碎石化技術論文范文

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第1篇

關鍵詞：碎石化；舊水泥混凝土路面；應用

1引言

近年來，20世紀90年代初期修建的水泥混凝土路面，隨著使用年限的增長和重載車輛的反復行駛，水泥混凝土路面損壞嚴重，出現了斷板、縱橫向裂縫、角隅斷裂、錯臺、唧泥等病害現象，路面技術狀況日趨下降，直接影響行車安全和舒適性。面臨舊水泥混凝土路面維修改造新技術新課題研究，采用傳統的加層式、破碎后加鋪基層和挖除式重建等方式，施工周期長，投資大，環境污染嚴重，影響車輛通行安全。根據省公路局要求，對104國道臨海境1687K＋000-1693K＋000路段和35省道臨石線臨海境8K＋700-9K＋900路段實施舊泥混凝土路面共振碎石化技術試驗段，共振碎石化技術具有施工周期性短、環境污染少、有效防止或延緩瀝青混凝土面層出現的反射裂縫等病害，采用共振碎石化技術實施的“白改黑”路段建成通車后，效果良好，有效地改善了路容路貌。

2試驗路段概況

104國道1687k+000-1693k+000路段和35省道臨石線8K＋700-9K＋900路段，分別于1991年11月和1992年9月建成通車，2006年104國道平均日交通量6323輛／日、35省道臨石線9926輛／日，原路面結構組合為22cm水泥混凝土路面+20cm水泥穩定基底+15cm級配碎石底基層，水泥混凝土設計抗折強度4.5Mpa。水泥混凝土路面破損嚴重，主要表現為碎板、斷板、縱橫向裂縫、角隅斷裂、錯臺、脫空、唧泥、接縫料散失等。據調查統計104國道水泥混凝土路面破板率平均達到50.49％；臨石線水泥混凝土路面破板率平均達到49.3％。近幾年多次進行挖補，局部路段已采用挖除碎板重新修筑水泥板，部分路段采用了瀝青混合料修補板塊、瀝青混合料修補板塊長度數十米至百米左右不等，但板塊修補效果不佳，影響行車安全?，F路面結構改為舊水泥混凝土路面使用共振碎石化后，碾壓密實，作為路面基層，直接鋪筑4㎝細粒式瀝青混凝土＋5㎝中粒式瀝青混凝土＋6㎝粗粒式瀝青混凝土路面結構。

3共振碎石化施工工藝

3.1機械設備選擇

共振破碎機械，選用美國共振機器公司生產的RB500系列共振破碎機，設備具有獨特的共振技術可以持續產生高頻低幅的振動能量，通過破碎錘頭傳遞到水泥板塊里。在特制振動梁偏心軸驅動下，產生振動諧波，支點與配重點振幅為零，破碎頭以高頻低幅（2㎝）敲擊路面，混凝土路面產生裂紋，并隨著振動迅速有規律地擴展到材料邊界，由于沖擊力很小，且裂紋只擴展到邊界，所以對基層沒有任何損害。壓實機械選用重型鋼輪壓路機。

3.2技術特點

共振碎裂技術產生的高頻低幅振動能量，通過破碎錘頭傳遞到水泥板塊里，使舊水泥混凝土板塊表面4-6㎝深度范圍碎裂成3㎝以下粒徑的碎石層。由于共振破碎機動量高，和板塊接觸時間短，將水泥板塊表面的“裂紋”瞬間均勻地“擴展”到板塊底部，作用于水泥板塊內部的高頻振動力使得整體碎裂均勻，碎塊大小和方向極其規律，水泥板塊產生斜向裂紋，與路面呈30-40度夾角。水泥板塊表層粒徑較小，較松散；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、聯鎖咬合”的塊體結構，具有良好的“拱效應”，能將豎向壓力變為水平推力，利于從根本上減小或避免反射裂縫的發生，對基層、路基及周圍的結構設施無損傷。

