摘要：
本文介紹水泥路面改造與再生利用中的混凝土面板破碎技術，以及舊混凝土再生骨料的應用研究，包括再生集料用于無機結合料穩定基層、再生集料混凝土等的試驗研究，結果表明再生集料完全可取達到新集料的效果，而且具有特殊的強度增長規律。
關鍵詞： 舊水泥路面 破碎技術 再生利用 纖維瀝青混凝土
目前我國已建成的公路中水泥混凝土路面約19萬km，在已建成的高速公路路面中，水泥混凝土路面約7436km。隨著我國部分早期修建的水泥混凝土路面和部分近期修建的但已出現不同程度的早期損壞的水泥混凝土路面，已達到需要翻修的程度，如何翻修的問題已日益成為公路部門必須面對和必須解決的技術問題。雖然我國有些省份在采用瀝青加鋪層技術改造水泥混凝土路面方面進行了許多有益的嘗試和艱苦的技術探索，但不可否認的是水泥混凝土路面的反射裂縫問題一直是影響加鋪層使用壽命與使用性能的最根本的原因。
1．水泥混凝土路面快速檢測評價技術
水泥混凝土路面快速檢測技術包括：水泥混凝土路面板安定性檢測、路面破損狀況檢測、結構承載力檢測、行駛質量檢測、抗滑能力檢測、交通狀況檢測等；研究建立水泥混凝土路面狀況快速檢測評價體系和相關的評價模型，建立水泥混凝土路面狀況的判別標準。其中的技術難點在于水泥混凝土路面板安定性檢測，主要是如何判定水泥混凝土路面板脫空狀況。
判斷水泥混凝土路面板底脫空的技術一直是世界性的難題。國內外取得了許多的研究成果，如采用貝克曼梁或FWD、路面雷達等探測水泥路面板底脫空程度等。
（1）路面雷達GPR的脫空診斷技術
GPR測速可以達到80km/h以上，可用于路面與機場道面結構層厚度檢測；脫空識別；地下異物識別，如鋼筋，燃氣管道，排水管道等；含水量、壓實度評價等。如圖1所示，其原理是通過對雷達反射信號的接收、處理與分析，可以找出路面脫空的可疑位置、程度、范圍等。由于反射信號受各種噪聲的影響較大，應重點研究判別的準確性。為此，采用FWD驗證、人工開挖驗證是必須的，有助于建立反射波形與實際脫空狀況的對應關系，豐富和積累GPR的使用經驗。
圖-1 GPR檢測路面
（2）FWD的脫空診斷技術
對GPR發現的可疑脫空點，采用FWD脫空診斷技術，如圖－2所示。采用AASHTO方法，檢測板邊同一點的三個荷載水平下的彎沉，并進行線性回歸，若回歸的直線經過坐標原點，則認為無脫空，否則認為有脫空。
圖2 測量裂縫與接縫板邊彎沉差的落錘式彎沉儀位移傳感器布置
2．水泥混凝土路面改造與破碎工藝
重慶交通學院和交通部公路科學研究所等單位研究認為，當混凝土路面斷板率低于10%時，可采取打裂壓穩技術直接加鋪瀝青混凝土罩面，對于斷板率介于10～15%的水泥路面，在打裂壓穩之后鋪設防反射裂縫材料后加鋪瀝青混凝土罩面層；而對于斷板率超過15%且有明顯結構性破壞的水泥路面（或相鄰板的位移(沉降差)大于4mm【美國AI的標準為3mm】就需要將板打碎處理），要求在對路基及基層有問題處進行局部處理后，將混凝土面板進行破碎壓實作為基層，再加鋪瀝青混凝土罩面。
圖3 MHB（Multiple Head Breaker）破碎工藝
國內外現有的破碎工藝主要包括RoadMiner開路王系列破碎工藝、MHB型多頭重錘破碎工藝RMI共振型破碎工藝、沖擊壓穩工藝、門板式震裂壓穩工藝、沖擊鎬鑿碎壓穩工藝等。我們在研究過程中，采用了MHB型多頭重錘破碎工藝（如圖-3）、門板式震裂壓穩工藝(如圖－4)、沖擊鎬鑿碎壓穩工藝等。同時，對典型路段進行使用效果評估。主要評價內容有：路面使用性能變化規律，反射裂縫率隨時間的變化，防止反射裂縫措施的有效性等。項目研究在重慶、湖北、廣東取得了良好的效果。
圖4 門板式破碎機打裂壓穩工藝
3．舊水泥路面改造與再生的路面結構設計及修筑工藝
(1) 水泥路面板再生的路面結構組合設計
針對打裂壓穩鋪筑瀝青混合料加鋪層的路面結構組合，可以采取“白+黑”和“白+白”加鋪層的結構及修筑工藝，包括層間結合設計與材料應用等，其中防治反射裂縫是其關鍵問題。
