碎石化技术论文范文

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第1篇

关键词：碎石化；旧水泥混凝土路面；应用

1引言

近年来，20世纪90年代初期修建的水泥混凝土路面，随着使用年限的增长和重载车辆的反复行驶，水泥混凝土路面损坏严重，出现了断板、纵横向裂缝、角隅断裂、错台、唧泥等病害现象，路面技术状况日趋下降，直接影响行车安全和舒适性。面临旧水泥混凝土路面维修改造新技术新课题研究，采用传统的加层式、破碎后加铺基层和挖除式重建等方式，施工周期长，投资大，环境污染严重，影响车辆通行安全。根据省公路局要求，对104国道临海境1687K＋000-1693K＋000路段和35省道临石线临海境8K＋700-9K＋900路段实施旧泥混凝土路面共振碎石化技术试验段，共振碎石化技术具有施工周期性短、环境污染少、有效防止或延缓沥青混凝土面层出现的反射裂缝等病害，采用共振碎石化技术实施的“白改黑”路段建成通车后，效果良好，有效地改善了路容路貌。

2试验路段概况

104国道1687k+000-1693k+000路段和35省道临石线8K＋700-9K＋900路段，分别于1991年11月和1992年9月建成通车，2006年104国道平均日交通量6323辆／日、35省道临石线9926辆／日，原路面结构组合为22cm水泥混凝土路面+20cm水泥稳定基底+15cm级配碎石底基层，水泥混凝土设计抗折强度4.5Mpa。水泥混凝土路面破损严重，主要表现为碎板、断板、纵横向裂缝、角隅断裂、错台、脱空、唧泥、接缝料散失等。据调查统计104国道水泥混凝土路面破板率平均达到50.49％；临石线水泥混凝土路面破板率平均达到49.3％。近几年多次进行挖补，局部路段已采用挖除碎板重新修筑水泥板，部分路段采用了沥青混合料修补板块、沥青混合料修补板块长度数十米至百米左右不等，但板块修补效果不佳，影响行车安全。现路面结构改为旧水泥混凝土路面使用共振碎石化后，碾压密实，作为路面基层，直接铺筑4㎝细粒式沥青混凝土＋5㎝中粒式沥青混凝土＋6㎝粗粒式沥青混凝土路面结构。

3共振碎石化施工工艺

3.1机械设备选择

共振破碎机械，选用美国共振机器公司生产的RB500系列共振破碎机，设备具有独特的共振技术可以持续产生高频低幅的振动能量，通过破碎锤头传递到水泥板块里。在特制振动梁偏心轴驱动下，产生振动谐波，支点与配重点振幅为零，破碎头以高频低幅（2㎝）敲击路面，混凝土路面产生裂纹，并随着振动迅速有规律地扩展到材料边界，由于冲击力很小，且裂纹只扩展到边界，所以对基层没有任何损害。压实机械选用重型钢轮压路机。

3.2技术特点

共振碎裂技术产生的高频低幅振动能量，通过破碎锤头传递到水泥板块里，使旧水泥混凝土板块表面4-6㎝深度范围碎裂成3㎝以下粒径的碎石层。由于共振破碎机动量高，和板块接触时间短，将水泥板块表面的“裂纹”瞬间均匀地“扩展”到板块底部，作用于水泥板块内部的高频振动力使得整体碎裂均匀，碎块大小和方向极其规律，水泥板块产生斜向裂纹，与路面呈30-40度夹角。水泥板块表层粒径较小，较松散；下层粒径较大，嵌锁良好，使碎石层下部形成“裂而不碎、契合良好、联锁咬合”的块体结构，具有良好的“拱效应”，能将竖向压力变为水平推力，利于从根本上减小或避免反射裂缝的发生，对基层、路基及周围的结构设施无损伤。

3.3施工程序

旧水泥混凝土路面共振碎石化技术施工程序：路况调查——清除沥青修补层——洒水湿润——试振——检测验证——共振碎石化——清除表面粗粒料——压实——技术指标检测——铺筑沥青混合料——压实——保养——开放交通。

3.4试振

旧水泥混凝土路面共振破碎质量主要受到破碎机施工速度、振幅、破碎顺序、破碎施工方向以及不同基层强度、刚度条件、对破碎机调整要求等，均对破碎程度、粒径大小排列和形成的破裂面方向影响。为了确保共振破碎质量，实施共振破碎豢必须进行破碎试振。试振后，通过开挖坑穴，检验破碎粒径分布情况，以及均匀程度，确定破碎机施工参数及施工组织措施等。