3.3施工程序

舊水泥混凝土路面共振碎石化技術施工程序：路況調查——清除瀝青修補層——灑水濕潤——試振——檢測驗證——共振碎石化——清除表面粗粒料——壓實——技術指標檢測——鋪筑瀝青混合料——壓實——保養——開放交通。

3.4試振

舊水泥混凝土路面共振破碎質量主要受到破碎機施工速度、振幅、破碎順序、破碎施工方向以及不同基層強度、剛度條件、對破碎機調整要求等，均對破碎程度、粒徑大小排列和形成的破裂面方向影響。為了確保共振破碎質量，實施共振破碎豢必須進行破碎試振。試振后，通過開挖坑穴，檢驗破碎粒徑分布情況，以及均勻程度，確定破碎機施工參數及施工組織措施等。

3.5破碎施工順序

破碎前，應對破碎車道水泥混凝土路面表面灑水濕潤，防止破碎時揚塵飛揚，污染環境。破碎順序一般由水泥路面外側車道開始，從邊緣向中間破碎，每次間隔20cm進行往復破碎。如果縱向車道作了縱向切割，也可由中向邊順序破碎。破碎一個車道的寬度，實際破碎寬度應超過一個車道，與其相鄰車道搭接至少15cm。

3.6壓實

壓實前，應清除舊水泥混凝土路面接縫內大于5cm的碎石塊，并對凹陷的路段采用級配碎石粒料回填。然后采用光輪壓路機碾壓密實。

3.7技術指標檢測

舊水泥混凝土路面實施共振碎石化后，采取外觀鑒別和實地檢測相結合的方法，選取具有代表性的路段挖坑穴抽樣檢驗、檢測，一般每隔250m處距路邊2.5m位置處開挖1㎡左右的坑穴，深度至路面基層頂面，分析共振破裂效果。鑒別板塊內是否產生斜向受力和嵌緊結構，判斷、分析、評價共振碎裂技術作用力擴展到板塊的何位置完成了能量的傳遞，以及對板塊周圍的結構物和基層是否會造成損壞。同時，定點檢測沉降量，回彈彎沉值測定、破碎狀況檢測、縱橫坡度檢測等。結果表明：共振破碎使舊水泥混凝土路面縱、橫坡度發生變化較??；沉降量和側向位移相對較??；回彈彎沉值測定舊水泥混凝土路面回彈彎沉值小，共振碎石化碾壓后回彈彎沉值大，符合充當基層的回彈彎沉值，鋪筑瀝青混凝土路面后路表回彈彎沉值測定小于路面容許彎沉值，符合設計要求。

4效果分析

共振碎石化技術鋪筑瀝青混凝土路面能夠快速、有效地修建路面工程，施工周期短，環境污染少，節省投資，節約資源。共振破碎機正常作業每臺班破碎一條車道1600-2700m，采用流水作業法施工3-5天即可完成單車道鋪筑瀝青混凝土路面，開放交通。若采用挖除舊水泥混凝土路面板塊，重新修筑基、面層，施工周期長，挖除的水泥混凝土板塊廢棄，造成環境污染。遇雨、雪天氣，造成路基排水不暢、積水，路基松軟、強度降低，直接影響車輛通行安全。104國道1687k+000-1693k+000路段和35省道臨石線8K＋700-9K＋900路段實施共振碎石化技術鋪筑的瀝青混凝土路面表面平整密實，建成通車后，路面未出現網裂、裂縫和坑洞病害現象，共振碎石化技術應用有效地控制和延緩了反射裂縫的發生，路面技術狀況良好。

第2篇

關鍵詞：公路養護，瀝青路面，破碎技術，應用研究

 

