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山東興路重工科技有限公司
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2021-09-15
2021-09-15
舊水泥混凝土路面共振碎石化 技術手冊
一、術語
1、碎石化技術
碎石化技術是舊水泥混凝土破碎技術的一種,采用專用設備對舊水泥混凝土面板進行原位破碎利用,使之形成一層互相嵌鎖、嚙合的高強度粒料層,可較好的消除反射裂縫。
2、共振碎石化技術
共振碎石化技術是通過共振原理,使舊水泥混凝土路面與破碎機械產生共振現(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、粒徑較小,形成相互嵌擠的穩(wěn)定結構,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力,該層的強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
具有共振結構層的瀝青路面結構
二、技術優(yōu)勢
1、根除反射裂縫;
2、確保路基強度及周邊結構設施完好;
3、確保鋼筋與混凝土的完全剝離;
4、破碎后的碎塊嚙合、嵌鎖增強了路面承載力;
5、優(yōu)化了路面結構,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,無須反復翻修,節(jié)省了使用期內的大量資金及工作投入。
三、機械設備
1、共振破碎機
共振破碎機是共振碎石化技術的專用設備,該設備獨特的共振技術可以持續(xù)產生高頻低幅的能量,通過破碎錘頭傳遞到水泥混凝土板塊里產生振動諧波,振動錘頭以高頻低振進行小能量的破碎,在路面層內產生均勻裂紋,并隨著振動迅速有規(guī)律地擴展而得到破碎。共振破碎的破碎方式優(yōu)于qiang力擊碎或碾碎。
- GP60型高頻共振破碎機主要技術參數
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
整機質量(t): 35
施工效率(㎡/d): 2000~ 3000
GP60型高頻共振破碎機
2、灑水車
3、壓路機:10T左右的振動壓路機
四、設計
1、設計依據
公路水泥混凝土路面再生利用技術細則(JTG/T F31-2014)
公路瀝青路面設計規(guī)范(JTG D50-2017)
公路水泥混凝土路面設計規(guī)范(JTG D40-2011)
2、碎石化施工決策標準
根據價值工程理論: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。價值可以是項目總投資,也可以是項目的壽命周期費用,還可以是項目的社會經濟價值。
決策標準應同時滿足技術可行和經濟可行。相對其他破碎工藝,共振碎石化技術適用性更廣。項目總投資、壽命周期經濟費用低,社會經濟價值高。
《公路水泥混凝土路面再生利用技術細則》(JTG/T F31-2014)從水泥混凝土路面技術狀態(tài)的角度給出共振碎石化的使用條件。
3、典型結構
共振碎石化路面加鋪層的厚度與交通量、原路面結構狀況和剩余承載力有關。國內共振碎石化路面加鋪結構歸納如下:
共振碎石化加鋪典型結構
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、質量檢驗與評定
(1)粒徑檢驗
共振碎石化施工質量檢驗標準
檢測內容 |
標準 |
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,試驗段50m一處/正常施工不均勻時抽檢5% |
注:以上標準以滿足設計的承載力要求(頂面當量回彈模量)為前提,否則不宜過碎。
(2)結構狀態(tài)檢驗
共振碎石化后呈現(xiàn)上層松散,下層嵌鎖的狀態(tài)。狀態(tài)的檢驗采取鉆芯方法獲取。通過鉆芯試樣,判斷混凝土板下部分結構裂縫嵌鎖狀態(tài),結構狀態(tài)裂而不散。
共振破碎后的碎石化層
(3)結構強度
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性,碾壓后回彈模量值介于400~700MPa之間,強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);
排水結構:開挖排水溝、預埋排水管。
設置:有硬路肩的(預埋排水管)將排水口設置在路基邊緣外,土路肩直接(開挖排水溝),開挖厚度設在碎石化結構層下一層。
2、準備作業(yè)階段
(1)進行碎石化作業(yè)前,要調查有沒有淺埋的管網及箱涵。如果管網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)由于路面結構的差異,混凝土板塊厚度、強度的不同,在正式開工破碎前,應當進行試破碎,以獲得好的工藝參數。
(3)對碎化層灑水,濕透為宜。
(4)振動壓路機對碎化層進行碾壓,達到規(guī)定的密實度為止。
(5)碾壓順序由外側車道邊緣開始向內側進行碾壓,若相鄰車道沿縱縫進行了切割,亦可由中間向兩邊碾壓。
(6)碾壓遍數:標準次數3~5遍,折回時應先停止振動,直至路面達到板面狀態(tài)。
(7)檢測相關參數是否合格。
(8)檢測共振破碎后碎石粒徑、表面彎沉值(設計)
3、施工瀝青下封層。
六、施工注意事項
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,應即時進行處理。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做太多要求,但應對碎化層深度做要求,一般是1/4~1/3板厚。最主要的質量控制標準應該是彎沉值(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)域進行灑水碾壓后臨時開放交通但應限速在 30Km/h內。
6、雨天及時鋪設防雨鋪蓋,防止雨水下滲浸泡,軟化損毀路面結構。