1、水泥混凝土路面碎石化综合技术研究摘要：碎石化技术在我国引进并实施的历史并不是很长，这是一种对水泥混凝土路面破碎进行处理的一种技术。我国现在在对旧水泥混凝土路面进行处理的时候，一般都是选择使用这种碎石化技术来进行操作。本文就水泥混凝土路面碎石化技术进行研究，探讨一下碎石化技术的优点以及施工中的要点等。 关键词：水泥混凝土；路面；碎石化技术；施工要点 中图分类号：TU528.45 文献标识码： A 文章编号： 引言 我国的公路总里程是一个庞大的数字，在使用的时候，路面难免会出现一些问题，因此需要对这些问题路面进行处理，尤其是水泥混凝土路面。碎石化技术是一个新技术，在旧水泥混凝土路面治理的时候，具有
2、非常可观的效果，因此在实际的应用中，利用碎石化技术是一个非常可行的方法。因此，对碎石化技术进行研究，掌握其优点以及相关的施工方法，对于我国的旧水泥混凝土路面整治具有相当好的效果。 一、碎石化概述 碎石化技术是将水泥混凝土路面的面板，通过专用设备一次性破碎为碎块柔性结构，因破碎后其颗粒粒径小，力学模式更趋向于级配碎石,因而将其命名为碎石化。该技术将旧水泥混凝土板破碎成较小的粒径，经碾压后可作为新路面结构层的基层或底基层，其上的加铺层可以是沥青混凝土，也可以是水泥混凝土。 碎石化技术于 20 世纪后期起源于美国，截至 2001 年，美国有 35 个州使用了此技术，项目数量 300 多个，使用里程达
3、 900 多公里，1300 余万平方米，而且美国沥青协会及很多州均将该技术列入规范 。 我国的山东省于 2002 年首次从美国引进多锤头碎石化设备 , 并于2005 年通过专家鉴定。经过长期的研究和试验，其技术应用已基本成熟。其成果在山东、安徽、浙江、广西、上海、四川等省的近 900km 高速公路、国省道干线、县乡公路、城市道路中得到了广泛应用，该技术的推广应用有利于节约资源、减少浪费、防止废料污染环境等优点。国内工程实践证明：碎石化技术解决反射裂缝的效果非常明显，初期使用性能良好，取得了较好的技术经济效益和社会效益。 二、碎石化技术的原理 碎石化技术的基本原理是:通过专用设备对旧水泥混凝土路
4、面进行均匀地冲击、破碎、压实，在损失一部分结构强度和整体性的情况下，把混凝土路面在温度、湿度变化和荷载作用下的位移降低到新铺路面可以允许的范围内，从而彻底解决反射裂缝，为加铺路面提供坚实、安全的基础。研究表明：随结构破坏程度的增大反射裂缝的出现概率减小，而破碎后水泥路面的有效模量也减小。碎石化技术的主要优势是: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。 三、碎石化改造技术相关设备 1、多锤头破碎机( MHB) MHB 是英文 Multiple Head Breaker( 多锤头破碎机) 的缩写。该设备由两部分组成: 前半部分为动力系统,
5、柴油发动机, 液压传动;后半部分为破碎系统, 中间备有 2 排各 3 对 650kg 的锤头, 两侧各有 1 对 865 kg 的翼锤。每对锤头提升高度可独立调节, MHB 具备一次全宽破碎 4 m 的能力, 设备工作速度一般为单车道 1. 5 km/ d。 2、Z 型钢轮压路机 Z 型钢轮压路机为单钢轮振动压路机 , 钢轮外包 Z 型钢箍并通过螺栓固定在压实轮表面。振动压路机的最小毛重不低于 9 t。该压路机主要用于 MHB 破碎混凝土后的补充破碎并压实。 3、振动钢轮压路机 采用一般的光轮振动压路机, 施工中使用振动压实。该压路机用于在 Z 型压路机之后摊铺沥青混凝土之前破碎路面的压实、平
6、整。 四、碎石化技术的主要优点 水泥混凝土破碎工艺按破坏特性的不同分为:破裂压稳、打裂压稳和碎石化 3 种。三者的目的都是缩小旧水泥板的尺寸, 但与碎石化工艺相比, 破裂压稳和打裂压稳技术对水泥混凝土路面的结构性破碎得不够彻底, 不能完全消除反射裂缝。与其他方法相比较, 该技术具有以下特点: (1)彻底解决板块的反射裂缝 碎石化将水泥板块破碎成较小的碎块, 上面直接加铺沥青罩面层, 不会再有反射裂缝出现, 这是碎石化技术/白改黑 0 的最主要优点。其他处理方法,如打裂压稳、冲击稳固等虽然也能减轻反射裂缝, 但不能彻底地解决反射裂缝问题。 (2)施工速度快, 施工周期短 多锤头破碎机每小时可破碎