0.引言

水泥路面和瀝青路面是目前最為常見的路面形式，這兩種路面結構形式各有優缺點，因此在實際應用中都大量采用，對它們的結構選擇也時有爭論。從洛陽地區來看，全市13000多公里的公路中，瀝青路面和水泥路面幾乎平均各占一半，但從高等級公路和行政等級較高的國省道干線公路來看，采用瀝青路面的比例明顯提高。瀝青路面由于其投資相對較省、養護便捷、行車舒適等特點越來越得到更多的應用和重視。因此在公路養護中，水泥路面如何被更好的改造成瀝青路面也成為我們關注的熱點，該問題的關鍵是如何解決水泥路面引起的反射裂縫問題。

本文首先介紹了目前比較常用的幾種水泥改瀝青路面方法，然后著重就多錘頭破碎技術在水泥改瀝青路面中的應用技術進行介紹，以及在洛陽地區公路養護中的應用情況。論文參考網。

1.水泥改瀝青路面的幾種常見的方法

水泥改瀝青路面一般有三類方法，一是采用挖除原水泥板塊后按照常規的瀝青路面施工方法，路基處理后加鋪基層再做瀝青面層；二是在原水泥路面的基礎上先處理好反射裂縫直接瀝青面層，反射裂縫一般采用鋪纖維布或者加鋪碎石層等；三是采用碎石化技術，在原有的水泥路面破碎后，在其破碎后的表面直接鋪筑瀝青路面。這三類方法在我們的公路養護過程中都曾應用過，從應用情況來看，碎石化技術的質量效果、經濟成本、施工便捷和不提高路面便于政策處理等方面優勢明顯。論文參考網。下面就簡單介紹以下在洛陽地區應用比較多的碎石化技術中的一種一多錘頭破碎技術。

2.多錘頭破碎技術應用

近幾年來，多錘頭破碎技術在洛陽地區公路養護進行了大量實踐，在洛陽地區是2003年開始，從實施完成的路段，經過2-3年的使用，效果還是比較好的，幾乎沒有出現明顯的病害，反射裂縫得到有效控制。根據我們的應用和有關要求，破碎后加鋪的瀝青路面一般要求15厘米以上（最少要求12厘米以上）。我們采用的路面結構形式為原水泥路面破碎后下灌3-3.5kg/m2乳化瀝青，直接加鋪15厘米的瀝青混凝土路面。

2.1設備及破碎前的準備工作

（1）碎石化技術采用的設備主要包括多錘頭破碎機(MHB-15)，壓實設備（Z型鋼輪壓路機，振動鋼輪壓路機）。

（2）碎石化前的準備工作

主要包括清除存在的HMA面層，隱蔽構造物的調查與標記，與橋梁連接段的路面，交通管制。

2.2碎石化的主要工藝流程

破碎試驗路段一試坑檢查一確定破碎工藝控制一破碎施工-

Z型壓路機壓實一光輪壓路機壓實一交路面施工

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顆粒（肉眼觀測）表面最大尺寸不超過7.5厘米，中間不超過22.5厘米，底部不超過37.5厘米。若破碎后的塊徑超過最大尺寸，應該用其他合適的方法進行再破碎或清除，然后用密級配的破碎粒料替換并壓實到規范要求。

（2）原來挖補的部分有許多是超厚的，對于這些部分，破碎尺寸達到正常厚度板的中間層22.5厘米且裂縫間距小于45Cm時被認為是合適的。

（3）破碎時最好是從混凝土路面的高處向低處破碎，以避免攤鋪瀝青混凝土后影響排水。

（4）與相鄰車道的連接：破碎一個車道的過程中實際破碎寬度應超過一個車道，與相鄰車道搭接一部分，寬度至少是15厘米。

（5）清除原有填縫料：在鋪筑HMA以前所有松散的填縫料、漲縫材料或其他類似物應進行清除。

（6）凹處回填：不應修整破碎后混凝土路面或試圖平整路面以提高線形，這樣將破壞混凝土路面碎石化以后的效果。在壓實前發現的5厘米的凹地應用密級配碎石粒料回填并壓實。

（7）破碎混凝土路面的養護：除了指定的用于開放橫穿交通的區域外，破碎后的混凝土路面的任何路段均不得開放交通（包括不必要的施工運輸）。

2.4碎石化技術對瀝青路面施工的要求

（1）撒布乳化瀝青透層油：破碎并壓實后，建議散布50%慢裂乳化瀝青透層油。根據路況，一般建議撒布量為3 Kg/m2左右。破乳并撤布一薄層石屑后，用光輪壓路機靜壓兩遍。論文參考網。

