共振碎石化混凝土路面改造介紹

1、采用共振碎石化工法改造混凝土道路一、什么是共振碎石化碎石化技術是一種重要的水泥混凝土路面原位破碎利用技術。它一般適用于水泥混凝土路面出現(xiàn)較大范圍破損的情況?，F(xiàn)場碎石化處理(Rubblization)是水泥混凝土路面重建的一種方法，是過去10年到15年期間發(fā)展起來的一項新技術。美國瀝青學會將碎石化定義為：“一種將水泥混凝土路面破碎成為小碎塊的加工過程”。這些碎塊的粒徑范圍從沙粒的尺寸到20cm左右。細顆粒集中在路面上部，粗顆粒集中在路面下部。共振碎石化是一種路面破碎加覆蓋技術，就是將原有的水泥混凝土路面破碎成小顆粒碾壓后直接作為基層或底基層，再在其表面直接加鋪瀝青混凝土面層的工藝。碎石化不僅是一

2、種破碎路面的工藝，更是一種混凝土路面修復方法。它由共振破碎混凝土路面、正確設計和安裝路邊緣和地下排水系統(tǒng)、正確設計瀝青罩面三個主要部分組成。共振破碎原理共振破碎設備通過激振器及共振梁振動工作錘頭與路面接觸，調(diào)節(jié)錘頭的振動頻率，通過專用激振器激發(fā)水泥混凝土產(chǎn)生共振，使其接近水泥面板的固有頻率，激發(fā)其共振，即可將水泥混凝土面板擊碎。工作錘頭上裝有專用傳感器，感應路面的振動反饋。由電腦自動調(diào)節(jié)振動頻率，搜尋被擊物的自有頻率，并引起水泥面板在錘頭下局部范圍內(nèi)產(chǎn)生共振，使混凝土內(nèi)部顆粒間的內(nèi)摩擦阻力迅速減小而崩潰。7.5cm,中間不超過通過共振破碎，使舊水泥混凝土面板碎裂，形成上部嵌擠密實的碎石層，下部

3、嵌鎖咬合的塊石層。碎石化后水泥混凝土顆粒的粒徑不大于40cm,且75%以上的顆粒在深度方向的分布滿足：表面最大尺寸不超過22.5cm,底部不超過37.5cm。碎石化技術的適用范圍為了達到預期的技術和經(jīng)濟效果，要對任何候選的舊有路面進行工程的前期評估以確定是否適合碎石化處理。水泥混凝土路面的修復有三大方法，即修繕復原，重新鋪面和重建。碎石化處理是重建的一種。舊混凝土路面首先應該考慮前面兩種修復方法。如果混凝土路面具有良好的結構承載力，不應該首先考慮采用碎石化處理，因為碎石化畢竟是將混凝土路面整個結構毀壞。經(jīng)過查閱大量資料，本文總結當水泥混凝土路面出現(xiàn)下列情況時可以采用碎石化改造技術：1 .出現(xiàn)大

4、量的接縫缺陷，如：錯臺、翻漿和角隅破壞等導致超過20%勺接縫需要修補；2 .超過20%勺板出現(xiàn)開裂；3 .超過20%勺路面已被修補或需要修補；4 .當50犯上的建設成本用于混凝土路面修復；5 .修復的道路使用壽命在15年以上；6 .鋼筋混凝土路面；7 .路面失去結構承載力。止匕外，當舊水泥混凝土路面有下面一種或幾種類型的損壞時，也可以考慮采用碎石化改造技術：1 .水泥混凝土面板有嚴重的D形裂縫。D形裂縫是水泥混凝土路面的伸縮縫兩側在一定范圍內(nèi)產(chǎn)生的多道裂縫，呈D字形，且呈不斷擴展趨勢，嚴重時裂縫產(chǎn)生的小塊可能脫落或錯位移動。D型裂縫是典型的耐久性裂縫；2 .水泥混凝土路面有嚴重的堿骨料反應的情