3.5破碎施工顺序

破碎前，应对破碎车道水泥混凝土路面表面洒水湿润，防止破碎时扬尘飞扬，污染环境。破碎顺序一般由水泥路面外侧车道开始，从边缘向中间破碎，每次间隔20cm进行往复破碎。如果纵向车道作了纵向切割，也可由中向边顺序破碎。破碎一个车道的宽度，实际破碎宽度应超过一个车道，与其相邻车道搭接至少15cm。

3.6压实

压实前，应清除旧水泥混凝土路面接缝内大于5cm的碎石块，并对凹陷的路段采用级配碎石粒料回填。然后采用光轮压路机碾压密实。

3.7技术指标检测

旧水泥混凝土路面实施共振碎石化后，采取外观鉴别和实地检测相结合的方法，选取具有代表性的路段挖坑穴抽样检验、检测，一般每隔250m处距路边2.5m位置处开挖1㎡左右的坑穴，深度至路面基层顶面，分析共振破裂效果。鉴别板块内是否产生斜向受力和嵌紧结构，判断、分析、评价共振碎裂技术作用力扩展到板块的何位置完成了能量的传递，以及对板块周围的结构物和基层是否会造成损坏。同时，定点检测沉降量，回弹弯沉值测定、破碎状况检测、纵横坡度检测等。结果表明：共振破碎使旧水泥混凝土路面纵、横坡度发生变化较小；沉降量和侧向位移相对较小；回弹弯沉值测定旧水泥混凝土路面回弹弯沉值小，共振碎石化碾压后回弹弯沉值大，符合充当基层的回弹弯沉值，铺筑沥青混凝土路面后路表回弹弯沉值测定小于路面容许弯沉值，符合设计要求。

4效果分析

共振碎石化技术铺筑沥青混凝土路面能够快速、有效地修建路面工程，施工周期短，环境污染少，节省投资，节约资源。共振破碎机正常作业每台班破碎一条车道1600-2700m，采用流水作业法施工3-5天即可完成单车道铺筑沥青混凝土路面，开放交通。若采用挖除旧水泥混凝土路面板块，重新修筑基、面层，施工周期长，挖除的水泥混凝土板块废弃，造成环境污染。遇雨、雪天气，造成路基排水不畅、积水，路基松软、强度降低，直接影响车辆通行安全。104国道1687k+000-1693k+000路段和35省道临石线8K＋700-9K＋900路段实施共振碎石化技术铺筑的沥青混凝土路面表面平整密实，建成通车后，路面未出现网裂、裂缝和坑洞病害现象，共振碎石化技术应用有效地控制和延缓了反射裂缝的发生，路面技术状况良好。

第2篇

关键词：公路养护，沥青路面，破碎技术，应用研究

 

0.引言

水泥路面和沥青路面是目前最为常见的路面形式，这两种路面结构形式各有优缺点，因此在实际应用中都大量采用，对它们的结构选择也时有争论。从洛阳地区来看，全市13000多公里的公路中，沥青路面和水泥路面几乎平均各占一半，但从高等级公路和行政等级较高的国省道干线公路来看，采用沥青路面的比例明显提高。沥青路面由于其投资相对较省、养护便捷、行车舒适等特点越来越得到更多的应用和重视。因此在公路养护中，水泥路面如何被更好的改造成沥青路面也成为我们关注的热点，该问题的关键是如何解决水泥路面引起的反射裂缝问题。

本文首先介绍了目前比较常用的几种水泥改沥青路面方法，然后着重就多锤头破碎技术在水泥改沥青路面中的应用技术进行介绍，以及在洛阳地区公路养护中的应用情况。论文参考网。

1.水泥改沥青路面的几种常见的方法

水泥改沥青路面一般有三类方法，一是采用挖除原水泥板块后按照常规的沥青路面施工方法，路基处理后加铺基层再做沥青面层；二是在原水泥路面的基础上先处理好反射裂缝直接沥青面层，反射裂缝一般采用铺纤维布或者加铺碎石层等；三是采用碎石化技术，在原有的水泥路面破碎后，在其破碎后的表面直接铺筑沥青路面。这三类方法在我们的公路养护过程中都曾应用过，从应用情况来看，碎石化技术的质量效果、经济成本、施工便捷和不提高路面便于政策处理等方面优势明显。论文参考网。下面就简单介绍以下在洛阳地区应用比较多的碎石化技术中的一种一多锤头破碎技术。