（2）攤鋪的時間要求：攤鋪應在透層穩固后進行，除非天氣允許或監理工程師另有批準，在混凝土破碎和攤鋪HMA底層之間的最長間隔時間不宜超過48小時。

（3）HMA罩面之前破碎混凝土路面的壓實。

在HMA罩面鋪設之前，重新進行壓實，振動壓實2遍，由罩面施工造成的混凝土路面擾動，也應在攤鋪之前進行再壓實，或改變罩面程序以減少對混凝土路面的擾動。

（4）破碎后混凝土路面的擾動：施工車輛的通行次數和載重量應降低到最小程度。

3.應用過程的幾點思考

水泥改瀝青路面有許多方法，都有各自的優缺點和適用的范圍，在選擇方案時要根據實際情況進行比較。多錘頭破碎技術是碎石化技術的一種方案之一。碎石化技術在水泥改瀝青路面中具有大大縮短施工時間，節約路基材料同時解決碎塊垃圾的處理問題。在我們的應用過程中也有以下幾點體會：

一是重點要確保水泥破碎后的碎石尺寸的控制，以利破碎的水泥塊之間相互齒合，并且裂紋紋路要避免與路面垂直，以達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，要重視試驗路段的選擇和控制。

二是采用瀝青路面很重要的考慮因素就是重視防水，特別是對于洛陽等雨水比較多的地區，碎石化前安排好排水處理系統。

三是一定要重視交通管制工作。由于采用多錘頭破碎技術一個很重要的原因就是考慮該路段交通流量大，邊施工邊通車，不能長時間封閉交通，但在施工過程中還是要保證一定的時間封閉交通，確保在瀝青面層未完成前，不要有車輛駛入。

四是原路面情況調查和病害處理。多錘頭的MHB破碎機工作時的影響深度一般在80厘米，側向影響不超過深度值，不會對其影響范圍外的建筑造成結構上的破壞，但要調查原路面情況，既要保證水泥混凝土板塊的均勻破碎，又要避免對該層以下的路基及路基下可能存在的設施和結構以及周邊設施的任何沖擊和損害。同時處理好原路面較嚴重的病害，使基層結構的承載力基本均勻。

五是路面的壓平和新瀝青路面鋪筑工藝也會影響應用多錘頭破碎技術修復的公路質量。因為是直接在破碎后的水泥路面上鋪筑瀝青路面，由于破碎的路面不平整性也會影響瀝青路面的平整度的質量效果，一般都有下封層和瀝青調整層，但瀝青面層的壓實和鋪筑工藝要求更高。

【參考文獻】

[1]周志剛.交通荷載下瀝青類路面疲勞損傷開裂研究[D].中南大學,2003.

[2]劉悅.舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層溫度應力分析[D].長安大學,2000.

[3]李中秋.水泥混凝土路面維修技術研究[D].河北工業大學,2002.

[4]馬華堂.纖維混凝土的力學性能及其在路面工程中的應用[D].大連理工大學,2002.

[5]陳峙峰.舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層設計及其應用技術研究[D].大連理工大學,2003.

[6]張永清.高等級公路基礎設施技術保障對策研究[D].長安大學,2002.

[7]管新建.鋼纖維混凝土的力學性能及路面工程應用研究[D].鄭州大學,2003.

[8]劉丹.水泥混凝土路面接縫及結構優化研究[D].武漢理工大學,2003.

