白改黑方案.docx

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白改黑方案

公路“白改黑”中采用高分子抗裂贴与注浆工艺

处理旧水泥砼路面的方案

一、概述

在我国道路建设中，白色水泥混凝土曾经风靡一时。

“白色路面”虽然好看，但时间一长，行车舒适度差、噪音大不说，养护维修也不方便。

于是，很多接近或超过设计年限的“白色路面”都通过改建，变成性能更优越的黑色沥青路面统称“白改黑”。

从专业上讲公路"白改黑"工程就是指水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土面层的改造工程。

按照以前的常规做法，是专业设备将原来旧的水泥砼板块破碎，然后进行高密度压实，以求稳因基层。

同时还要通过增加沥青层厚度和铺设土工合成材料来防治反射裂缝的产生。

但经过时间的检验，以上这种方法并未起到应有的作用，而且大大增加了建设工程的投资。

“白改黑”每公里造价在300万元左右。

目前我国“白色路面”总里程已经突破10万公里，其中大多已进入维修期，而传统的公路“白改黑”技术与高速公路建设的发展不相适应，加快公路新技术的研究开发和推广是高速公路建设亟待解决的关键问题。

河南盛远路桥科技有限公司是一家以公路新技术引进、研发、产品制造、方案设计及养护工程承揽为一体的实体型企业。

多年来一直专注于公路“白改黑”新技术的研究，并提出了采用高分子抗裂贴与注浆工艺处理旧水泥砼路面的方案，将有望提高“白改黑”工程的路用性能、有效降低工程造价。

二、原路面处理和结构方案

该方案主要是用于路况尚好的路段，旧水泥砼板块没有大面积的破碎，板块中已出现的裂缝主要是单独的、还没有形成网裂。

其设计的原则是继续利用旧水泥砼板块，对原路面进行弯沉与脱逃空检测，对路基出现脱空的部分采用高聚物注浆工艺处理，对已出现的裂缝采用高聚物密封胶进行灌缝，缝上面铺设抗裂贴，洒粘层油后做2cm厚沥青胶砂的应力吸收层再加铺4cm厚的改性沥混凝土。

1、原水泥混凝土路面的检测评价

主要进行路面破损状况检测和路面弯沉与板底脱空检测。

路面破损状况检测主要判定本路段面板的破损情况，从而决定此板块是否能够继续利用。

检测依据要求旧水泥砼板块没有大面积的破碎，板块中已出现的裂缝主要是独立的，每块石水泥混凝土板断板缝不超过3道。

对于部分水泥板断裂破碎严重的，需要挖除。

路面弯沉与脱空检测采用国家重大科技成果推广项目“落锤式弯沉仪与探地雷达应用技术”对水泥路面进行弯沉与脱空检测。

主要目的：

底脱空检测可采用路面雷达GPR进行脱空诊断，采用FWD进行验证，找出板底脱空的位置、程度、范围等。

1注浆前检测：

根据检测评价结果，制定注浆方案；

2注浆后检测：

根据注浆前后两次检测分析结果，评价注浆效果。

2、高聚物注浆技术处理脱空板底

旧水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土面层，如果旧水泥砼路面接缝处产生了错台或出现“脱空”现象，会导致加铺层剪应力和弯拉应力的突然增大而引起沥青砼面层反射裂缝。

所以，应采取措施，控制行车荷载作用下旧路面板块的变形，尽量减小错台量和避免“脱空”。

这是防治反射裂缝产生的重要原则。

因此，当旧水泥路面板块下的基层产生破坏和脱空时，必须对接缝、裂缝区基层、路基进行补强处理，提高承载力和稳定性，增强板底支撑，减小旧路面板块的变形，预防和抑制行车荷载在接缝处反射裂缝的产生。

采用高聚物注浆技术就是处理一种非常有效的方法。

主要优点：

1）、从根本上解决了接缝透水、板底脱空带来的唧泥、断板等病害，“一劳永逸”；

2）、与破碎、挖除等方案相比，显著节省造价；

3）、施工快捷，不需要养生，对交通干扰小；

4）、充分利用了混凝土板的强度和原结构的整体性，有利于环境保护和资源利用。

3、开槽灌缝技术处理板块的裂（接）缝

道路病害最大的症结是雨水的病害。

“是路皆怕水”，特别是有裂缝的道路。

因为水能沿着裂缝空隙下渗至基层，从而导致路面结构及路基下层发生损坏，这种损坏应力反射到路面就会进一步扩大路面裂缝。

同时为减少混凝土面板因温差和荷载变形引起的灌缝材料老化、破损或者功能失效，防止路面水下渗和板块应力传递集中，对混凝土面板施工缝和伸缩缝采用高分子改性热用密封胶进行灌缝的处理。

