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分析水泥路面共振机械碎石化施工技术与应用

发表时间：2020/10/29 来源：《基层建设》2020年第21期作者：庞新伟

[导读] 摘要：为了确保水泥路面整体性能，应用共振机械碎石化技术可以将路面冲击、压碎、压实，从而损失结构一部分结构整体、强度的基础上，将水泥路面温度、湿度、荷载作用控制在路面可接受的范围，降低反射裂缝生成率。

        中煤第三建设（集团）有限责任公司市政工程分公司安徽宿州 234000
        摘要：为了确保水泥路面整体性能，应用共振机械碎石化技术可以将路面冲击、压碎、压实，从而损失结构一部分结构整体、强度的基础上，将水泥路面温度、湿度、荷载作用控制在路面可接受的范围，降低反射裂缝生成率。基于此，本文首先提出共振机械碎石化技术机理，分析试验段与承载板试验方法，最后探究水泥路面中共振机械碎石化技术的应用。
        关键词：共振机械碎石化；水泥路面；施工技术；应用
        1.共振机械碎石化技术相关阐述
        共振机械碎石化技术是指在完整板块、结构性较差水泥路面破除中，借助共振机械碎石设备的振动能量，将能量传递到水泥板上被其吸收，产生共振实现破碎。老旧水泥路面破碎之后的结构层用作新路面结构层基础，结构层在力学特性方面属于软性基层，所以相比密级配级配碎石其抗变形能力更好一些。借助机械破碎之后，水泥路面表层粒径更小、较为松散，而下层粒径较大，嵌入性好。在碎石化后表层50mm颗粒粒径小、具有良好的透水性，这样可以更好的排除积水，将反射裂缝消除；下部较大颗粒在经过碎石化处理后，由于体积不会因为膨胀改变，该特性能够有效提升承载力，避免上层积水下渗[1]。
        2.试验段、承载板试验
        2.1试振
        为了确保共振破碎效果，水泥路面破碎后颗粒、强度达标，在采用共振机械碎石化施工前，必须要做好试振工作。试振完成后检查破碎粒径分布和均匀性，保证设备参数满足标准。
        （1）试验段。在正式展开路面破碎前，要结合路面的实际状况，选择路段宽度为4m的路面作为试验段，调整破碎参数实现分级破碎，分析破碎效果。通常是在碎石化表面为鳞片形态时，则表明满足了规定标准，并将破碎参数记录。试验路段长度最好在20-30m之间，根据实验位置确定代表性路段，包括桥头搭板外路段、微表处完好路段、板面较好与破损共存路段[2]。
        （2）试坑。为了保障路面破碎尺寸达到标准，试验段要选择两个1*1m的试验坑，试验坑不得在工作缝、横接缝部位设置。试坑开挖深度要达到基层，并在此深度范围内检测破碎粒径是否达到标准。如果破碎后无法达标，则要继续调整参数、增加试验段，直到能够满足粒径标准为主，检测此时碎石化参数。当然，正常施工的参数不一定与试验参数一致，需要进行微调。
        2.2试验过程
        对确定的试验段进行处理，将水泥道路表破碎处理。挑选具有代表性的3块水泥板，分别为面板良好、轻度破损、严重破碎。采用共振破碎机破碎处理，调整好振动频率、振幅，如44Hz、20mm。锤头中心与设备车轮外缘之间间隔为1m，锤头不得出现水平移动情况，此时路面边缘有0.9m面板无法破碎[3]。完成面板破碎工作后，将表面碎石剥离，顶部5cm都被破碎成碎石。使用风机将表面灰尘去除，浇水观察是否有渗水、裂缝等情况，为了保证破碎效果达到标准，可以用风镐挖出颗粒检测粒径情况，如果没有发现水下渗情况，破碎后颗粒硬度较大，风镐无法继续深挖，表明破碎后的基面为一个整体，不满足破碎标准。
        将破碎表层清除之后，采用相同方式二次破碎，完成破碎之后顶面5cm为颗粒较小的碎石透水层，使用风机将顶层吹干净后，浇水观测裂缝与渗水情况，并开凿1*1m的试验坑检测破碎效果。
        3.水泥路面共振机械碎石化施工技术
        3.1路面破碎
        先进行外侧车道、路肩位置施工，后进行内侧车道破碎施工。两侧破碎操作面通常要保持20cm施工搭接宽度。在使用共振破碎机当中要做好频率、进度控制工作，尽可能保持破碎均匀度。由于锤头无法水平移动，所以路面两侧边缘一部分无法破碎。针对此类问题可以通过调整共振破碎机与路边的角度，保持40°左右进行破碎。
        3.2破碎压实
        完成破碎之后使用9t以上钢轮压路机振动压实，压实次数在4次左右，保持混凝土块表面足够均匀。

