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旧水泥混凝土路面共振碎石化技术应用研究
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内容提示：着重介绍了旧水泥混凝土路面改造选用共掁碎石化技术应用，施工周期短，节约资源，环境污染少，有效防止或限制沥青混凝土路面反射裂缝的发生、发展作用，延长路面的使用寿命。
摘 要：着重介绍了旧水泥混凝土路面改造选用共掁碎石化技术应用，施工周期短，节约资源，环境污染少，有效防止或限制沥青混凝土路面反射裂缝的发生、发展作用，延长路面的使用寿命。
关键词：碎石化；旧水泥混凝土路面；应用
1 引言
近年来，20世纪90年代初期修建的水泥混凝土路面，随着使用年限的增长和重载车辆的反复行驶，水泥混凝土路面损坏严重，出现了断板、纵横向裂缝、角隅断裂、错台、唧泥等病害现象，路面技术状况日趋下降，直接影响行车安全和舒适性。面临旧水泥混凝土路面维修改造新技术新课题研究，采用传统的加层式、破碎后加铺基层和挖除式重建等方式，施工周期长，投资大，环境污染严重，影响车辆通行安全。根据省公路局要求，对104国道临海境1687K+000-1693K+000路段和35省道临石线临海境8K+700-9K+900路段实施旧泥混凝土路面共振碎石化技术试验段，共振碎石化技术具有施工周期性短、环境污染少、有效防止或延缓沥青混凝土面层出现的反射裂缝等病害，采用共振碎石化技术实施的“白改黑”路段建成通车后，效果良好，有效地改善了路容路貌。
2 试验路段概况
104国道1687k 000-1693k 000路段和35省道临石线8K+700-9K+900路段，分别于1991年11月和1992年9月建成通车，2006年104国道平均日交通量6323辆／日、35省道临石线9926辆／日，原路面结构组合为22cm水泥混凝土路面 20cm水泥稳定基底 15cm级配碎石底基层，水泥混凝土设计抗折强度4.5Mpa。水泥混凝土路面破损严重，主要表现为碎板、断板、纵横向裂缝、角隅断裂、错台、脱空、唧泥、接缝料散失等。据调查统计104国道水泥混凝土路面破板率平均达到50.49%；临石线水泥混凝土路面破板率平均达到49.3%。近几年多次进行挖补，局部路段已采用挖除碎板重新修筑水泥板，部分路段采用了沥青混合料修补板块、沥青混合料修补板块长度数十米至百米左右不等，但板块修补效果不佳，影响行车安全。现路面结构改为旧水泥混凝土路面使用共振碎石化后，碾压密实，作为路面基层，直接铺筑4㎝细粒式沥青混凝土+5㎝中粒式沥青混凝土+6㎝粗粒式沥青混凝土路面结构。
3 共振碎石化施工工艺
3.1 机械设备选择
共振破碎机械，选用美国共振机器公司生产的RB500系列共振破碎机，设备具有独特的共振技术可以持续产生高频低幅的振动能量，通过破碎锤头传递到水泥板块里。在特制振动梁偏心轴驱动下，产生振动谐波，支点与配重点振幅为零，破碎头以高频低幅（2㎝）敲击路面，混凝土路面产生裂纹，并随着振动迅速有规律地扩展到材料边界，由于冲击力很小，且裂纹只扩展到边界，所以对基层没有任何损害。压实机械选用重型钢轮压路机。
3.2 技术特点
共振碎裂技术产生的高频低幅振动能量，通过破碎锤头传递到水泥板块里，使旧水泥混凝土板块表面4-6㎝深度范围碎裂成3㎝以下粒径的碎石层。由于共振破碎机动量高，和板块接触时间短，将水泥板块表面的“裂纹”瞬间均匀地“扩展”到板块底部，作用于水泥板块内部的高频振动力使得整体碎裂均匀，碎块大小和方向极其规律，水泥板块产生斜向裂纹，与路面呈30-40度夹角。水泥板块表层粒径较小，较松散；下层粒径较大，嵌锁良好，使碎石层下部形成“裂而不碎、契合良好、联锁咬合”的块体结构，具有良好的“拱效应”，能将竖向压力变为水平推力，利于从根本上减小或避免反射裂缝的发生，对基层、路基及周围的结构设施无损伤。