开槽灌缝的目的就是阻止雨水从裂缝下渗。

在给路面裂缝开槽后，用密封胶进行填充，使之对裂缝加以覆盖，从而防止在水泥砼板缝处（含纵缝、缩缝、断板裂缝等）漏水，产生水损害，起到阻止雨水的渗入。

其结果是延长了覆盖寿命及降低了养护成本。

配备机械设备一览表

设备名称

型号

数量

单位

产地

状态

灌缝机

145HD

1

台

美国

良好

开槽机

RCC130H

2

台

美国

良好

清缝机

GS160HSP

2

台

郑州

良好

吹风机

EB4300

2

台

日本

良好

运输车

康明斯

1

台

/

良好

密封胶采用“路得畅”H5108型高分子聚合物密封胶，主要性能指标如下：

针入度（mm/10）：

58

粘结实验：

通过（在－18℃时可延长50％，5周）

粘度188℃CPS：

1600

每加化重量，磅

10

比重

1.2

建议倾倒温度

188℃

建议安全加热温度

199℃

弹性%：

67％

适用温度：

－5℃～38℃

4、铺设高分子抗裂贴系列材料处理反射裂缝

道路基层中的移动是沥青混凝土面层中损坏的主要因素。

这种移动穿过沥青顶层进行反射，导致新铺路面出现坑槽、路面不平、裂缝和其它维修成本高的病害。

“路得畅”高分子抗裂贴是一种夹层应力吸收复合的系列材料，采用地震工程学原理，将面层与路基层隔离，从而使面层不受穿过路基层应力的影响，能够最有效地消除覆盖层中的应力。

在沥青砼加铺层与旧路面块板之间的缝上铺设抗裂贴作为应力应变消散夹层，具有延缓或抑制反射裂缝产生以及防治水损害的效果。

其中可选用的有SA和封层贴两种型号，在结构上两者有所不同:

抗裂贴SA它采用高分子聚合物改性沥青粘结聚酯胎基，并附在具有良好抗裂、耐高温性能的织物表面上，并经过严格的挤压工艺预制而成的。

封层贴是一种多功能夹层设计，通过吸收穿过其夹层式设计的应力提供基础隔离。

底层是一种低硬度、非织聚酯结构，使用一种工业标准粘层将其黏合于现存的路面，能承纳路基的反复横向移动。

顶层与底层之间的粘弹性胶合铺料中央层使用多向循环粘合剂能将应力能从附属结构路面中驱散掉，并使温度和负载冲击变化设计符合路面设计要求，同时形成一个高性能防水阻挡层。

顶层是一种高硬度开放式网眼栅板，它的设计使顶层能够完全一体地粘于覆盖层，并在最大应力区域内增强基础隔离。

高分子抗裂贴系列材料特征及优点：

1）当温度下降较快时，因沥青加铺层比水泥砼面板较薄，下层旧水泥路面板块产生较大的收缩和弯曲变形，使加铺层产生了较大的拉伸力。

若沥青层与水泥路面间设置了夹层，可使加铺层和旧路面板块之间产生了相对滑移，明显减少了旧路面板块收缩变形对加铺层的影响，降低了加铺层中拉应力，从而有效地改善加铺层的应力状态，延缓了反射裂缝的产生。

2）当行车荷载无论作用于接缝一侧位置还是作用于接缝正上方位置时，由于夹层的存在，特别是用了抗弯拉强度较好的夹层材料，使加铺层的抗剪、抗弯拉能力得到了较大的改善，从而抑制了沥青加铺层产生剪切开裂和弯拉开裂的现象。

