共振碎石化技術(shù)在舊水泥混凝土路面改造中的應(yīng)用

1、<p>　　共振碎石化技術(shù)在舊水泥混凝土路面改造中的應(yīng)用</p><p>　　摘要:舊水泥混凝土路面共振碎石化技術(shù)具有施工方便、有效防止反射裂縫和不產(chǎn)生廢棄建筑材料等優(yōu)點(diǎn)，在目前大量水泥舊水泥混凝土路面的修復(fù)、加鋪中有廣闊的應(yīng)有前景。本文就共振碎石化機(jī)理、碎石化層的特點(diǎn)和性能影響因素以及共振碎石化施工要點(diǎn)進(jìn)行了重點(diǎn)介紹。 </p><p>　　關(guān)鍵詞:共振碎石化，舊水泥混凝土路面

2、，碎石化層 </p><p>　　中圖分類號(hào)：TV331文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A </p><p><b>　　0 前言 </b></p><p>　　隨著通車?yán)锍痰牟粩嘣黾?，交通量和汽車的載重量也在不斷增加，水泥混凝土路面在交通荷載和各種自然因素長時(shí)間綜合作用下，出現(xiàn)了各種結(jié)構(gòu)性損壞，道路服務(wù)水平下降，嚴(yán)重影響了行車的安全與舒適性，常采用修復(fù)或加鋪的

3、方式解決此類問題。一般有兩種方式：一種是在舊水泥混凝土路面之上直接加鋪瀝青混凝土，即“白加黑”；一種是把舊路面經(jīng)過處理后作為下臥層再鋪筑瀝青混凝土，即 “白改黑”。“白加黑”、“白改黑”路面工程的最大問題是反射裂縫。國內(nèi)外研究表明，針對該問題目前較成功的做法是采用舊水泥混凝土路面碎石化技術(shù)。該技術(shù)是將水泥混凝土的面板，通過專用設(shè)備一次性破碎為碎塊柔性結(jié)構(gòu)，因破碎后顆粒粒徑小，力學(xué)模式更趨于級配碎石，因而將其命名為碎石化。 </p&

4、gt;<p>　　碎石化技術(shù)根據(jù)破碎原理和施工機(jī)械的不同分為兩類：共振碎石化（RPB或RFB，Resonant Pavement Breaker或Resonant Frequency Breaker）和多錘頭碎石化（MHB，Multi-Head Breaker）。但是由于多錘頭碎石化在控制反射裂縫方面并不十分明顯，美國已有多個(gè)州交通局禁止使用對錘頭碎石化技術(shù)；而共振碎石化技術(shù)用于板塊完整性與結(jié)構(gòu)性較差的水泥混凝土路面破碎，

5、它將混凝土板破碎成高強(qiáng)粒料層，是目前最有效地解決反射裂縫的破碎技術(shù)。 </p><p>　　1 共振碎石化機(jī)理 </p><p>　　破碎機(jī)械通過振動(dòng)梁將水壓能量傳遞給錘頭，在偏心軸力的驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生頻率的振動(dòng)諧波，振幅為10~20mm，振動(dòng)能量傳遞給舊水泥混凝土板，大部分能量被板吸收。并且碎石化機(jī)能確認(rèn)舊水泥混凝土的自有頻率，自動(dòng)調(diào)節(jié)碎石化機(jī)錘頭的振動(dòng)頻率以接近該頻率，這樣錘頭的振動(dòng)就能引起

6、舊水泥板共振并迅速破碎開裂。 </p><p>　　水泥混凝土路面碎石化后顆粒相互水泥混凝土路面碎石化后顆粒相互嚙合嵌擠，破碎裂縫多與水平向成42°~46°，即基本沿最大剪切面破裂，這種角度破裂可獲得比垂直破裂更大的模量，可將荷載分散到更大的區(qū)域內(nèi)。同時(shí)，由于路基材料和水泥混凝土面板材料的差異較大，因此自有頻率差異也較大，所以路基不會(huì)與混凝土面板產(chǎn)生共振，進(jìn)而高頻低幅的共振沖擊破碎不會(huì)影響基層

7、的完整性和結(jié)構(gòu)承載力。 </p><p><b>　　2 碎石化層 </b></p><p><b>　　2.1特點(diǎn) </b></p><p>　　碎石化層具備較高的抗壓、抗剪切強(qiáng)度，但不具備受拉能力，故不傳遞裂縫尖端處較大的拉應(yīng)力或拉應(yīng)變。碎石化層可看成由上下兩層組成：上層基本屬于散粒體，類似于級配碎石材料；下層粒徑較大

8、，嵌鎖良好，使碎石層下部形成“裂而不碎、契合良好、聯(lián)鎖咬合”的板體結(jié)構(gòu)，具有良好的“拱效應(yīng)”，能將豎向壓力變?yōu)樗酵屏?，利于減小或者消除發(fā)射裂縫的發(fā)生可能性。上下兩層之間的分界面極不平整，凹凸不平，含有鋼筋的混凝土一般以最上一層鋼筋為碎石化上下層的分界面。 </p><p>　　碎石化層下層的板體結(jié)構(gòu)具有一定的隔溫濕作用，降低了濕度對半剛性基層的影響，使半剛性基層的脹縮減小，為道路基層的穩(wěn)定性提供了條件；碎石化層