3.3 施工程序
旧水泥混凝土路面共振碎石化技术施工程序：路况调查——清除沥青修补层——洒水湿润——试振——检测验证——共振碎石化——清除表面粗粒料——压实——技术指标检测——铺筑沥青混合料——压实——保养——开放交通。
3.4 试振
旧水泥混凝土路面共振破碎质量主要受到破碎机施工速度、振幅、破碎顺序、破碎施工方向以及不同基层强度、刚度条件、对破碎机调整要求等，均对破碎程度、粒径大小排列和形成的破裂面方向影响。为了确保共振破碎质量，实施共振破碎豢必须进行破碎试振。试振后，通过开挖坑穴，检验破碎粒径分布情况，以及均匀程度，确定破碎机施工参数及施工组织措施等。 3.5 破碎施工顺序
破碎前，应对破碎车道水泥混凝土路面表面洒水湿润，防止破碎时扬尘飞扬，污染环境。破碎顺序一般由水泥路面外侧车道开始，从边缘向中间破碎，每次间隔20cm进行往复破碎。如果纵向车道作了纵向切割，也可由中向边顺序破碎。破碎一个车道的宽度，实际破碎宽度应超过一个车道，与其相邻车道搭接至少15cm。
3.6 压实
压实前，应清除旧水泥混凝土路面接缝内大于5cm的碎石块，并对凹陷的路段采用级配碎石粒料回填。然后采用光轮压路机碾压密实。
3.7 技术指标检测
旧水泥混凝土路面实施共振碎石化后，采取外观鉴别和实地检测相结合的方法，选取具有代表性的路段挖坑穴抽样检验、检测，一般每隔250m处距路边2.5m位置处开挖1㎡左右的坑穴，深度至路面基层顶面，分析共振破裂效果。鉴别板块内是否产生斜向受力和嵌紧结构，判断、分析、评价共振碎裂技术作用力扩展到板块的何位置完成了能量的传递，以及对板块周围的结构物和基层是否会造成损坏。同时，定点检测沉降量，回弹弯沉值测定、破碎状况检测、纵横坡度检测等。结果表明：共振破碎使旧水泥混凝土路面纵、横坡度发生变化较小；沉降量和侧向位移相对较小；回弹弯沉值测定旧水泥混凝土路面回弹弯沉值小，共振碎石化碾压后回弹弯沉值大，符合充当基层的回弹弯沉值，铺筑沥青混凝土路面后路表回弹弯沉值测定小于路面容许弯沉值，符合设计要求。
4 效果分析
共振碎石化技术铺筑沥青混凝土路面能够快速、有效地修建路面工程，施工周期短，环境污染少，节省投资，节约资源。共振破碎机正常作业每台班破碎一条车道1600-2700m，采用流水作业法施工3-5天即可完成单车道铺筑沥青混凝土路面，开放交通。若采用挖除旧水泥混凝土路面板块，重新修筑基、面层，施工周期长，挖除的水泥混凝土板块废弃，造成环境污染。遇雨、雪天气，造成路基排水不畅、积水，路基松软、强度降低，直接影响车辆通行安全。104国道1687k 000-1693k 000路段和35省道临石线8K+700-9K+900路段实施共振碎石化技术铺筑的沥青混凝土路面表面平整密实，建成通车后，路面未出现网裂、裂缝和坑洞病害现象，共振碎石化技术应用有效地控制和延缓了反射裂缝的发生，路面技术状况良好。
5 结语
旧水泥混凝土路面采用共振碎石化应用技术，通过破碎将旧水泥混凝土路面结构强度降低到一定程度，防止反射裂缝的发生，同时能够实现两者较好的平衡，且具有快速、有效地修建路面工程，改善路面状况，施工周期短，节约资源，环境污染少,有效解决面临水泥混凝土路面改造难题。采用传统的加层式或挖除重新铺筑法修建水泥混凝土路面已经不适应旧路改造，施工周期长，投资成本大，浪费资源，环境污染严重。在旧水泥混凝土路面维修改造时，推荐优先选择共振碎裂化技术方法。尽管共振碎石化技术化后，加铺沥青混凝土路面一般不小于15㎝，但是，采用较厚的沥青加铺层配合，预期达到较长的使用寿命。采用共振碎裂技术是一项新的课题有待推广应用。 来源: 《建筑中文网》.