5、形。堿骨料反應中有膠體產(chǎn)生，吸收水份造成膨脹（堿脹），進而開裂而降低混凝土的耐久性；3 .受嚴重凍融破壞的混凝土路面。凍融破壞一般發(fā)生在沒有加氣的混凝土中。如果氣孔體積或者氣孔間距不適當，混凝土在受凍時會膨脹開裂。這一過程可持續(xù)幾年會使混凝土路面破壞嚴重。但是，并不是所有的路面出現(xiàn)以上損壞時都可以考慮使用碎石化技術。碎石化技術的運用除了有以上路面的充分條件外，還有對其的必要條件。美國公路科研部門在研究碎石化工藝時發(fā)現(xiàn)，當?shù)缆坊鶎优c面層之和少于15cm時，不能采用碎石化技術；當路基承載比CBR（氐于1.5%時，也不能采用碎石化技術；在基層與面層之和為1533cm之間，路基承載比CB助1.5%7濃

6、間內(nèi)不太適合碎石化技術。另外，在地勢較低、地下水位較高、路基積水或者含有較濕的粘土和混入泥沙的粘土地區(qū)以及當路基材料損壞太厲害，不能承受破碎路面負荷的地區(qū)均不宜采用碎石化處理。對于碎石化改造技術的適用范圍，一般采用表1所示的標準。按上海市地方標準DB31T828-2014,只要原路基CBRfi大于4,且水泥混凝土路面基層與面層總厚度超過50cm,便可以采用碎石化技術。表1適用共振碎石化的路面損壞標準評定等級路面狀況指數(shù)PCI斷板率平均錯臺量接縫傳荷系數(shù)次544011%20%11mm15mm31%55%差<40>20%>15mm<31%共振碎石化技術的優(yōu)點共振碎石化工藝的

7、首要控制標準就是破碎后上部碎塊的尺寸一定要非常小。正因為如此，碎石化具有和打裂壓穩(wěn)、打碎壓穩(wěn)等破碎方式完全不一樣的效果。當然，破碎后碎塊的尺寸并不是越細越好，需要在結構性降低和反射裂縫風險增高之間尋求平衡。適宜的破碎應該在破碎后有效模量應使出現(xiàn)反射裂縫的可能性為零。在此情況下盡量保證原混凝土板塊的結構性。破碎后有效模量是與破碎后顆粒粒徑密切相關的，所以存在一個合理的破碎后粒徑區(qū)間，它能使有效模量達到適宜范圍。通過在國內(nèi)外應用碎石化技術對嚴重病害的水泥路面加以改造，與其他方法相比較，實踐證明共振碎石化技術具有以下特點：1 .共振碎石化技術防止反射裂縫的效果比同樣應用于混凝土路面改造項目中的震裂壓

8、穩(wěn)、破裂壓穩(wěn)及增加應力緩沖層等技術更為有效。2 .共振破碎并壓實的混凝土路面是由破碎混凝土塊組成的緊密結合、內(nèi)部嵌擠、高密度的材料層。3 .共振破碎后的材料具有較強的抗剪強度，但其抗彎拉強度并不大。4 .共振碎石化的混凝土路面不是一般的粒料基層，也并不是處于無應力狀態(tài)，與一般的密級配粒料相比，碎石化混凝土路面可以為HMA（熱拌瀝青混合料）罩面提供更高的結構強度。由于共振碎石化破碎后碎塊的尺寸特性，破碎的水泥板塊具有良好的強度均勻性。因為沒有了預留接縫、裂縫等應力集中點，同時也消除了坑洞、脫邊、板底空洞等病害，在上面加鋪瀝青面層后，不會再有反射裂縫出現(xiàn)，這是碎石化技術的最主要優(yōu)點，也是其標志性成

9、果。其他處理方法，如打裂壓穩(wěn)、破碎壓穩(wěn)等雖然也能減輕反射裂縫，但是由于破碎后表面板塊仍比較大，板體性依然非常明顯，故仍有出現(xiàn)大量反射裂縫的可能性。共振碎石化技術還具有施工速度快的優(yōu)點。由于不需要加鋪半剛性基層，只需要進行破碎。如果用其他的處理方法的話，由于要加鋪平剛性基層，工程持續(xù)時間長，施工期間嚴重影響交通通行。因此如果考慮到社會效益，或者要求在短期內(nèi)完成道路改造，采用共振碎石化技術是更可行的方案。不需加鋪半剛性基層，還有一個好處就是可以不顯著增加路面標高。由此對沿線的居民、對路基寬度、道路邊坡影響都不大，因而特別適合于經(jīng)過城鎮(zhèn)的道路改造。還有，采用共振破碎，則幾乎沒有噪音，對沿途居民、企業(yè)