2.多锤头破碎技术应用

近几年来，多锤头破碎技术在洛阳地区公路养护进行了大量实践，在洛阳地区是2003年开始，从实施完成的路段，经过2-3年的使用，效果还是比较好的，几乎没有出现明显的病害，反射裂缝得到有效控制。根据我们的应用和有关要求，破碎后加铺的沥青路面一般要求15厘米以上（最少要求12厘米以上）。我们采用的路面结构形式为原水泥路面破碎后下灌3-3.5kg/m2乳化沥青，直接加铺15厘米的沥青混凝土路面。

2.1设备及破碎前的准备工作

（1）碎石化技术采用的设备主要包括多锤头破碎机(MHB-15)，压实设备（Z型钢轮压路机，振动钢轮压路机）。

（2）碎石化前的准备工作

主要包括清除存在的HMA面层，隐蔽构造物的调查与标记，与桥梁连接段的路面，交通管制。

2.2碎石化的主要工艺流程

破碎试验路段一试坑检查一确定破碎工艺控制一破碎施工-

Z型压路机压实一光轮压路机压实一交路面施工

2.3碎石化施工控制

（1）碎石化要把75%的混凝土路面破碎成颗粒（肉眼观测）表面最大尺寸不超过7.5厘米，中间不超过22.5厘米，底部不超过37.5厘米。若破碎后的块径超过最大尺寸，应该用其他合适的方法进行再破碎或清除，然后用密级配的破碎粒料替换并压实到规范要求。

（2）原来挖补的部分有许多是超厚的，对于这些部分，破碎尺寸达到正常厚度板的中间层22.5厘米且裂缝间距小于45Cm时被认为是合适的。

（3）破碎时最好是从混凝土路面的高处向低处破碎，以避免摊铺沥青混凝土后影响排水。

（4）与相邻车道的连接：破碎一个车道的过程中实际破碎宽度应超过一个车道，与相邻车道搭接一部分，宽度至少是15厘米。

（5）清除原有填缝料：在铺筑HMA以前所有松散的填缝料、涨缝材料或其他类似物应进行清除。

（6）凹处回填：不应修整破碎后混凝土路面或试图平整路面以提高线形，这样将破坏混凝土路面碎石化以后的效果。在压实前发现的5厘米的凹地应用密级配碎石粒料回填并压实。

（7）破碎混凝土路面的养护：除了指定的用于开放横穿交通的区域外，破碎后的混凝土路面的任何路段均不得开放交通（包括不必要的施工运输）。

2.4碎石化技术对沥青路面施工的要求

（1）撒布乳化沥青透层油：破碎并压实后，建议散布50%慢裂乳化沥青透层油。根据路况，一般建议撒布量为3 Kg/m2左右。破乳并撤布一薄层石屑后，用光轮压路机静压两遍。论文参考网。

（2）摊铺的时间要求：摊铺应在透层稳固后进行，除非天气允许或监理工程师另有批准，在混凝土破碎和摊铺HMA底层之间的最长间隔时间不宜超过48小时。

（3）HMA罩面之前破碎混凝土路面的压实。

在HMA罩面铺设之前，重新进行压实，振动压实2遍，由罩面施工造成的混凝土路面扰动，也应在摊铺之前进行再压实，或改变罩面程序以减少对混凝土路面的扰动。

（4）破碎后混凝土路面的扰动：施工车辆的通行次数和载重量应降低到最小程度。

3.应用过程的几点思考

水泥改沥青路面有许多方法，都有各自的优缺点和适用的范围，在选择方案时要根据实际情况进行比较。多锤头破碎技术是碎石化技术的一种方案之一。碎石化技术在水泥改沥青路面中具有大大缩短施工时间，节约路基材料同时解决碎块垃圾的处理问题。在我们的应用过程中也有以下几点体会：

一是重点要确保水泥破碎后的碎石尺寸的控制，以利破碎的水泥块之间相互齿合，并且裂纹纹路要避免与路面垂直，以达到承重和防水的效果。不同的路面厚度施工要求都有不同的要求，要重视试验路段的选择和控制。

二是采用沥青路面很重要的考虑因素就是重视防水，特别是对于洛阳等雨水比较多的地区，碎石化前安排好排水处理系统。

三是一定要重视交通管制工作。由于采用多锤头破碎技术一个很重要的原因就是考虑该路段交通流量大，边施工边通车，不能长时间封闭交通，但在施工过程中还是要保证一定的时间封闭交通，确保在沥青面层未完成前，不要有车辆驶入。