9、上層的透水性較好，舊水混凝土路面的改造完成后，碎石化層能起到排水基層作用，滲入路面內(nèi)部的雨水，可從安置的路面邊緣排水系統(tǒng)中排出，也可從碎石化層直接排向路堤邊坡（針對路堤段），從而消除了半剛性基層的沖刷和唧泥問題。 </p><p>　　2.2性能影響因素 </p><p>　　碎石化道路加鋪設(shè)計(jì)，最終要使加鋪層既滿足結(jié)構(gòu)性要求，又需滿足功能性要求。功能性病害可能會(huì)因反射裂縫的產(chǎn)生而出現(xiàn)；結(jié)

10、構(gòu)性病害可能因結(jié)構(gòu)承載能力的不足而出現(xiàn)。要阻止反射裂縫的產(chǎn)生，要求碎塊尺寸減小到足夠小，以致舊路接裂縫處產(chǎn)生的位移不足以使得今后對應(yīng)的加鋪層層底的拉應(yīng)力或剪應(yīng)力過大；而舊板碎石化程度越充分，則碎石化層有效模量越低，舊路承載能力喪失也越大。 </p><p>　　因此，舊水泥混凝土碎石化后的尺寸大小很重要，存在一個(gè)適合的范圍，要滿足加鋪路面結(jié)構(gòu)性和功能性兩方面的要求。根據(jù)NAPA IS-117以及AI MS-17的

11、建議，碎石化層最佳碎石化粒徑為2.5~20cm。同時(shí)，碎石化層的性能還與粒徑的形狀和級配有關(guān)。但碎石化工藝及質(zhì)量控制，直接決定了碎石層粒徑大小、形狀、級配組成、碎石化層模量；而碎石化的碾壓工藝及質(zhì)量控制，直接決定了碎石化層的壓實(shí)度。因此，碎石化路面的成功，與其施工工藝密切相關(guān)。 </p><p>　　3 共振碎石化施工要點(diǎn) </p><p>　　3.1設(shè)置排水系統(tǒng) </p>

12、<p>　　碎石化路面必須在破碎施工前安裝排水系統(tǒng)或更換舊路排水系統(tǒng)。因?yàn)樗槭瘜酉率侵旅艿陌雱傂曰鶎?，如果不提前設(shè)置排水系統(tǒng)，在施工過程中或者運(yùn)營過程中的雨水會(huì)滯留于破碎層，對整個(gè)道路的性能產(chǎn)生嚴(yán)重影響。排水體統(tǒng)的設(shè)置和普通路基類似，這里不再加以詳細(xì)介紹。 </p><p>　　3.2試振及開挖檢測坑 </p><p>　　在正式施工前選取100~300m的路段作為試振區(qū)，寬度

13、為單向或雙向路幅寬，再于試振區(qū)中央部位選取3個(gè)左右1.2m2的檢測坑。這是為了檢查破碎粒徑分布情況以及均勻程度，以確定破碎機(jī)施工參數(shù)以及施工組織措施。共振碎石化破碎粒徑宜小于15cm，個(gè)別碎塊不能超過20cm，主要碎塊粒徑2.5~7.5cm。 </p><p><b>　　3.3共振破碎 </b></p><p>　　破碎前，應(yīng)對破碎車道路表灑水，以防止破碎時(shí)揚(yáng)塵，污

14、染環(huán)境。按照先外側(cè)車道及路肩，后內(nèi)側(cè)車道的順序，每次間隔20cm進(jìn)行往返破碎。同時(shí)，兩幅破碎操作面要保證15cm左右的施工搭接寬度。 </p><p><b>　　3.3碾壓 </b></p><p>　　碾壓除了可以增加碎石層的壓實(shí)度，穩(wěn)固下層塊料，還能使上層有缺陷的、扁平的顆粒進(jìn)一步破碎。采用共振碎石化技術(shù)破碎的水泥混凝土，后期碾壓較為簡單。先清除碎石層表面大于2

15、0cm的碎石塊，再灑水浸濕，以增加壓實(shí)效果，再用鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)來回碾壓3次，碾壓速度≤1.8m/s。對于碾壓過程中產(chǎn)生的局部凹處，直接用級配碎石回填吧并壓實(shí)；對于破碎及碾壓中判定為地基軟弱帶，通常從碎石化層一直到墊層材料全部挖除，并用碎石基層材料回填并壓實(shí)。 </p><p><b>　　3.4其他 </b></p><p>　　碎石化層頂面不允許通行交通，瀝青加鋪層

16、與碎石化層之間可涂灑粘層油。 </p><p><b>　　4 結(jié)語 </b></p><p>　　舊水泥混凝土路面共振碎石化技術(shù)能有效防止反射裂縫，不破壞原路基結(jié)構(gòu)的完整性，同時(shí)施工迅速，不產(chǎn)生廢棄材料，應(yīng)用前景卻非常大，應(yīng)積極推廣于舊水泥混凝土路面的改造。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p

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