10、沒有任何影響。相反打裂壓穩(wěn)和多錘頭打擊破碎，則在施工時所產(chǎn)生的震動比較強烈，影響附近建筑物的安全，還有可能給施工帶來意外的麻煩，沿途居民很難承受。另外，共振碎石化充分利用了原有水泥混凝土路面破碎后的碎塊，不但減少了白色污染，還節(jié)省了廢料運輸成本，具有經(jīng)濟環(huán)保的雙重功效，響應了國家關于建立節(jié)約型社會的號召。通過以上分析，可以總結出碎石化具有以下的優(yōu)點：1,徹底解決板塊的反射裂縫問題；2.施工速度快；3,不顯著提高路面標高；4 .施工時擾民少；5 .經(jīng)濟環(huán)保。梁式共振設備破碎混凝土路面技術特點破碎層（上部）充分的碎石化共振破碎利用共振梁設備錘頭對路面進行高頻接觸打擊，振動頻率在44-55HZ范圍，

11、通過調(diào)節(jié)錘頭的振動頻率，使其接近水泥面板的固有振動頻率，激發(fā)水泥路面形成共振，從而使水泥面板迅速崩潰并輕而易舉實現(xiàn)水泥面板上部約5-10cm范圍的完全碎石化及整體板塊碎裂，做為道路基層該碎石層形成良好的應力吸收層，可有效防止反射裂紋的產(chǎn)生。破碎后形成理想的上部小、下部大的碎塊層間分布由于振動能量由上向下發(fā)散性傳遞、振動能量在面板中存在明顯的衰減梯度，從而形成上部完全碎石化（碎塊規(guī)格3-8cm）,下部呈現(xiàn)網(wǎng)狀裂紋的特殊破碎結構（碎塊規(guī)格8-20cm）。這樣的型態(tài)帶來路基結構上的很大好處，做為道路基層上部的碎石層可有效吸收反射裂紋產(chǎn)生的應力，而下部網(wǎng)狀裂紋破碎層結構極其穩(wěn)定，可提供非常強的穩(wěn)定承載

12、能力；所以，共振破碎的水泥面板可作為理想的道路基層使用。破碎面板下部形成穩(wěn)定嵌鎖結構破碎機工作錘頭在激發(fā)路面共振的同時快速向前移動，沖擊的合力指向前下方，從而使破碎面板下層裂紋與路面形成約3545°的規(guī)則夾角，這一夾角在結構上帶來突出的益處，這一夾角可使碎石塊之間相互嵌合緊密并達到分散荷載作用，從而使該破碎層起到極佳的路基穩(wěn)定層作用。原道路基層及其它預埋管線設施不受沖擊損傷共振破碎采用低振幅、高頻率振動，通過激發(fā)水泥板共振做功，水泥板幾乎吸收了全部振動能量，從而被快速破碎；而原道路基層、預埋管線等設施的固有頻率與該工作頻率相距甚遠，因而振動沖擊就地衰減，影響也最小，是振動、噪音和粉塵

13、等環(huán)境影響最小的破碎工法。降低水侵病害并延長道路最終使用壽命破碎面板結構的上部為松散碎石結構，所以其上部為排水效果良好的碎石透水層，而下部為致密不透水的嵌鎖結構，配合設計良好的排水設施可保證良好排水并有效防止水侵產(chǎn)生的對面層及底基層的水侵病害，充分延長道路最終使用壽.可充分實現(xiàn)與鋼筋的分離由于共振頻率不同，共振破碎可充分實現(xiàn)混凝土碎塊和內(nèi)部鋼筋的分離?？蛇M行道路全幅面施工梁式共振破碎機振動體可進行上下、左右位置移動和調(diào)整，可沿設備走行輪邊沿進行破碎施工，可實現(xiàn)道路全幅面破碎施工。技術經(jīng)濟優(yōu)勢1 .經(jīng)美國和我國上海、浙江及四川等地區(qū)的對比應用表明，共振破碎后水泥面板可直接做為攤鋪瀝青層的理想道路基層使用，實現(xiàn)資源的最有效利用，不產(chǎn)生建筑垃圾，表面亦無需任何敷料處理；在上海，采用共振破碎方法施工道路已占所有破碎改造道路的75%Z上。2 .共振破碎是防止出現(xiàn)反射裂紋最有效的工法，白改黑道路預期使用壽命可達到1