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压实速度不超过5km/h[3]。压实施工可以将破碎的颗粒进一步压碎，并提升下部块料的稳定性，后续铺设新混凝土沥青材料保持基面的平整性。在压实当中，共振机械碎石化技术是将水泥板破碎，而并非是粉碎。所以，只需要将表面压平即可，无须达到路面施工的压实水平。特别是在强度大小不同的路段，要避免产生过压情况，否则会导致表面颗粒过小，或将颗粒压入到基层当中。
        3.3乳化沥青透层
        为了保持松散颗粒具备一定结合力，透层主要是选用慢裂乳化沥青，用量为3.0L/㎡左右，在乳化沥青层表面再撒一层4mm厚度的石屑，在不黏轮的情况下即可。使用钢轮压路机以较慢行驶速度进行1-2次碾压。
        3.4表面平整
        在沥青面层铺设之前，需要采用沥青混合料将碎石化路面凹凸处找平，确保沥青表面的平整度、路面使用性能。
        3.5沥青面摊铺与碾压
        在碎石化施工过程中如果出现了软弱路基等情况，要及时将软弱部位换填性能较好的材料。在沥青混凝土料铺筑之前的填缝料、胀缝料要集中清理，如果有强度需求要填充沥青料。
        4.施工注意事项
        4.1工艺试验段设备参数控制
        共振碎石机在使用过程中必须要严格控制振动频率、振幅，如RB500系列的共振碎石机的振动频率范围在42-46Hz之间、振幅在1-2.5cm之间，结合以往的使用经验，通常将振动频率设置在44Hz、振幅设置在2cm标准，破碎效果较好。当然，不同路段的水泥路面形状不同，试验段所得的参数也并非是绝对标准参数，需要根据施工实际路面并结合试验段参数灵活调整[4]。
        4.2防水与排水设施
        在完成破碎工作前，要提前设置排水设施，这样不会因为积水问题影响老旧面层、基层、路基性能，保持整体结构干燥性，避免产生软土路基情况，确保加铺层的支撑强度达到标准，有效避免了混凝土面层水损害等问题。由于水泥面层被破碎之后的下部基层容易受到雨水侵蚀，因此在完成破碎后，要加铺新路面结构，并增设防水设施。在碎石化完成后尽快的进行摊铺工序，最好将破碎、摊铺、碾压环节在一天内完成。如果无法在一天内完成摊铺工作，则要设置临时防水设施，如覆盖塑料薄膜等，避免受到雨水侵蚀。
        4.3破碎情况监控
        粒径和破碎层强度为正比关系，所以施工当中要严格控制破碎粒径。在正式开展大面积施工前，要在试验段进行试破碎，掌控破碎粒径分布状况、强度均匀性、设备运行参数，并指导路段施工。在正式开展大面积施工中，要密切关注混凝土面板破碎状况。如果某个施工路段表面粒径出现变化，可以采用开挖试坑方式检查水泥板中粒径分布情况，如果检测结果不达标，要调整设备运行参数，直到满足设计标准为止。
        在一段控制参数基础上进行小幅度调整，确保能够满足其他段破碎要求。
        结束语
        综上所述，共振碎石化技术可以对老旧水泥路面进行破碎，在保证施工效率、施工成本、施工质量的基础上，完成水泥道路的改造工作，使用优势非常明显。在共振机械碎石化技术应用中，必须要严格控制施工工艺、施工质量，做好试验段的检测工作，明确施工参数，确保共振碎石质量。施工当中也要掌控每个施工环节要点，从细节出发，保证整个道路工程的施工质量，从而实现最终的道路施工目标。
        参考文献
        [1]李建法.水泥路面共振机械碎石化施工技术与应用[J].中国公路,2011(11):118-119.
        [2]姜献东.旧水泥路面共振碎石化技术的应用[J].筑路机械与施工机械化,2017,34(08):98-101.
        [3]刘泽民.水泥混凝土路面改造工程共振机械碎石化施工技术与应用[J].中国科技投资,2017(21):111-112.