3）“路得畅”高分子抗裂贴是一种夹层应力吸收复合材料，其结构本身具有防水作用，可以防止路表面水从水泥砼面板缝中进入基层，对基层造成破坏，从而引起路面的整体破坏。

4）通过在路基层上使用高分子抗裂贴形成基础隔离的特点，允许减小面层的铺设厚度，可减小50%左右。

并具有相同或更好的路面性能。

延长面层的寿命，降低路面的维护费用。

技术性能：

技术性能

产品类型

SA

封层贴

检测方法

冷抗裂

无织物断裂分离

无织物断裂分离

ASTMD146（修定版）

抗拉强度（峰值）

最低2200磅力/平方英寸（154.7千克/平方厘米）

最低4000磅力/平方英寸（231.32千克/平方厘米）

ASTMD412（修定版）

伸张度（峰值拉力时）

10%（最低）

10%（最低）

ASTMD412（修定版）

重量

0.9磅/平方英尺（标准）（0.36克/平方厘米）

0.76磅/平方英尺（标准）（0.305克/平方厘米）

N/A

密实度（聚合物）

80磅/立方英尺（最低）（1.05克/平方厘米）

69磅/立方英尺（最低）（0.91克/平方厘米）

ASTMD70

厚度

0.079英寸（标准）（0.2厘米）

0.15英寸（标准）（0.38厘米）

ASTMD1777

吸收率（聚合物）

1%（最大）

1%（最大）

ASTMD517

脆度

合格

合格

ASTMD517

软化点（聚合物）

90℃-110℃

90℃-110℃

ASTMD36

经过抗裂贴多年的使用，以及对裂缝产生应力在实验室所做的力学模型分析，我们得出结论，可选用以下四种规格宽度的产品。

24cm建议在裂缝周围无龟裂或其它无损坏的纵/横向裂（接）缝（宽度为1-3mm）使用。

32cm建议在沥青路面和水泥路面、特别是纵/横向裂（接）缝（宽度为3-5mm）、不规则裂缝、轻度龟裂表面、冷接缝和不同的路面材料（沥青/水泥）间的接缝处使用。

48cm（96cm）建议在沥青和水泥表面已经修补或灌缝等处理过的路段的裂（接）缝（5-15mm）、严重的龟裂或损坏的区域、以及桥面铺装的预养护处理等等。

两种常用规格抗裂贴的力学模型对于裂缝的应力分布：

5、沥青混凝土面层

采用4cm厚改性沥青混凝土AC－16C。

要求沥青软化点不小于75℃，动稳定度不小于3500次，其他指标符合《公路沥青路面施工技术规范》的要求。

三、方案施实

1、通过检测对于坏板的做挖除处理

水泥混凝土路面都是由伸缩缝分开的混凝土板组合而成（板的大小在3.5m×5m左右）。

旧水泥混凝土路面经过长时间使用，就会出现一些混凝土板被车轮压烂、压碎、断裂、掉角等现象，在“白改黑”施工时，这些问题都必须解决。

分别阐述如下：

如果个别混凝土板已被压烂、压碎，不能继续使用，则必须将旧板彻底砸除，将混凝土石渣挖出外运，然后重新浇注标号不低于原路面的水泥混凝土。

将旧板破碎时，一要注意不要使用大油锤，可采用人工或小型号油锤破碎的方法，破碎后更不要采用装载机下去铲装，可采用人工将碎石搬出的方法，以严格避免施工挠动更深的底基础；二要注意破碎时不要损坏相邻混凝土板，同时石渣土清除后还要清除坑底浮土，注意相邻板的下面是否有空洞等，如有，也必须同样处理。

重新浇注混凝土后，要严格照规范要求进行振捣、赶光、拉毛、养护等施工，最后尽早切割好与相邻板的伸缩缝，以防天气炎热造成混凝土板胀裂。

2、对可以保存的有脱空的板块进行高聚物注浆

1）注浆前检测

1FWD测点布置：

每块板检测4个板角；

2荷载设置：

荷载设定为5吨；

3采用探地雷达（GPR）对路段进行全面检测，分析评价脱空情况。

2）高聚物注浆

①注浆点设置：

根据检测分析结果，确定注浆点数量。

注浆点间距

一般为1.2～1.5米。

②钻孔：

孔径16mm，钻至面板底部或基层底部。

③注浆：

注浆材料为特种高密度聚合物材料，具有如下特性：

●材料注射后迅速膨胀，15分钟达到90%以上的强度，不需要养生

●材料固化后在混凝土板底形成弹性支撑，并具有较高的抗压强度和抗拉强度

●材料耐久性好，无收缩

●材料防水性能优良，对环境无污染

3）注浆后检测及评定

检测注浆后弯沉值，与注浆前进行比较，分析评价注浆效果。

3、对于可保存板块裂缝的处理

本处理方案包括以下工序：

1、开槽：

采用25马力进口开槽机沿裂缝正中位置运行，目的是除去原裂缝侧壁老化及破损的材料，形成一个新的层面，以利于密封胶与原路面的结合。

2、清理槽口：

采用清缝机沿槽口走向进行刷缝处理，特殊槽口进行人工钢刷来加强。

然后用进口吹风机对槽口及周围进行高压吹风除尘。

目的是清洁槽口，提高密封胶与槽壁的粘结力。

3、加热：

采用空气加热枪对槽口进行加热，目的是对槽口进行干燥处理，防止槽壁周围存留水分。

4、灌缝：

采用原装进口H5108密封胶经进口灌缝机加热至188℃-199℃，由专用加热导管注入槽内，平行并微低于路面（不低于2mm），封闭裂缝，并使胶随温度变化有一定的胀缩空间，延长密封效果。

