舊水泥混凝土路面共振碎石化技術(shù)應用研究論文
摘 要：著(zhù)重介紹了舊水泥混凝土路面改造選用共掁碎石化技術(shù)應用，施工周期短，節約資源，環(huán)境污染少，有效防止或限制瀝青混凝土路面反射裂縫的發(fā)生、發(fā)展作用，延長(cháng)路面的使用壽命。
關(guān)鍵詞：碎石化；舊水泥混凝土路面；應用
1 引言
近年來(lái)，20世紀90年代初期修建的水泥混凝土路面，隨著(zhù)使用年限的增長(cháng)和重載車(chē)輛的反復行駛，水泥混凝土路面損壞嚴重，出現了斷板、縱橫向裂縫、角隅斷裂、錯臺、唧泥等病害現象，路面技術(shù)狀況日趨下降，直接影響行車(chē)安全和舒適性。面臨舊水泥混凝土路面維修改造新技術(shù)新課題研究，采用傳統的加層式、破碎后加鋪基層和挖除式重建等方式，施工周期長(cháng)，投資大，環(huán)境污染嚴重，影響車(chē)輛通行安全。根據省公路局要求，對104國道臨海境1687K＋000-1693K＋000路段和35省道臨石線(xiàn)臨海境8K＋700-9K＋900路段實(shí)施舊泥混凝土路面共振碎石化技術(shù)試驗段，共振碎石化技術(shù)具有施工周期性短、環(huán)境污染少、有效防止或延緩瀝青混凝土面層出現的反射裂縫等病害，采用共振碎石化技術(shù)實(shí)施的“白改黑”路段建成通車(chē)后，效果良好，有效地改善了路容路貌。
2 試驗路段概況
104國道1687k+000-1693k+000路段和35省道臨石線(xiàn)8K＋700-9K＋900路段，分別于1991年11月和1992年9月建成通車(chē)，2006年104國道平均日交通量6323輛／日、35省道臨石線(xiàn)9926輛／日，原路面結構組合為22cm水泥混凝土路面+20cm水泥穩定基底+15cm級配碎石底基層，水泥混凝土設計抗折強度4.5Mpa。水泥混凝土路面破損嚴重，主要表現為碎板、斷板、縱橫向裂縫、角隅斷裂、錯臺、脫空、唧泥、接縫料散失等。據調查統計104國道水泥混凝土路面破板率平均達到50.49％；臨石線(xiàn)水泥混凝土路面破板率平均達到49.3％。近幾年多次進(jìn)行挖補，局部路段已采用挖除碎板重新修筑水泥板，部分路段采用了瀝青混合料修補板塊、瀝青混合料修補板塊長(cháng)度數十米至百米左右不等，但板塊修補效果不佳，影響行車(chē)安全�，F路面結構改為舊水泥混凝土路面使用共振碎石化后，碾壓密實(shí)，作為路面基層，直接鋪筑4㎝細粒式瀝青混凝土＋5㎝中粒式瀝青混凝土＋6㎝粗粒式瀝青混凝土路面結構。
3 共振碎石化施工工藝
3.1 機械設備選擇
共振破碎機械，選用美國共振機器公司生產(chǎn)的RB500系列共振破碎機，設備具有獨特的共振技術(shù)可以持續產(chǎn)生高頻低幅的振動(dòng)能量，通過(guò)破碎錘頭傳遞到水泥板塊里。在特制振動(dòng)梁偏心軸驅動(dòng)下，產(chǎn)生振動(dòng)諧波，支點(diǎn)與配重點(diǎn)振幅為零，破碎頭以高頻低幅（2㎝）敲擊路面，混凝土路面產(chǎn)生裂紋，并隨著(zhù)振動(dòng)迅速有規律地擴展到材料邊界，由于沖擊力很小，且裂紋只擴展到邊界，所以對基層沒(méi)有任何損害。壓實(shí)機械選用重型鋼輪壓路機。
3.2 技術(shù)特點(diǎn)
共振碎裂技術(shù)產(chǎn)生的高頻低幅振動(dòng)能量，通過(guò)破碎錘頭傳遞到水泥板塊里，使舊水泥混凝土板塊表面4-6㎝深度范圍碎裂成3㎝以下粒徑的碎石層。由于共振破碎機動(dòng)量高，和板塊接觸時(shí)間短，將水泥板塊表面的“裂紋”瞬間均勻地“擴展”到板塊底部，作用于水泥板塊內部的高頻振動(dòng)力使得整體碎裂均勻，碎塊大小和方向極其規律，水泥板塊產(chǎn)生斜向裂紋，與路面呈30-40度夾角。水泥板塊表層粒徑較小，較松散；下層粒徑較大，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”的塊體結構，具有良好的“拱效應”，能將豎向壓力變?yōu)樗酵屏�，利于從根本上減小或避免反射裂縫的發(fā)生，對基層、路基及周?chē)慕Y構設施無(wú)損傷。
3.3 施工程序
