青混凝土最大的区别在于加铺层底面水泥混凝土板的刚度与模量均比加铺的沥青混凝土大,表面又比较光滑,在外荷载作用下更容易产生车辙、推移、壅包;如果加铺层过薄,沥青混合料中的粗集料又存在被压路机压碎的可能。
     废旧水泥混凝土路面的破碎压稳技术
     对已经产生病害的水泥混凝土路面,另一种处理方法是将现有的普通硅酸盐水泥混凝土路面敲裂,然后碾压这些破裂的混凝土直到固定,将原刚性路面变为柔性基础,并在其上铺设符合当地交通需求的柔性面层。
     目前,国内对旧水泥混凝土路面破碎化改造技术主要有冲击碾压、打裂压稳及碎石化这三种路面破碎改造技术。
     冲击碾压技术:该技术采用的冲击压路机是一种具有高冲击能量的压实机械。它一改传统的拖式光轮压路机的圆形钢轮为三角形或正方形,当机器行走时,冲击压路机以每秒1.5次至2.2次的低频率、连续周期性的高振幅撞击力、直接冲击破碎混凝土板面。冲击路面产生的强烈冲击波还可以向板下基层和土基传播,对旧路基进行补充压实。
打裂压稳技术:打裂可以在板块中形成紧密的裂纹,从而以部分结构性的损失来换取传荷能力的增强;另一方面,压稳则消除板下的脱空,恢复了基层对水泥混凝土板块的支承作用。
     碎石化技术:该技术是将水泥混凝土路面的面板,通过专用设备一次性破碎为碎块柔性结构,因破碎后其颗粒粒径小,力学模式更趋向于级配碎石,因而将其命名为碎石化。
打裂压稳是把旧的水泥混凝土板打成微裂的小块,打裂的缝宽只是很小的裂缝,因此也叫
     “发裂”,将旧水泥板打成发裂后,接着就压实,铺一层沥青混凝土整平层,然后喷上沥青粘接层,再加铺土工布,最后才铺沥青混凝土面层。
     冲击碾压改建工艺与打裂一压稳工艺不同,冲击碾压具有冲击能量大、影响深度深,对旧路基和基层具有补充压实的作用等特点。因此冲击碾压后的旧水泥混凝土路面裂纹深度增加,板块缩小,而且冲击碾压破碎后水泥混凝土路面出现竖向贯穿板厚的裂缝,相当于将水泥板破碎成多个小的水泥岩块。
     碎石化改造技术通过对水泥混凝土路面进行均匀的冲击、破碎、压实,在不同深度处形成不同尺寸的破碎,上部板块破碎成粒径更小的颗粒,而下面部分粒径则较大,破碎后形成的裂纹不是竖向贯穿的,这样水泥混凝土板块碎裂后除表面局部厚度范围(小于2cm)外,在其原位形成了裂而不碎的嵌挤效果。在损失一部分结构强度和整体性的情况下,把水泥混凝土路面在温度、湿度变化和荷载作用下的位移降低到沥青混凝土面层可以允许的范围内,从而彻底解决了反射裂缝的发生。
     处置方法的选择
     废旧水泥混凝土路面养护维修及升级改建中对老路面的处置方法有很多,各有可取之处,又各有应用局限性,应根据具体情况具体分析,选择最佳处置方法。
     对于那些具有一定数量水泥混凝土路面或水泥混凝土制品,且每年都有一定数量的报废水泥混凝土需要处理的大城市,建议选择合适地点建立废旧水泥混凝土处理厂,集运输、储存、破碎、筛分、拌和为一体,彻底解决水泥混凝土的再利用问题。对于那些对路面标高、路面重量有严格限制的路段,较适宜的处置方法是挖除重建。对于那些极端重要或交通繁忙不允许局部封闭,或路面技术状况比较完好的路段,可以考虑采用沥青混凝土薄层加铺的方法。
     破碎压稳技术可以充分利用原路面结构层的残余利用价值;充分消除原路面的病害,得到较为理想的摊铺承载层,适合公路或城市远郊道路。

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