四是原路面情况调查和病害处理。多锤头的MHB破碎机工作时的影响深度一般在80厘米，侧向影响不超过深度值，不会对其影响范围外的建筑造成结构上的破坏，但要调查原路面情况，既要保证水泥混凝土板块的均匀破碎，又要避免对该层以下的路基及路基下可能存在的设施和结构以及周边设施的任何冲击和损害。同时处理好原路面较严重的病害，使基层结构的承载力基本均匀。

五是路面的压平和新沥青路面铺筑工艺也会影响应用多锤头破碎技术修复的公路质量。因为是直接在破碎后的水泥路面上铺筑沥青路面，由于破碎的路面不平整性也会影响沥青路面的平整度的质量效果，一般都有下封层和沥青调整层，但沥青面层的压实和铺筑工艺要求更高。

【参考文献】

[1]周志刚.交通荷载下沥青类路面疲劳损伤开裂研究[D].中南大学,2003.

[2]刘悦.旧水泥混凝土路面沥青加铺层温度应力分析[D].长安大学,2000.

[3]李中秋.水泥混凝土路面维修技术研究[D].河北工业大学,2002.

[4]马华堂.纤维混凝土的力学性能及其在路面工程中的应用[D].大连理工大学,2002.

[5]陈峙峰.旧水泥混凝土路面沥青加铺层设计及其应用技术研究[D].大连理工大学,2003.

[6]张永清.高等级公路基础设施技术保障对策研究[D].长安大学,2002.

[7]管新建.钢纤维混凝土的力学性能及路面工程应用研究[D].郑州大学,2003.

[8]刘丹.水泥混凝土路面接缝及结构优化研究[D].武汉理工大学,2003.

第3篇

关键词：碎石化技术；适用性；强度机理；施工工艺

中图分类号：TU74 文献标识码： A

0 引 言

水泥路面是路面结构的主要形式之一， 我国在20世纪末大量修建的水泥混凝土路面大多已达到其服役年限或超期服役，迫切需要进行改造。目前，水泥路面的改造往往先对旧路面进行处治，包括原位利用和原位移除两种方法。我国当前正处于倡导环保、资源再利用的大环境下，堆放原位移除的旧水泥混凝土板无疑会占用大量土地、不利环保、浪费石材资源，因此这种处治方式已逐渐被淘汰。原位利用技术主要包括以下3种：直接加铺技术、破碎稳固技术、碎石化技术。

直接加铺即在经过病害处理的旧水泥路面上直接加铺结构层，能够提高路面的承载能力，并使路面的服务水平大幅提高，行车更加舒适；破碎稳固技术利用机械的冲击能量使旧水泥板产生大量贯通裂缝，破碎成约30～100cm的碎块，路面其失去了板体性，整体刚度降低[1]；碎石化技术是采用机械多个锤头的冲击作用将旧水泥路面板破碎成许多混凝土小块，破碎后块体粒径相对较小，力学模式类似于级配碎石[2]；

考虑到行车噪音及舒适性的要求，处治后的旧水泥路面上通常加铺沥青层。两种结构间较大的刚度差使反射裂缝的问题更加突显。以上所述的四种水泥路面改造技术中，直接加铺与破碎稳固技术处理过的水泥板，原有缺陷依然存在，只能推迟而不能彻底消除反射裂缝。碎石化技术处理过的旧水泥路面，能够彻底地消除加铺层的反射裂缝，能够显著降低改建路面后期的养护费用，因此，碎石化技术在旧水泥路面的改造工程中被逐步的推广使用。

1旧路的调查与评价

为了对旧水泥路面的技术状况进行科学的评价和判断，以确定是否适用碎石化技术，需要对其实际状况进行实地调查分析。

水泥路面的调查主要包括使用性能调查和结构性能调查[3]。使用性能从道路使用者或形式车辆的角度出发，要求表面平整，行车舒适，评价指标一般采用路面的服务能力。使用性能不满足要求，一般进行表面修复或加铺表面功能层；结构性能的调查则注重路面结构的承载能力及其受力情况，通常采用结构受力分析进行评价，主要从路面结构刚度、接缝的传荷能力、路面板下地基脱空情况三方面进行评定。旧水泥路面结构性能不满足要求，根据路面的损害状况不同，进行大修改造或挖除重建。

2 碎石化技术的适用性

碎石化技术是水泥路面处治的最终手段，如果对水泥路面采用了碎石化技术将无法采取其他处治技术，因此，要慎重选用碎石化技术。在旧水泥路面改造工程中的适用性主要从技术条件和经济条件两方面来考虑。