舊水泥混凝土路面共振碎石化技術(shù)施工程序：路況調查——清除瀝青修補層——灑水濕潤——試振——檢測驗證——共振碎石化——清除表面粗粒料——壓實(shí)——技術(shù)指標檢測——鋪筑瀝青混合料——壓實(shí)——保養——開(kāi)放交通。
3.4 試振
舊水泥混凝土路面共振破碎質(zhì)量主要受到破碎機施工速度、振幅、破碎順序、破碎施工方向以及不同基層強度、剛度條件、對破碎機調整要求等，均對破碎程度、粒徑大小排列和形成的破裂面方向影響。為了確保共振破碎質(zhì)量，實(shí)施共振破碎豢必須進(jìn)行破碎試振。試振后，通過(guò)開(kāi)挖坑穴，檢驗破碎粒徑分布情況，以及均勻程度，確定破碎機施工參數及施工組織措施等。 3.5 破碎施工順序
破碎前，應對破碎車(chē)道水泥混凝土路面表面灑水濕潤，防止破碎時(shí)揚塵飛揚，污染環(huán)境。破碎順序一般由水泥路面外側車(chē)道開(kāi)始，從邊緣向中間破碎，每次間隔20cm進(jìn)行往復破碎。如果縱向車(chē)道作了縱向切割，也可由中向邊順序破碎。破碎一個(gè)車(chē)道的寬度，實(shí)際破碎寬度應超過(guò)一個(gè)車(chē)道，與其相鄰車(chē)道搭接至少15cm。
3.6 壓實(shí)
壓實(shí)前，應清除舊水泥混凝土路面接縫內大于5cm的碎石塊，并對凹陷的路段采用級配碎石粒料回填。然后采用光輪壓路機碾壓密實(shí)。
3.7 技術(shù)指標檢測
舊水泥混凝土路面實(shí)施共振碎石化后，采取外觀(guān)鑒別和實(shí)地檢測相結合的方法，選取具有代表性的路段挖坑穴抽樣檢驗、檢測，一般每隔250m處距路邊2.5m位置處開(kāi)挖1㎡左右的坑穴，深度至路面基層頂面，分析共振破裂效果。鑒別板塊內是否產(chǎn)生斜向受力和嵌緊結構，判斷、分析、評價(jià)共振碎裂技術(shù)作用力擴展到板塊的何位置完成了能量的傳遞，以及對板塊周?chē)慕Y構物和基層是否會(huì )造成損壞。同時(shí)，定點(diǎn)檢測沉降量，回彈彎沉值測定、破碎狀況檢測、縱橫坡度檢測等。結果表明：共振破碎使舊水泥混凝土路面縱、橫坡度發(fā)生變化較��；沉降量和側向位移相對較��；回彈彎沉值測定舊水泥混凝土路面回彈彎沉值小，共振碎石化碾壓后回彈彎沉值大，符合充當基層的回彈彎沉值，鋪筑瀝青混凝土路面后路表回彈彎沉值測定小于路面容許彎沉值，符合設計要求。
4 效果分析
共振碎石化技術(shù)鋪筑瀝青混凝土路面能夠快速、有效地修建路面工程，施工周期短，環(huán)境污染少，節省投資，節約資源。共振破碎機正常作業(yè)每臺班破碎一條車(chē)道1600-2700m，采用流水作業(yè)法施工3-5天即可完成單車(chē)道鋪筑瀝青混凝土路面，開(kāi)放交通。若采用挖除舊水泥混凝土路面板塊，重新修筑基、面層，施工周期長(cháng)，挖除的水泥混凝土板塊廢棄，造成環(huán)境污染。遇雨、雪天氣，造成路基排水不暢、積水，路基松軟、強度降低，直接影響車(chē)輛通行安全。104國道1687k+000-1693k+000路段和35省道臨石線(xiàn)8K＋700-9K＋900路段實(shí)施共振碎石化技術(shù)鋪筑的瀝青混凝土路面表面平整密實(shí)，建成通車(chē)后，路面未出現網(wǎng)裂、裂縫和坑洞病害現象，共振碎石化技術(shù)應用有效地控制和延緩了反射裂縫的發(fā)生，路面技術(shù)狀況良好。
5 結語(yǔ)
舊水泥混凝土路面采用共振碎石化應用技術(shù)，通過(guò)破碎將舊水泥混凝土路面結構強度降低到一定程度，防止反射裂縫的發(fā)生，同時(shí)能夠實(shí)現兩者較好的平衡，且具有快速、有效地修建路面工程，改善路面狀況，施工周期短，節約資源，環(huán)境污染少,有效解決面臨水泥混凝土路面改造難題。采用傳統的加層式或挖除重新鋪筑法修建水泥混凝土路面已經(jīng)不適應舊路改造，施工周期長(cháng)，投資成本大，浪費資源，環(huán)境污染嚴重。在舊水泥混凝土路面維修改造時(shí)，推薦優(yōu)先選擇共振碎裂化技術(shù)方法。盡管共振碎石化技術(shù)化后，加鋪瀝青混凝土路面一般不小于15㎝，但是，采用較厚的瀝青加鋪層配合，預期達到較長(cháng)的使用壽命。采用共振碎裂技術(shù)是一項新的課題有待推廣應用。
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