舊水泥混凝土路面共振碎石化技術(shù)應(yīng)用研究論文
摘 要：著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(yīng)用，施工周期短，節(jié)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(zhǎng)路面的使用壽命。
關(guān)鍵詞：碎石化；舊水泥混凝土路面；應(yīng)用
1 引言
近年來(lái)，20世紀(jì)90年代初期修建的水泥混凝土路面，隨著使用年限的增長(zhǎng)和重載車輛的反復(fù)行駛，水泥混凝土路面損壞嚴(yán)重，出現(xiàn)了斷板、縱橫向裂縫、角隅斷裂、錯(cuò)臺(tái)、唧泥等病害現(xiàn)象，路面技術(shù)狀況日趨下降，直接影響行車安全和舒適性。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(tǒng)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(zhǎng)，投資大，環(huán)境污染嚴(yán)重，影響車輛通行安全。根據(jù)省公路局要求，對(duì)104國(guó)道臨海境1687K＋000-1693K＋000路段和35省道臨石線臨海境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(yàn)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(xiàn)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”路段建成通車后，效果良好，有效地改善了路容路貌。
2 試驗(yàn)路段概況
104國(guó)道1687k+000-1693k+000路段和35省道臨石線8K＋700-9K＋900路段，分別于1991年11月和1992年9月建成通車，2006年104國(guó)道平均日交通量6323輛／日、35省道臨石線9926輛／日，原路面結(jié)構(gòu)組合為22cm水泥混凝土路面+20cm水泥穩(wěn)定基底+15cm級(jí)配碎石底基層，水泥混凝土設(shè)計(jì)抗折強(qiáng)度4.5Mpa。水泥混凝土路面破損嚴(yán)重，主要表現(xiàn)為碎板、斷板、縱橫向裂縫、角隅斷裂、錯(cuò)臺(tái)、脫空、唧泥、接縫料散失等。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)104國(guó)道水泥混凝土路面破板率平均達(dá)到50.49％；臨石線水泥混凝土路面破板率平均達(dá)到49.3％。近幾年多次進(jìn)行挖補(bǔ)，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(bǔ)板塊、瀝青混合料修補(bǔ)板塊長(zhǎng)度數(shù)十米至百米左右不等，但板塊修補(bǔ)效果不佳，影響行車安全�，F(xiàn)路面結(jié)構(gòu)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(xì)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(jié)構(gòu)。
3 共振碎石化施工工藝
3.1 機(jī)械設(shè)備選擇
共振破碎機(jī)械，選用美國(guó)共振機(jī)器公司生產(chǎn)的RB500系列共振破碎機(jī)，設(shè)備具有獨(dú)特的共振技術(shù)可以持續(xù)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(qū)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，并隨著振動(dòng)迅速有規(guī)律地?cái)U(kuò)展到材料邊界，由于沖擊力很小，且裂紋只擴(kuò)展到邊界，所以對(duì)基層沒(méi)有任何損害。壓實(shí)機(jī)械選用重型鋼輪壓路機(jī)。
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(jī)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(kuò)展”到板塊底部，作用于水泥板塊內(nèi)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(guī)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(jié)構(gòu)，具有良好的“拱效應(yīng)”，能將豎向壓力變?yōu)樗酵屏Γ趶母旧蠝p小或避免反射裂縫的發(fā)生，對(duì)基層、路基及周圍的結(jié)構(gòu)設(shè)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(diào)查——清除瀝青修補(bǔ)層——灑水濕潤(rùn)——試振——檢測(cè)驗(yàn)證——共振碎石化——清除表面粗粒料——壓實(shí)——技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)——鋪筑瀝青混合料——壓實(shí)——保養(yǎng)——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(jī)施工速度、振幅、破碎順序、破碎施工方向以及不同基層強(qiáng)度、剛度條件、對(duì)破碎機(jī)調(diào)整要求等，均對(duì)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(yàn)破碎粒徑分布情況，以及均勻程度，確定破碎機(jī)施工參數(shù)及施工組織措施等。 3.5 破碎施工順序
破碎前，應(yīng)對(duì)破碎車道水泥混凝土路面表面灑水濕潤(rùn)，防止破碎時(shí)揚(yáng)塵飛揚(yáng)，污染環(huán)境。破碎順序一般由水泥路面外側(cè)車道開(kāi)始，從邊緣向中間破碎，每次間隔20cm進(jìn)行往復(fù)破碎。如果縱向車道作了縱向切割，也可由中向邊順序破碎。破碎一個(gè)車道的寬度，實(shí)際破碎寬度應(yīng)超過(guò)一個(gè)車道，與其相鄰車道搭接至少15cm。
3.6 壓實(shí)
壓實(shí)前，應(yīng)清除舊水泥混凝土路面接縫內(nèi)大于5cm的碎石塊，并對(duì)凹陷的路段采用級(jí)配碎石粒料回填。然后采用光輪壓路機(jī)碾壓密實(shí)。
3.7 技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)
舊水泥混凝土路面實(shí)施共振碎石化后，采取外觀鑒別和實(shí)地檢測(cè)相結(jié)合的方法，選取具有代表性的路段挖坑穴抽樣檢驗(yàn)、檢測(cè)，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(nèi)是否產(chǎn)生斜向受力和嵌緊結(jié)構(gòu)，判斷、分析、評(píng)價(jià)共振碎裂技術(shù)作用力擴(kuò)展到板塊的何位置完成了能量的傳遞，以及對(duì)板塊周圍的結(jié)構(gòu)物和基層是否會(huì)造成損壞。同時(shí)，定點(diǎn)檢測(cè)沉降量，回彈彎沉值測(cè)定、破碎狀況檢測(cè)、縱橫坡度檢測(cè)等。結(jié)果表明：共振破碎使舊水泥混凝土路面縱、橫坡度發(fā)生變化較小；沉降量和側(cè)向位移相對(duì)較��；回彈彎沉值測(cè)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(dāng)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(cè)定小于路面容許彎沉值，符合設(shè)計(jì)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(jié)省投資，節(jié)約資源。共振破碎機(jī)正常作業(yè)每臺(tái)班破碎一條車道1600-2700m，采用流水作業(yè)法施工3-5天即可完成單車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(zhǎng)，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(qiáng)度降低，直接影響車輛通行安全。104國(guó)道1687k+000-1693k+000路段和35省道臨石線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)，建成通車后，路面未出現(xiàn)網(wǎng)裂、裂縫和坑洞病害現(xiàn)象，共振碎石化技術(shù)應(yīng)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(jié)語(yǔ)
舊水泥混凝土路面采用共振碎石化應(yīng)用技術(shù)，通過(guò)破碎將舊水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低到一定程度，防止反射裂縫的發(fā)生，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)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(jié)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(tǒng)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(yīng)舊路改造，施工周期長(zhǎng)，投資成本大，浪費(fèi)資源，環(huán)境污染嚴(yán)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(yù)期達(dá)到較長(zhǎng)的使用壽命。采用共振碎裂技術(shù)是一項(xiàng)新的課題有待推廣應(yīng)用。
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