對反射裂縫先后采用的防治措施有：增加瀝青加鋪層厚度、設置應力吸收薄膜夾層、加筋瀝青層及其他具有良好路用性能的瀝青混合料、設置隔離層以及處治舊路面板(封填裂縫、破碎穩定舊路面)等。我們對纖維瀝青混合料的試驗研究，發現纖維瀝青混合料具有良好的低溫抗裂性能和高溫抗車轍性能（如圖5），并擬在重慶城口和渝北進行現場試驗研究。通 過對瀝青混合料的級配的改善，提高了瀝青混合料的高溫抗車轍性能，獲得了抗車轍瀝青混合料。還對改性瀝青混凝土及SMA等優良瀝青加鋪層材料進行了研究。
圖5 普通瀝青SMA-16和AC-16動穩定度比較
碎石化后瀝青罩面厚度采用AASHTO設計方法和設計程序。要求最小罩面厚度為15cm，且最好為密級配結構。國內瀝青混合料加鋪層的厚度一般為12～15cm（個別用到18cm－京滬高速泰化段），根據碎石化后路面表面彎沉測試結果，確定是否需要加鋪基層。
水泥混凝土罩面層厚度可根據交通狀況，按新建路面設計方法設計。
(2) 乳化瀝青灌入再生料技術
水泥混凝土路面碎石化后，在鋪設瀝青面層之間，可采用乳化瀝青灌入再生料技術，以增強碎石化基層與面層的粘結、并提高路面整體強度。該方法較為簡單，可采用乳化瀝青灑布設備進行施工，適用于采用MHB、沖擊壓穩等設備的碎石化破碎工藝。關鍵點是乳化瀝青用量、灌入深度、灑布均勻程度等技術的控制與評價。一般做法是：
采用MHB破碎機把原水泥混凝土破碎一遍；
采用Z型壓路機(20-25噸)將破碎后路面振動壓實2-3遍；
用膠輪壓路機震動壓實3遍；
灑灌入改性乳化瀝青,其用量為2.5-3.5 kg/m2；
灑熱乳化瀝青作防水粘接層,其用量為1.0kg/m2；
撒布一層粒徑為3-5mm石屑,用16噸鋼輪壓路機碾壓2遍；
封閉交通8-12h后，攤鋪改性瀝青混合料或者鋪筑水泥混凝土。
4．水泥混凝土再生集料的應用
圖6 再生集料的生產
對于破損率大于20％、路基與基層具有明顯病害的水泥混凝土路段，必須將路面進行翻修重建。翻挖產生的舊混凝土可經破碎成再生集料。再生集料的生產如圖6。破碎后產生的集料可用作水泥混凝土路面的集料、或作路面基層或底基層的骨料。
1）無機結合料穩定再生集料基層或底基層
試驗研究結果見表1和圖7。從試驗結果看，兩種無機結合料穩定再生集料無側限抗壓強度高于天然集料主要有兩方面的原因。一方面，再生集料表面裹附水泥漿體，經破碎后，其表面粗糙程度要大于天然集料，因而更容易與新結合料結合；另一方面，與天然集料相比，再生集料表面裹附水泥漿體與新結合料的材料性質接近，兩種反應生成強度的親和力更大。
兩種無機結合料穩定再生集料的間接抗拉強度與天然集料基本持平，再生集料的優勢不明顯，這是由于無機結合料穩定集料材料本身的抗拉能力較低。穩定再生集料在彎拉模量、干縮性能和抗凍性能方面也明顯優于穩定天然集料。
上述研究表明，再生集料完全能滿足作貧混凝土基層和水泥和二灰穩定基層使用。
2）再生集料水泥混凝土根據我們的研究表明（如表2與圖8和圖9所示），再生集料水泥混凝土能基本滿足路面混凝土要求，并具有以下特點：
a.與新料試件相比，舊料試件早期強度值高，后期強度值低，強度值不能很好達到要求（按抗壓強度為控制指標）。
b.與新料試件相比，舊料試件早期強度增長速度快，后期強度增長速度緩慢。
c.與新料試件相比，舊料試件強度值離散性較大，不及新料穩定。
d.與新料相比，舊料吸水率大，用水量增大，同水灰比、同水泥用量條件下，工作性略差。
e.對舊料試件而言，最佳的水灰比應介于0.43～0.45間。
f.同種集料相比，壓碎值大的試件強度偏低。總的來說，壓碎值對總體強度影響不大。
5．結語
以上只是我們研究的一些初步成果，尚不夠成熟，不過為水泥路面改造與再生利用提供了思路。為了使其能在生產實際中進行推廣應用，還有待大家共同努力。
