共振碎石化技術--舊水泥混凝土路面改造中的“扛把子”

2019-05-21 15:46:24浏览:100评论:0 发布者:jinanxinglu [查看]   
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     隨着she hui的發展人們經濟水平的提高,人們對道路舒適性的要求也越來越高,而舊水泥混凝土路面在交通荷載和各種自然因素綜合作用下,出現了各種結構性損壞,道路服務水平下降,嚴重影響了行車的安全與舒適性,目前常用的解決方法一般是修復或加鋪:在舊水泥混凝土路面之上直接加鋪瀝青混凝土,即“白加黑”;把舊路面經過處理後作爲下臥層再鋪築瀝青混凝土,即“白改黑”。

“白加黑”、“白改黑”的zui大問題是反射裂縫。國內外研究表明,針對該問題目前較成功的做法是採用舊水泥混凝土路面碎石化技術。該技術是將水泥混凝土的面板,通過專用設備一次性破碎爲碎塊柔性結構,因破碎後顆粒粒徑小,力學模式更趨於級配碎石,因而將其命名爲碎石化。   

碎石化技術根據破碎原理和施工機械的不同分爲兩類:共振碎石化和多錘頭碎石化。但是由於多錘頭碎石化在控制反射裂縫方面並不十分明顯;而共振碎石化技術用於板塊完整性與結構性較差的水泥混凝土路面破碎,它將混凝土板破碎成高強粒料層,是目前zui有效地解決反射裂縫的破碎技術。 

 

共振碎石化機理

共振破碎機通過振動體帶動工作錘頭振動,錘頭與路面接觸,通過調節錘頭的振動頻率,使其接近水泥混凝土面板的固有頻率,引起水泥混凝土面板在錘頭下局部範圍內產生共振,使混凝土內部顆粒間的內有摩擦阻力迅速減小而崩潰,即可將水泥混凝土面板擊碎。

 水泥混凝土路面碎石化後顆粒相互水泥混凝土路面碎石化後顆粒相互齧合嵌擠,破碎裂縫多與水平向成30°-45°,即基本沿zui大剪切面破裂,這種角度破裂可獲得比垂直破裂更大的模量,可將荷載分散到更大的區域內。同時,由於路基材料和水泥混凝土面板材料的差異較大,因此自有頻率差異也較大,所以路基會與混凝土面板產生共振,進而高頻低幅的共振衝擊破碎不會影響基層的完整性和結構承載力。 

 

碎石化層特點:

碎石化層具備較高的抗壓、抗剪切強度,但不具備受拉能力,故不傳遞裂縫尖端處較大的拉應力或拉應變。碎石化層可看成由上下兩層組成:上層基本屬於散粒體,類似於級配碎石材料;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、联锁咬合”的板体结构,具有良好的“拱效应”,能將豎向壓力變爲水平推力,利於減小或者消除發射裂縫的發生可能性。

 碎石化層下層的板體結構具有一定的隔溫溼作用,降低了溼度對半剛性基層的影響,使半剛性基層的脹縮減小,爲道路基層的穩定性提供了條件;碎石化層上層的透水性較好,舊水混凝土路面的改造完成後,碎石化層能起到排水基層作用,滲入路面內部的雨水,可從安置的路面邊緣排水系統中排出,也可從碎石化層直接排向路堤邊坡(針對路堤段),從而消除了半剛性基層的沖刷和唧泥問題。

  

碎石化工藝的影響因素

 碎石化道路加鋪設計,最終要使加鋪層既滿足結構性要求,又需滿足功能性要求。功能性病害可能會因反射裂縫的產生而出現;結構性病害可能因結構承載能力的不足而出現。要阻止反射裂縫的產生,要求碎塊尺寸減小到足夠小,以致舊路接裂縫處產生的位移不足以使得今後對應的加鋪層層底的拉應力或剪應力過大;而舊板碎石化程度越充分,則碎石化層有效模量越低,舊路承載能力喪失也越大。

 因此,舊水泥混凝土碎石化後的尺寸大小很重要,存在一個適合的範圍,要滿足加鋪路面結構性和功能性兩方面的要求。根據NAPA IS-117以及AI MS-17的建議,碎石化層zui佳碎石化粒徑爲2.5~20cm。

同時,碎石化層的性能還與粒徑的形狀和級配有關。但碎石化工藝及質量控制,直接決定了碎石層粒徑大小、形狀、級配組成、碎石化層模量;而碎石化的碾壓工藝及質量控制,直接決定了碎石化層的壓實度。因此,碎石化路面的成功,與其施工工藝密切相關。 

 

共振碎石化施工要點

  1、提前設置排水系統

   必须在共振碎石化施工前安裝或更換排水系統。因爲碎石化層緻密的半剛性基層,如果不提前設置排水系統,在施工過程中或者運營過程中的雨水會滯留於破碎層,對整個道路的性能產生嚴重影響。

   2、試振開挖檢測坑 

在正式進行共振碎石化施工前需要選取100~300m的路段作爲試振區,寬度爲單向或雙向路幅寬,再於試振區中央部位選取3個左右1.2m2的檢測坑。這是爲了檢查破碎粒徑分佈情況以及均勻程度,以確定破碎機施工參數以及施工組織措施。共振碎石化破碎粒徑宜小於15cm,個別碎塊不能超過20cm,主要碎塊粒徑2.5~7.5cm。 

   3、共振碎石化施工

  共振碎石化施工施工前,應對破碎車道路表灑水,以防止破碎時揚塵,污染環境。按照先外側車道及路肩,後內側車道的順序,每次間隔20cm進行往返破碎。同時,兩幅破碎作面要保證15cm左右的施工搭接寬度。

   4、碾壓

    採用共振碎石化技術破碎的水泥混凝土,後期碾壓較爲簡單。先清除碎石層表面大於20cm的碎石塊,再灑水浸溼,以增加壓實效果,再用鋼輪振動壓路機來回碾壓3-4次,碾壓速度≤1.8m/s。對於碾壓過程中產生的局部凹處,直接用級配碎石回填吧並壓實;對於破碎及碾壓中判定爲地基軟弱帶,通常從碎石化層一直到墊層材料全部挖除,並用碎石基層材料回填並壓實。 

  5、其他要點

 碎石化層頂面不允許通行交通,瀝青加鋪層與碎石化層之間可塗灑粘層油。 

  共振碎石化技术能徹底消除反射裂縫,不破壞原路基結構的完整性,同時施工迅速,不產生廢棄材料,目前已廣泛應用於全國各地的路面改造施工中。

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