一、裂缝处理

1、裂缝1mm-10mm左右的裂缝、裂缝开槽宽度、深度比例为（1.5cm：

2.5cm）进行灌缝处理（如图1）

二、宽度在10mm-20mm以内的裂缝处理

按宽、深度比为例（1.5cm：

2.5cm）的标准进行开槽灌缝处理（如图2）

（图2）

施工工艺流程

4、对于可板块接缝的处理

施工工艺流程和接缝方案布置图

图1.灌缝工艺流程

图2.灌缝方案布置图（单位：

cm）

九、施工工艺

1.开槽：

采用美国进口开槽机（25马力）沿伸（缩）缝正中位置进行开槽，其中：

槽宽0.8~1.0cm，槽深2.5cm，目的是除去伸（缩）缝侧壁老化及破损的残留物，形成一个新的结合面，以便利于密封胶灌注和与原路面良好的结合。

2.清缝：

采用“路得畅”清缝机沿槽口走向进行刷缝处理，清缝机刷不到的部位或特殊槽口用人工钢刷进行补刷，然后用专用吹风机对槽口及周围进行高压吹风除尘，目的是清洁槽口，提高密封胶与槽壁的粘结力。

3.加热：

采用“沙漠之风”热力空气加热枪对槽口进行加热，目的是对槽口进行干燥处理，防止槽壁周围存留水分和水蒸气。

4.填背衬垫条：

将准备好的聚乙烯泡沫塑料（宽1.0cm、厚1.0cm）填入槽缝中，并用垫条钩将其插入合适的位置（一般距槽顶1.5cm）固定。

5.灌缝：

用“路得畅”灌缝机将密封胶加热至188℃-199℃，由专用加热导管注入槽内，平行并微低于路面1~2mm封闭裂缝，使密封胶随温度变化有一定的胀缩空间，延长密封效果。

6.冷却：

刚灌注完的槽缝不能立即进行下道工序施工，等密封胶充分冷却后方可进行，一般10~20分钟左右（根据当天气温可以调整）。

5、对于板块的裂（接）接缝上铺抗裂贴。

施工工艺流程：

1、在对病害路断进行路况勘察时，尽量准确确定路面反射裂缝的数量、位置（分布状况）及裂缝开裂程度（选择抗裂贴的使用宽度）。

有必要在裂缝的上下两端做上标记，以免在铣刨路面或开挖路面后在原来位置上不容易确定裂缝位置。

2、使用吹风机对选择使用抗裂贴的裂（接）缝进行清洁，干燥处理，裂（接）缝表面须平整（宽度大于5mm的裂缝或在“白改黑”中水泥混凝土板块接缝须灌注高分子密封胶），无突起，无洼陷，无松散，无碎石，油脂及其它污物，如有坑槽，必须填补。

3、将抗裂贴背面的隔离膜（纸）张揭去，有聚丙烯织物的一面朝上，以裂（接）缝为中心线将抗裂贴平整的贴在路面上。

如遇不规则的裂（接）缝，可用裁纸刀将抗裂贴切断，按裂（接）缝的走向跟踪粘贴。

但在抗裂贴与抗裂贴的结合处，要形成5cm的重叠搭接。

4、使用工具用力碾压将抗裂贴熨贴至地面（小量施工可用橡皮锤、大量施工可用小型压路机集中碾压），以确保抗裂贴同路面结合成为一体，不能有气泡，皱褶。

为防止抗裂贴的位置移动或外力漂移可用铁钉固定。

5、在抗裂贴的施工完成后，尽量将完工的路面保护起来，避免对抗裂贴表面的污染和破坏，因此，可尽早喷洒粘层油摊铺沥青混凝土，热摊铺厚度不低于40mm。

注意事项：

a）在铺设前不得将隔离膜（纸）揭开。

b）在铺设抗裂贴时应将成卷材料拉紧，铺设后的抗裂贴应平整、不起皱、不翘边。

c）在铺设过程中若出现重叠时，重叠长度为50—125mm。

不能超过两层以上的重叠。

d）建议在铺设抗裂贴后用胶轮滚筒进行滚压至少三遍。

e）铺设完成后，车辆即可通行。

但是，与上面层铺设的间隔时间不应超过24小时。

f）以下情况不能施工：

Ø雨水天气；

Ø路面或建筑物表面布满霜冻或水雾；

Ø环境温度低于摄氏4度；

Ø路面或建筑物内在结构存在严重变形。

6、做4cm的改性沥青混凝土。

要马上转入沥青混凝土面层的施工，除按正常摊铺方法进行施工