舊水泥混凝土路面共振碎石化 技術(shù)手冊
發(fā)布時間：
2021-11-04
共振碎石化技術(shù)是通過共振原理，使舊水泥混凝土路面與破碎機(jī)械產(chǎn)生共振現(xiàn)象，將舊水泥混凝土路面破碎成上層相互嵌擠，下層相互嵌鎖的水泥混凝土碎石粒料層。破碎后的碎石形狀相鄰互補(bǔ)、粒徑較小，形成相互嵌擠的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，解決了原水泥混凝土路面板在裂縫、接縫處的水平及豎向位移，消除了原有板塊裂縫向上反射的應(yīng)力，該層的強(qiáng)度和剛度高于級配碎石，同時對舊路面地基的影響也較小，是目前解決水泥混凝土路面加鋪容易出現(xiàn)反射裂縫問題的有效手段。
一、術(shù)語
1、碎石化技術(shù)
碎石化技術(shù)是舊水泥混凝土破碎技術(shù)的一種，采用專用設(shè)備對舊水泥混凝土面板進(jìn)行原位破碎利用，使之形成一層互相嵌鎖、嚙合的高強(qiáng)度粒料層，可較好的消除反射裂縫。
2、共振碎石化技術(shù)
共振碎石化技術(shù)是通過共振原理，使舊水泥混凝土路面與破碎機(jī)械產(chǎn)生共振現(xiàn)象，將舊水泥混凝土路面破碎成上層相互嵌擠，下層相互嵌鎖的水泥混凝土碎石粒料層。破碎后的碎石形狀相鄰互補(bǔ)、粒徑較小，形成相互嵌擠的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，解決了原水泥混凝土路面板在裂縫、接縫處的水平及豎向位移，消除了原有板塊裂縫向上反射的應(yīng)力，該層的強(qiáng)度和剛度高于級配碎石，同時對舊路面地基的影響也較小，是目前解決水泥混凝土路面加鋪容易出現(xiàn)反射裂縫問題的有效手段。
共振碎石化施工示意圖
具有共振結(jié)構(gòu)層的瀝青路面結(jié)構(gòu)
二、技術(shù)優(yōu)勢
1、根除反射裂縫；
2、確保路基強(qiáng)度及周邊結(jié)構(gòu)設(shè)施完好；
3、確保鋼筋與混凝土的完全剝離；
4、破碎后的碎塊嚙合、嵌鎖增強(qiáng)了路面承載力；
5、優(yōu)化了路面結(jié)構(gòu)，破碎后直接加罩瀝青無須其他輔助材料；
6、單車道施工、無須封閉交通、且效率很高、影響交通時間短；
7、施工時間短、噪音低、不擾民；
8、不產(chǎn)生白色垃圾，對環(huán)境沒有污染；
9、確保路面長久的使用壽命；
10、工序簡單，一次根除反射裂縫，無須反復(fù)翻修，節(jié)省了使用期內(nèi)的大量資金及工作投入。
三、機(jī)械設(shè)備
1、共振破碎機(jī)
共振破碎機(jī)是共振碎石化技術(shù)的專用設(shè)備,該設(shè)備獨(dú)特的共振技術(shù)可以持續(xù)產(chǎn)生高頻低幅的能量,通過破碎錘頭傳遞到水泥混凝土板塊里產(chǎn)生振動諧波,振動錘頭以高頻低振進(jìn)行小能量的破碎,在路面層內(nèi)產(chǎn)生均勻裂紋,并隨著振動迅速有規(guī)律地擴(kuò)展而得到破碎。共振破碎的破碎方式優(yōu)于qiang力擊碎或碾碎。
- GP60型高頻共振破碎機(jī)主要技術(shù)參數(shù)
功率（HP）： 600
工作頻率（Hz）： 40-60
工作振幅（mm）： 10～20
可破水泥板厚度（cm）： 40
外形尺寸（mm）： 8000×2800×3100
整機(jī)質(zhì)量（t）： 35
施工效率（㎡/d）： 2000～3000
GP60型高頻共振破碎機(jī)
2、灑水車
3、壓路機(jī)：10T左右的振動壓路機(jī)
四、設(shè)計
1、設(shè)計依據(jù)
公路水泥混凝土路面再生利用技術(shù)細(xì)則（JTG/T F31-2014）
公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范（JTG D50-2017）
公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范（JTG D40-2011）
2、碎石化施工決策標(biāo)準(zhǔn)
根據(jù)價值工程理論：共振碎石化“白改黑”的工程價值>其他維修改造方案的工程價值。價值可以是項(xiàng)目總投資，也可以是項(xiàng)目的壽命周期費(fèi)用，還可以是項(xiàng)目的社會經(jīng)濟(jì)價值。
決策標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)同時滿足技術(shù)可行和經(jīng)濟(jì)可行。相對其他破碎工藝，共振碎石化技術(shù)適用性更廣。項(xiàng)目總投資、壽命周期經(jīng)濟(jì)費(fèi)用低，社會經(jīng)濟(jì)價值高。
《公路水泥混凝土路面再生利用技術(shù)細(xì)則》（JTG/T F31-2014）從水泥混凝土路面技術(shù)狀態(tài)的角度給出共振碎石化的使用條件。
3、典型結(jié)構(gòu)
共振碎石化路面加鋪層的厚度與交通量、原路面結(jié)構(gòu)狀況和剩余承載力有關(guān)。國內(nèi)共振碎石化路面加鋪結(jié)構(gòu)歸納如下：
共振碎石化加鋪典型結(jié)構(gòu)