7、约为 1 600 m 公路长度的面积。破碎机工作速度约为 400 m /h。 (3)不显著提高路面标高 在一般情况下, 严重破碎的水泥板块经碎石化处理后, 加铺 12 18 cm 沥青面层, 就可以满足交通要求 , 而路面标高增加不多 , 对沿线的居民、路基宽度、道路边坡影响都不大, 因而特别适合经过城镇的道路改造。 (4)施工时扰民少 碎石化设备的锤头质量仅几百 kg。锤击板块所产生的冲击振动和噪声较小, 一般可以接受。打裂压稳和冲击稳固在施工时所产生的振动比较强烈, 影响附近建筑物的安全, 这有可能给施工带来意外的麻烦。 (5)环保工程 由于使用破碎后的水泥混凝土路面直接作基层。不需要清除
8、旧板块, 减少了白色污染, 同时也节省了砂石材料。 五、碎石化适用的条件 当混凝土路面出现以下情况时，可以考虑用碎石化技术进行改造：断板率超过 20%，已经出现了局部翻浆现象或大面积碎板；超过 10% 的路面需要开挖修补；出现严重冻胀开裂征兆或碱集料反应裂缝；继续换板翻修的造价偏高，所获得的技术性能偏低，翻修性价比明显不合理。 碎石化技术施工的要点 六、碎石化改造技术的施工要点 1、调查原有路面状况 主要包括: 调查土壤状况、落锤式弯沉(FWD)试验、路面及基层钻芯取样、标明隐蔽结构和设施、降水及排水情况分析。 2、施工准备 主要包括: 清除原有的沥青混凝土面层( 如果有) 、在施工路段两端对
9、路面进行全深度切割、交通管制及标志安置。 3、试验区和试坑的开挖 在正式施工之前, 应在试验区进行试破碎, 以确定满足破碎尺寸要求的锤头高度和速度。试验区尺寸为车道全宽, 长度为 75 m。为确保路面被破碎成规定的尺寸, 应同时在试验区内开挖 2 个试坑来检验实际破碎效果。 4、破碎施工 碎石化改造技术对于水泥混凝土板的破碎尺寸的要求如下。混凝土板表面最大尺寸不超过 3 英寸( 7. 62 cm) , 中间不超过 9 英寸( 22. 86 cm) , 底部不超过 15 英寸( 38. 1cm) 。破碎率超过施工路段总面积 75%。破碎率= 满足破碎尺寸要求面积/ 总面积 5、修复软弱基层或底基
10、层 在破碎施工和压实操作时如发现部分单独的软弱基层或底基层时, 应按以下程序加以修复:清除原混凝土路面和基层;根据具体情况, 开挖到具有足够强度的路基深度;从路基到破碎混凝土板底采用满足规范要求的级配粒料回填, 剩余的部分应可采用贫混凝土、大粒径碎石或粗粒式沥青混合料回填。 6、破碎后压实 压实的主要作用是将表面较长、较宽的颗粒进一步破碎, 紧固下层块料以增加结构强度并提供一个用于沥青混凝土罩面的平滑表面。应避免过度压实和在路基含水量较大时进行压实操作, 以避免损坏底基层。具体压实的次数应在试验区确定, 一般为 Z 型压路机 23 遍, 光轮压路机 12 遍。 7、破碎后的养护 破碎后的水泥混
11、凝土路面不得开放交通。必须开放交通的应在摊铺沥青混凝土之前对由于开放交通而松散或不稳定的路段进行重新压实。 8、沥青透层 在摊铺沥青混凝土之前, 应在破碎并压实后的水泥混凝土表面上均匀洒布乳化沥青透层油, 用量为 2. 53 kg/m, 然后在表面均匀撒布一薄层石屑, 厚度为 0. 51. 0 cm。用光轮压路机稳定。 结束语 综上所述，能够看出碎石化技术在对旧水泥混凝土路面进行治理的时候具有非常不错的效果，其优点也是很多的。因此，在今后的实践中，掌握碎石化技术的施工要点，完成对旧水泥混凝土路面的处理具有非常重要的意义。 1王海飞, 徐京涛, 王鑫 水泥混凝土路面碎石化施工 J筑路机械与施工机械化, 2006, ( 12) : 1- 3. 2张玉宏 水泥混凝土路面碎石化综合技术研究 D 南京: 东南大学, 2006. 3柳正华, 谈至明 旧水泥混凝土路面的碎石化技术综述 J 公路, 2005, ( 12) :187- 190.
