旧水泥混凝土路面共振碎石化技术应用研究.doc

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旧水泥混凝土路面共振碎石化技术应用研究
旧水泥混凝土路面共振碎石化技术应用研究

摘要：近年来，城市道路现有的水泥混凝土路面，有相当一部分已经接近甚至超过设计年限，其使用性能和承载能力不断降低，不能满足日益增长的交通及经济要求，迫切需要对水泥路面进行大修或改造。共振碎石化技术能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等优点，引起公路业界的广泛关注。本文以某市政道路改造工程为实例，介绍共振碎石化技术在旧水泥路面改造工程中的应用情况，并通过对试验段进行实测检验，总结出一种较合理的施工方案，为共振碎石化技术的发展应用做出有益探索。

关键词:旧水泥路面改造;共振机械破碎;施工工艺；试验;检测
中图分类号：U416.2文献标识码：A文章编号：
1共振机械碎石化技术简介
共振机械(RPB)碎石化技术主要用在板块完整性及结构性较差的旧水泥混凝土路面破除中。共振碎石化机产生高频低幅的振动能量，振动能量传递到水泥混凝土板并被水泥混凝土板吸收。共振碎石机上装配有传感器，可以通过机载电脑自动调节碎石化锤头的振动频率，使锤头与水泥混凝土板产生共振，并使旧路水泥混凝土板迅速产生破裂。
破碎后的旧水泥混凝土结构层用来作为新路面结构层的基层，该层的力学特性接近于柔性基层，其抗变形能力优于一般高品质的密级配级配碎石。经过共振碎石化破碎以后，水泥混凝土板块表层粒径较小，且松散;下层粒径较大，嵌锁良好。碎石化表面层50mm颗粒较小，透水性好，有助于路面渗水的横向排出，并有利于消除反射裂缝;下部较大的颗粒在碎石化过程中体积并未发生膨胀，这种特点有助于提高路基的承载能力，阻止渗水向下渗透。
2共振破碎的特点
2.1破碎后的碎石尺寸理想、均匀
振动在混凝土中存在衰减梯度，从而使上部的破碎粒度较小，下部破碎粒度较大。破碎后的碎石块在2~32cm之间。这种破碎的好处是:上部4~6cm的碎石层可更好地消除反射裂缝，并有利于路面渗水的横向排除;下部较大的碎石板块保留了旧混凝土板的承载能力，同时可以阻止渗水向下渗透。破碎后的碎石纹路规则排列，并与路面形成35°~40°夹角。这一夹角可使碎石块之间相互嵌合，经压实后相互咬合得更紧，从而使碎石层起到更好的砾石稳定层的作用。
2.2破碎深度可控制，避免冲击路面基层
共振式破碎机可以通过调节振动频率和振幅来控制破碎深度。破碎机以接近混凝土的固有频率振动，在发生共振的瞬间，锤头向前移动，因此垂直向下的冲击力很小。此外，由于路基材料和混凝土面板材料存在较大差异，所以路基不会与混凝土面板产生共振，这就避免了对路基的冲击，保持了原有路基的平整度和密实度(如图1所示)。路面基层不受冲击，路基下的管线设施也就不会受到影响。

图1共振碎石化过程示意
2.3可使钢筋混凝土中的钢筋完全与混凝土剥离
共振破碎技术使振动发生在水泥板块内部，对钢筋混凝土而言，由于钢筋的固有频率与水泥混凝土不同，从而使钢筋混凝土很容易与水泥碎块完全剥离。
2.4振动影响小，施工适应范围大
共振破碎设备产生高频低幅的振动，设备的工作头与局部水泥板块之间产生共振，振动波衰减很快，传递范围很小，一般不会影响到施工点附近2~3m外的构件。
2.5施工效率高
共振碎石化施工程序简单，生产率可达8360m2/d，每天可完成2km左右长度的路面破碎，可大大提高路面维修效率。
2.6具有良好的经济与环境效益
共振破碎后的水泥板用作新路面结构的基层，因此不产生建筑废料，且对反射裂缝的减缓作用在一定程度上延长了路面的使用寿命，提高了路面在寿命周期内的服务水平。此外，共振破碎的振幅较小，因此锤头与路面共振破碎产生的噪音较低。由于其工作点窄，可单车道施工，不用完全封闭交通，对交通干扰小，是一种环境友好型的破碎技术。
3施工工艺流程
某市政道路旧路路面结构为:25cm水泥混凝土面板+18cm二灰碎石+15cm石灰土，其路面主要病害包括交叉破裂、破碎板、横向和纵向裂缝、唧泥和底板脱空、沉陷等。使用美国共振机器公司(ResonantMachinesInc)的RB500系列共振破碎机进行路面碎石化处理并加铺沥青路面结构。施工工艺流程如图2所示。

图2路面碎石化施工工艺流程

4路面碎石化前预处理
4.1交通管制及分流
在碎石化施工前制定交通管制及分流方案，以满足通车及施工要求。破碎实施过程中及完成后，碎石化层顶面不允许任何车辆通行。应实行严格的交通管制，以防止车轮推挤破坏碎石化效果。
4.2铣刨旧路面微表处，清除沥青混合料贴补材料
路面碎石化施工前，应对旧水泥混凝土板块上的沥青表面修补材料进行清除，否则会直接影响碎石化质量。本项目旧水泥板面板上有一层沥青微表处，碎石化前用铣刨机进行了铣刨。
4.3排水系统设置
路面碎石化处理前，应将土