2.1 技术条件

碎石化技术适用的首要因素主要有3方面：较强的土基的承载能力、基层相对稳定、路面呈板体不出现表面松散，其中，土基的承载能力用CBR值来表征，一般需满足CBR>5。根据前文所述对旧路进行调查与评价，若旧水泥路面技术上满足以上3个条件，即可采用碎石化技术。

另外，碎石化的施工采用的多锤头破碎机（MHB，Multi-Head Breaker），利用 MHB多个锤头下落的冲击作用破碎水泥板，势必会产生较大的振动和噪音，因此，周围有不能经受较大振动的敏感设备和建筑物的路段不适合采用碎石化技术[4]。

2.1 经济条件

碎石化技术与原水泥路面修补之间存在一个经济平衡点，一般用修补比率来反映[2]。水泥路面损坏严重，若修补比率大于此经济平衡点，碎石化技术适用合理，否则在水泥路面在可以采取其他处治措施继续利用的情况下，过早采取不可逆的方式处治，将会造成路面结构强度的浪费，进一步造成经济上的浪费。

3 碎石化强度形成机理

采用碎石化工艺时，路面板从上至下吸收的锤击能量逐渐减弱，相对应破碎粒径也逐渐变大。根据破碎板物理特性沿深度的变化情况将其简化为3个层次：表面松散层、碎石化层上部、碎石化层下部[5]，各层厚度大约分别为3cm、10cm、10cm，不同层次强度形成机理各异。

表面松散层经过Z型压路机压实，加之透层油的的稳定作用，形成具有一定强度和稳定性的嵌挤薄层；随着深度的增加，破碎的混凝土颗粒粒径具有了一定的尺寸，尺寸越大，颗粒间的内摩阻角越大，因此，碎石化层上部强度主要来源于其内摩阻角；由于吸收锤击能量较小，碎石化层下部裂而不碎，相邻碎块之间形状上契合较好，容易形成“联锁咬合块体”结构，一般为静定结构并且其自身通常具有相应的稳定能力，相比于普通嵌锁作用，这种结构拥有更强的咬合嵌挤作用。

4 碎石化的施工工艺

碎石化技术的施工工艺为：清除水泥路面杂物―修复增设排水设施―不稳固特殊路段挖补处治―路线内外及地下的构造物标记处理―施工测量控制点的设置―施工区段交通管制及分流―碎石化工艺施工―处治软弱基层或路基―废弃材料清除―碾压―接缝处治―透层或封层施工―加铺新路面。

5 实体工程应用

河南省洛阳市小浪底专用公路修建于1992年，起点位于洛阳市西工区红山乡（桩号K0+000）与G310丁字交叉口，在孟津县内由南向北延伸，终点位于小浪底镇的官桩村（桩号K24+020），是小浪底水利枢纽建设期间施工专用路，属于二级公路，设计速度60km/h，采用水泥混凝土路面结构，如图1（a）所示。

小浪底专用公路超期服役，路肩坍塌损坏严重，水泥路面出现裂缝、断板等病害，沿线工业园的兴起和发展，交通量骤增，专用公路面临着更大的挑战。经过对专用公路的调查与评价，并从技术和经济两方面进行了综合考察，确定了采用碎石化技术并加铺结构层对其进行改造处治，破碎后的旧水泥路面作为新路面结构的底基层，改造后路面结构如图（b）。

（a）原水泥路面结构图 （b）改造后水泥路面结构图

图1 小浪底专用公路路面结构示意图

小浪底专用公路2012年10月改造完成，至今使用性能良好，表明碎石化技术是旧水泥路面改造工程中一种行之有效的处治措施。

6 结论

论文介绍了水泥路面改造工程通常采用的3种原位利用技术，从减缓或消除反射裂缝的角度出发，碎石化技术效果更优；从使用性能和结构性能两方面对旧水泥路面进行调查与评价，并应分别采取不同的处治措施；从技术条件和经济条件出发分析了碎石化技术的适用性；碎石化后的表面松散层、碎石化层上部、碎石化层下部强度分别来源于压实和透层油的稳定作用、内摩阻角、块体间的咬合嵌挤作用；碎石化技术应用于小浪底专用公路的大修改造工程中，效果良好，可以推广使用。

参考文献：

[1]张世强. 水泥混凝土路面碎石化技术研究[D]. 长安大学， 2008

[2]张玉宏. 水泥混凝土路面碎石化综合技术研究[D]. 东南大学， 2006.

[3]张亮， 金宴， 黄晓明等. 水泥混凝土路面结构状况评价[J]. 城市道桥与防洪， 1998 （1）： 10-13

[4]赵全满. 多锤头碎石化技术在旧路改造中的适用性研究[D]. 长安大学， 2013