第3篇

關鍵詞：碎石化技術；適用性；強度機理；施工工藝

中圖分類號：TU74 文獻標識碼： A

0 引 言

水泥路面是路面結構的主要形式之一， 我國在20世紀末大量修建的水泥混凝土路面大多已達到其服役年限或超期服役，迫切需要進行改造。目前，水泥路面的改造往往先對舊路面進行處治，包括原位利用和原位移除兩種方法。我國當前正處于倡導環保、資源再利用的大環境下，堆放原位移除的舊水泥混凝土板無疑會占用大量土地、不利環保、浪費石材資源，因此這種處治方式已逐漸被淘汰。原位利用技術主要包括以下3種：直接加鋪技術、破碎穩固技術、碎石化技術。

直接加鋪即在經過病害處理的舊水泥路面上直接加鋪結構層，能夠提高路面的承載能力，并使路面的服務水平大幅提高，行車更加舒適；破碎穩固技術利用機械的沖擊能量使舊水泥板產生大量貫通裂縫，破碎成約30～100cm的碎塊，路面其失去了板體性，整體剛度降低[1]；碎石化技術是采用機械多個錘頭的沖擊作用將舊水泥路面板破碎成許多混凝土小塊，破碎后塊體粒徑相對較小，力學模式類似于級配碎石[2]；

考慮到行車噪音及舒適性的要求，處治后的舊水泥路面上通常加鋪瀝青層。兩種結構間較大的剛度差使反射裂縫的問題更加突顯。以上所述的四種水泥路面改造技術中，直接加鋪與破碎穩固技術處理過的水泥板，原有缺陷依然存在，只能推遲而不能徹底消除反射裂縫。碎石化技術處理過的舊水泥路面，能夠徹底地消除加鋪層的反射裂縫，能夠顯著降低改建路面后期的養護費用，因此，碎石化技術在舊水泥路面的改造工程中被逐步的推廣使用。

1舊路的調查與評價

為了對舊水泥路面的技術狀況進行科學的評價和判斷，以確定是否適用碎石化技術，需要對其實際狀況進行實地調查分析。

水泥路面的調查主要包括使用性能調查和結構性能調查[3]。使用性能從道路使用者或形式車輛的角度出發，要求表面平整，行車舒適，評價指標一般采用路面的服務能力。使用性能不滿足要求，一般進行表面修復或加鋪表面功能層；結構性能的調查則注重路面結構的承載能力及其受力情況，通常采用結構受力分析進行評價，主要從路面結構剛度、接縫的傳荷能力、路面板下地基脫空情況三方面進行評定。舊水泥路面結構性能不滿足要求，根據路面的損害狀況不同，進行大修改造或挖除重建。

2 碎石化技術的適用性

碎石化技術是水泥路面處治的最終手段，如果對水泥路面采用了碎石化技術將無法采取其他處治技術，因此，要慎重選用碎石化技術。在舊水泥路面改造工程中的適用性主要從技術條件和經濟條件兩方面來考慮。

2.1 技術條件

碎石化技術適用的首要因素主要有3方面：較強的土基的承載能力、基層相對穩定、路面呈板體不出現表面松散，其中，土基的承載能力用CBR值來表征，一般需滿足CBR>5。根據前文所述對舊路進行調查與評價，若舊水泥路面技術上滿足以上3個條件，即可采用碎石化技術。

另外，碎石化的施工采用的多錘頭破碎機（MHB，Multi-Head Breaker），利用 MHB多個錘頭下落的沖擊作用破碎水泥板，勢必會產生較大的振動和噪音，因此，周圍有不能經受較大振動的敏感設備和建筑物的路段不適合采用碎石化技術[4]。

2.1 經濟條件

碎石化技術與原水泥路面修補之間存在一個經濟平衡點，一般用修補比率來反映[2]。水泥路面損壞嚴重，若修補比率大于此經濟平衡點，碎石化技術適用合理，否則在水泥路面在可以采取其他處治措施繼續利用的情況下，過早采取不可逆的方式處治，將會造成路面結構強度的浪費，進一步造成經濟上的浪費。