关键词：碎石化；旧水泥混凝土路面；应用
1 引言
近年来，20世纪90年代初期修建的水泥混凝土路面，随着使用年限的增长和重载车辆的反复行驶，水泥混凝土路面损坏严重，出现了断板、纵横向裂缝、角隅断裂、错台、唧泥等病害现象，路面技术状况日趋下降，直接影响行车安全和舒适性。面临旧水泥混凝土路面维修改造新技术新课题研究，采用传统的加层式、破碎后加铺基层和挖除式重建等方式，施工周期长，投资大，环境污染严重，影响车辆通行安全。根据省公路局要求，对104国道临海境1687K+000-1693K+000路段和35省道临石线临海境8K+700-9K+900路段实施旧泥混凝土路面共振碎石化技术试验段，共振碎石化技术具有施工周期性短、环境污染少、有效防止或延缓沥青混凝土面层出现的反射裂缝等病害，采用共振碎石化技术实施的“白改黑”路段建成通车后，效果良好，有效地改善了路容路貌。
2 试验路段概况
104国道1687k 000-1693k 000路段和35省道临石线8K+700-9K+900路段，分别于1991年11月和1992年9月建成通车，2006年104国道平均日交通量6323辆／日、35省道临石线9926辆／日，原路面结构组合为22cm水泥混凝土路面 20cm水泥稳定基底 15cm级配碎石底基层，水泥混凝土设计抗折强度4.5Mpa。水泥混凝土路面破损严重，主要表现为碎板、断板、纵横向裂缝、角隅断裂、错台、脱空、唧泥、接缝料散失等。据调查统计104国道水泥混凝土路面破板率平均达到50.49%；临石线水泥混凝土路面破板率平均达到49.3%。近几年多次进行挖补，局部路段已采用挖除碎板重新修筑水泥板，部分路段采用了沥青混合料修补板块、沥青混合料修补板块长度数十米至百米左右不等，但板块修补效果不佳，影响行车安全。现路面结构改为旧水泥混凝土路面使用共振碎石化后，碾压密实，作为路面基层，直接铺筑4㎝细粒式沥青混凝土+5㎝中粒式沥青混凝土+6㎝粗粒式沥青混凝土路面结构。
3 共振碎石化施工工艺
3.1 机械设备选择
共振破碎机械，选用美国共振机器公司生产的RB500系列共振破碎机，设备具有独特的共振技术可以持续产生高频低幅的振动能量，通过破碎锤头传递到水泥板块里。在特制振动梁偏心轴驱动下，产生振动谐波，支点与配重点振幅为零，破碎头以高频低幅（2㎝）敲击路面，混凝土路面产生裂纹，并随着振动迅速有规律地扩展到材料边界，由于冲击力很小，且裂纹只扩展到边界，所以对基层没有任何损害。压实机械选用重型钢轮压路机。
3.2 技术特点
共振碎裂技术产生的高频低幅振动能量，通过破碎锤头传递到水泥板块里，使旧水泥混凝土板块表面4-6㎝深度范围碎裂成3㎝以下粒径的碎石层。由于共振破碎机动量高，和板块接触时间短，将水泥板块表面的“裂纹”瞬间均匀地“扩展”到板块底部，作用于水泥板块内部的高频振动力使得整体碎裂均匀，碎块大小和方向极其规律，水泥板块产生斜向裂纹，与路面呈30-40度夹角。水泥板块表层粒径较小，较松散；下层粒径较大，嵌锁良好，使碎石层下部形成“裂而不碎、契合良好、联锁咬合”的块体结构，具有良好的“拱效应”，能将竖向压力变为水平推力，利于从根本上减小或避免反射裂缝的发生，对基层、路基及周围的结构设施无损伤。
3.3 施工程序
旧水泥混凝土路面共振碎石化技术施工程序：路况调查——清除沥青修补层——洒水湿润——试振——检测验证——共振碎石化——清除表面粗粒料——压实——技术指标检测——铺筑沥青混合料——压实——保养——开放交通。
3.4 试振