道路名稱 | 中、輕交通 | 重交通 | 特重交通 |
加鋪層 | 兩層瀝青層10-15cm | 三層瀝青層 | 三層瀝青層 |
示例 | 4cmAC-13C+6cm | 4cmAC-13C（SBS改性）+5cmAC-20+7cmATB | 4cmSM-13（SBS改性）+6cmAC-20+8cm |
4、質(zhì)量檢驗(yàn)與評定
(1)粒徑檢驗(yàn)
共振碎石化施工質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)
檢測內(nèi)容 | 標(biāo)準(zhǔn) | 合格率 | 檢查方法和頻率 |
頂面zui大粒徑（cm） | ≤7.5 | 百分之75 | 直尺，20m一處 |
上部zui大粒徑（cm） | ≤22.5 | 百分之75 | 直尺，試驗(yàn)段50m一處/正常施工不均勻時抽檢5% |
下部zui大粒徑（cm） | ≤37.5 | 百分之75 | 直尺，試驗(yàn)段50m一處/正常施工不均勻時抽檢5% |
注：以上標(biāo)準(zhǔn)以滿足設(shè)計的承載力要求（頂面當(dāng)量回彈模量）為前提，否則不宜過碎。
(2)結(jié)構(gòu)狀態(tài)檢驗(yàn)
共振碎石化后呈現(xiàn)上層松散，下層嵌鎖的狀態(tài)。狀態(tài)的檢驗(yàn)采取鉆芯方法獲取。通過鉆芯試樣，判斷混凝土板下部分結(jié)構(gòu)裂縫嵌鎖狀態(tài)，結(jié)構(gòu)狀態(tài)裂而不散。
共振破碎后的碎石化層
(3)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度
共振碎石化后，回彈模量較為均勻，擬合曲線后，線性變化平穩(wěn)，離散性小，且碾壓前后的回彈模量有較好的相關(guān)性，碾壓后回彈模量值介于400～700MPa之間，強(qiáng)度介于半剛性基層和級配碎石柔性基層之間，在防止反射裂縫的同時，保證了足夠的承載力，滿足路面基層使用要求。
五、施工工藝
1、作業(yè)前先做好排水系統(tǒng)；
排水結(jié)構(gòu)：開挖排水溝、預(yù)埋排水管。
設(shè)置：有硬路肩的（預(yù)埋排水管）將排水口設(shè)置在路基邊緣外，土路肩直接（開挖排水溝），開挖厚度設(shè)在碎石化結(jié)構(gòu)層下一層。
2、準(zhǔn)備作業(yè)階段
（1）進(jìn)行碎石化作業(yè)前，要調(diào)查有沒有淺埋的管網(wǎng)及箱涵。如果管網(wǎng)和箱涵埋深離水泥板頂部小于0.3m或有堅硬的物體在水泥板與管網(wǎng)或箱涵之間相連，則在共振碎石化作業(yè)時避開。
（2）由于路面結(jié)構(gòu)的差異，混凝土板塊厚度、強(qiáng)度的不同，在正式開工破碎前，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行試破碎，以獲得好的工藝參數(shù)。
（3）對碎化層灑水，濕透為宜。
（4）振動壓路機(jī)對碎化層進(jìn)行碾壓，達(dá)到規(guī)定的密實(shí)度為止。
（5）碾壓順序由外側(cè)車道邊緣開始向內(nèi)側(cè)進(jìn)行碾壓，若相鄰車道沿縱縫進(jìn)行了切割，亦可由中間向兩邊碾壓。
（6）碾壓遍數(shù)：標(biāo)準(zhǔn)次數(shù)3～5遍，折回時應(yīng)先停止振動，直至路面達(dá)到板面狀態(tài)。
（7）檢測相關(guān)參數(shù)是否合格。
（8）檢測共振破碎后碎石粒徑、表面彎沉值（設(shè)計）
3、施工瀝青下封層。
六、施工注意事項(xiàng)
1、病害路基在破碎過程中很容易被發(fā)現(xiàn)，明顯的現(xiàn)象是塊徑大，表面隆起、鼓包或下陷（脫空層）。一旦發(fā)現(xiàn)這種情況，應(yīng)即時進(jìn)行處理。處理方式一般是開挖換填水穩(wěn)碎石。
表面隆起
鼓包或下陷
2、對破板率較高的路段或在破碎作業(yè)時有翻漿現(xiàn)象的路段，只要不出現(xiàn)表面隆起、鼓包或下陷（脫空層）情況，可繼續(xù)施工，無需換填。
3、共振碎石化后，因原水泥板的水泥、石料配比及性能差別很大，導(dǎo)致上部碎化層的粒徑差異較大。如果不出現(xiàn)第1條中的現(xiàn)象，對碎化層的粒徑不應(yīng)做太多要求，但應(yīng)對碎化層深度做要求，一般是1/4~1/3板厚。最主要的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該是彎沉值（一般30~70之間）或模量（一般300~1300之間）。
4、共振作業(yè)開始時，高頻振動頭距離路邊的最佳距離是25~30CM，該距離以能將裂縫延伸到排水渠（溝）為宜。應(yīng)禁止采用液壓錘（俗稱啄木鳥）作為輔助破碎手段來將裂縫延伸到排水渠（溝）的方式。
5、如果車流量大造成交通擁堵，可在對已破碎區(qū)域進(jìn)行灑水碾壓后臨時開放交通但應(yīng)限速在 30Km/h內(nèi)。
6、雨天及時鋪設(shè)防雨鋪蓋，防止雨水下滲浸泡，軟化損毀路面結(jié)構(gòu)。
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