3 碎石化強度形成機理

采用碎石化工藝時，路面板從上至下吸收的錘擊能量逐漸減弱，相對應破碎粒徑也逐漸變大。根據破碎板物理特性沿深度的變化情況將其簡化為3個層次：表面松散層、碎石化層上部、碎石化層下部[5]，各層厚度大約分別為3cm、10cm、10cm，不同層次強度形成機理各異。

表面松散層經過Z型壓路機壓實，加之透層油的的穩定作用，形成具有一定強度和穩定性的嵌擠薄層；隨著深度的增加，破碎的混凝土顆粒粒徑具有了一定的尺寸，尺寸越大，顆粒間的內摩阻角越大，因此，碎石化層上部強度主要來源于其內摩阻角；由于吸收錘擊能量較小，碎石化層下部裂而不碎，相鄰碎塊之間形狀上契合較好，容易形成“聯鎖咬合塊體”結構，一般為靜定結構并且其自身通常具有相應的穩定能力，相比于普通嵌鎖作用，這種結構擁有更強的咬合嵌擠作用。

4 碎石化的施工工藝

碎石化技術的施工工藝為：清除水泥路面雜物―修復增設排水設施―不穩固特殊路段挖補處治―路線內外及地下的構造物標記處理―施工測量控制點的設置―施工區段交通管制及分流―碎石化工藝施工―處治軟弱基層或路基―廢棄材料清除―碾壓―接縫處治―透層或封層施工―加鋪新路面。

5 實體工程應用

河南省洛陽市小浪底專用公路修建于1992年，起點位于洛陽市西工區紅山鄉（樁號K0+000）與G310丁字交叉口，在孟津縣內由南向北延伸，終點位于小浪底鎮的官樁村（樁號K24+020），是小浪底水利樞紐建設期間施工專用路，屬于二級公路，設計速度60km/h，采用水泥混凝土路面結構，如圖1（a）所示。

小浪底專用公路超期服役，路肩坍塌損壞嚴重，水泥路面出現裂縫、斷板等病害，沿線工業園的興起和發展，交通量驟增，專用公路面臨著更大的挑戰。經過對專用公路的調查與評價，并從技術和經濟兩方面進行了綜合考察，確定了采用碎石化技術并加鋪結構層對其進行改造處治，破碎后的舊水泥路面作為新路面結構的底基層，改造后路面結構如圖（b）。

（a）原水泥路面結構圖 （b）改造后水泥路面結構圖

圖1 小浪底專用公路路面結構示意圖

小浪底專用公路2012年10月改造完成，至今使用性能良好，表明碎石化技術是舊水泥路面改造工程中一種行之有效的處治措施。

6 結論

論文介紹了水泥路面改造工程通常采用的3種原位利用技術，從減緩或消除反射裂縫的角度出發，碎石化技術效果更優；從使用性能和結構性能兩方面對舊水泥路面進行調查與評價，并應分別采取不同的處治措施；從技術條件和經濟條件出發分析了碎石化技術的適用性；碎石化后的表面松散層、碎石化層上部、碎石化層下部強度分別來源于壓實和透層油的穩定作用、內摩阻角、塊體間的咬合嵌擠作用；碎石化技術應用于小浪底專用公路的大修改造工程中，效果良好，可以推廣使用。

參考文獻：

[1]張世強. 水泥混凝土路面碎石化技術研究[D]. 長安大學， 2008

[2]張玉宏. 水泥混凝土路面碎石化綜合技術研究[D]. 東南大學， 2006.

[3]張亮， 金宴， 黃曉明等. 水泥混凝土路面結構狀況評價[J]. 城市道橋與防洪， 1998 （1）： 10-13

[4]趙全滿. 多錘頭碎石化技術在舊路改造中的適用性研究[D]. 長安大學， 2013