旧水泥混凝土路面共振破碎质量主要受到破碎机施工速度、振幅、破碎顺序、破碎施工方向以及不同基层强度、刚度条件、对破碎机调整要求等，均对破碎程度、粒径大小排列和形成的破裂面方向影响。为了确保共振破碎质量，实施共振破碎豢必须进行破碎试振。试振后，通过开挖坑穴，检验破碎粒径分布情况，以及均匀程度，确定破碎机施工参数及施工组织措施等。 3.5 破碎施工顺序
破碎前，应对破碎车道水泥混凝土路面表面洒水湿润，防止破碎时扬尘飞扬，污染环境。破碎顺序一般由水泥路面外侧车道开始，从边缘向中间破碎，每次间隔20cm进行往复破碎。如果纵向车道作了纵向切割，也可由中向边顺序破碎。破碎一个车道的宽度，实际破碎宽度应超过一个车道，与其相邻车道搭接至少15cm。
3.6 压实
压实前，应清除旧水泥混凝土路面接缝内大于5cm的碎石块，并对凹陷的路段采用级配碎石粒料回填。然后采用光轮压路机碾压密实。
3.7 技术指标检测
旧水泥混凝土路面实施共振碎石化后，采取外观鉴别和实地检测相结合的方法，选取具有代表性的路段挖坑穴抽样检验、检测，一般每隔250m处距路边2.5m位置处开挖1㎡左右的坑穴，深度至路面基层顶面，分析共振破裂效果。鉴别板块内是否产生斜向受力和嵌紧结构，判断、分析、评价共振碎裂技术作用力扩展到板块的何位置完成了能量的传递，以及对板块周围的结构物和基层是否会造成损坏。同时，定点检测沉降量，回弹弯沉值测定、破碎状况检测、纵横坡度检测等。结果表明：共振破碎使旧水泥混凝土路面纵、横坡度发生变化较小；沉降量和侧向位移相对较小；回弹弯沉值测定旧水泥混凝土路面回弹弯沉值小，共振碎石化碾压后回弹弯沉值大，符合充当基层的回弹弯沉值，铺筑沥青混凝土路面后路表回弹弯沉值测定小于路面容许弯沉值，符合设计要求。
4 效果分析
共振碎石化技术铺筑沥青混凝土路面能够快速、有效地修建路面工程，施工周期短，环境污染少，节省投资，节约资源。共振破碎机正常作业每台班破碎一条车道1600-2700m，采用流水作业法施工3-5天即可完成单车道铺筑沥青混凝土路面，开放交通。若采用挖除旧水泥混凝土路面板块，重新修筑基、面层，施工周期长，挖除的水泥混凝土板块废弃，造成环境污染。遇雨、雪天气，造成路基排水不畅、积水，路基松软、强度降低，直接影响车辆通行安全。104国道1687k 000-1693k 000路段和35省道临石线8K+700-9K+900路段实施共振碎石化技术铺筑的沥青混凝土路面表面平整密实，建成通车后，路面未出现网裂、裂缝和坑洞病害现象，共振碎石化技术应用有效地控制和延缓了反射裂缝的发生，路面技术状况良好。
5 结语
旧水泥混凝土路面采用共振碎石化应用技术，通过破碎将旧水泥混凝土路面结构强度降低到一定程度，防止反射裂缝的发生，同时能够实现两者较好的平衡，且具有快速、有效地修建路面工程，改善路面状况，施工周期短，节约资源，环境污染少,有效解决面临水泥混凝土路面改造难题。采用传统的加层式或挖除重新铺筑法修建水泥混凝土路面已经不适应旧路改造，施工周期长，投资成本大，浪费资源，环境污染严重。在旧水泥混凝土路面维修改造时，推荐优先选择共振碎裂化技术方法。尽管共振碎石化技术化后，加铺沥青混凝土路面一般不小于15㎝，但是，采用较厚的沥青加铺层配合，预期达到较长的使用寿命。采用共振碎裂技术是一项新的课题有待推广应用。 来源: 《建筑中文网》.
原文网址：http://www.pipcn.com/research/200904/12322.htm
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