碎石化技术在旧水泥路面改造加铺沥青路面中的应用

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摘 要：在旧水泥路面改造工作中，对反射裂缝进行有效的控制是非常重要的一项工作，碎石化技术主要采用的是专业的破碎设备对旧的水泥路面进行处理，这样一来也就对混凝土的有效尺寸进行了更加严格的控制，对水泥混凝土在多种状态之下的位移也予以了严格的控制。把所以就减少了裂缝和病害的发生，本文主要分析了碎石化技术在旧水泥路面改造加铺沥青路面中的应用，以供参考和借鉴。

关键词：水泥混凝土路面；碎石化；沥青罩面层

1、引言

当前我国的经济发展水平有了十分显著的提升，交通行业也在不断的发展，车辆本身对路面结构的破坏力越来越强，所以，很多水泥混凝土路面都必须要进行适当的修复，在以往的路面修复工作中，通常都是对旧的水泥混凝土路面进行压浆和灌缝处理，之后再加铺沥青混凝土的面层，这种方法在短期之内可以展现出良好的效果，但是对复合结构而言，罩面层还不会出现比较明显的反射裂缝，所以控制反射裂缝也成了非常重要的一个内容。

2、碎石化技术的原理、工艺和设备简介

反射裂缝一般出现在与旧水泥混凝土板的裂缝和接缝相对应的位置，其产生和发展的原因主要是由于旧水泥路面板的移动所造成，而这些移动又主要来源于温度变化、行驶车辆及两者的综合作用。碎石化技术的原理就是采用特定的设备将旧水泥混凝土板破碎成尺寸极小的碎石块，即相当于将旧水泥板转化成碎石基层，从根本上阻止了旧水泥混凝土板的移动，因而该技术可彻底解决反射裂缝这一难题。

破碎工艺按破坏特性的不同分为3种：破裂压稳、打裂压稳和碎石化。三者的目的都是缩小旧水泥板的尺寸，但处理后的板（碎）块尺寸不同，碎石化将板的长度减小到极小值。根据国外的研究成果，破裂压稳和打裂压稳技术处理的旧水泥混凝土路面上的沥青混凝土加铺层也会产生反射裂缝，不过与不进行破碎的类似结构相比，其反射裂缝出现的时间要比不进行破碎时推迟2～3年，同时反射裂缝的数目相对减少20%左右。与碎石化工艺相比，破裂压稳和打裂压稳技术对水泥混凝土路面的结构性破碎得不够彻底。碎石化技术采用的设备主要有两种类型。一种为多锤头（简称MHB）型破碎机。MHB型破碎机具有橡胶轮胎，所携带的重锤的质量为454～544.8kg，分两排成对装配在整台机械的尾部。重锤下落时可产生1.38～11.1kJ的冲击能。该机械的破碎宽度为4m，典型的工作效率是每台班1.6～2km，这取决于基层或底基层的材料类型。破碎后的颗粒尺寸一般要求小于37.5cm，可通过调整重锤下落高度来实现。

3、碎石化技术的适用条件和关键问题

3.1适用条件

碎石化技术在应用的过程中主要就是将旧的水泥混凝土板处理成小碎块的方法，它对路面结构的整体性造成了破坏，所以路面自身的承载力也受到了极大的不利影响。很多时候，在旧的水泥混凝土板上对路面进行局部的修复能够体现出非常强的经济性和科学性，而在这一过程中，究竟采取怎样的方式去处理通常是受到旧水泥混凝土路面破坏的实际情况的影响。在确定碎石化适用条件是更加科学合理使用这种方法的一个最为基本的前提，在对国内外相关的资料进行研究之后发现，在碎石化处理的过程中应该具备以下几个条件。

首先是原来的水泥路面出现了十分严重的损害现象，比如错台或者是翻浆现象等，板断裂面积超过25%，路面上超过20%需要修补或者是10%以上的路面需要进行开挖和修补处理，抑或是路面本身出现了比较严重的水泥碱化或者是冻胀开裂等。其次是路基材料出现了十分严重的损坏现象，已经无法承受较大的负荷的地区是不能使用这种方式的。再次是地下水水位比较高，路基积水的路面和土质相对较差的地区是不能使用这种方式的，最后是在使用这种方法的时候一定要和其他方案进行经济性能和技术性能上的分析之后才能决定是否采用。

3.2碎石化技术应用的关键问题

3.2.1正确评估土基和基层的特性

MHB比较强的重锤冲击和RM在运行中所形成的低频或者是高幅振动都会对路基自身的性能造成比较明显的影响，这样也就使得路基自身的承载力受到一定的影响，所以在施工的过程中，一定要对基层的强度和稳定程度予以严格的控制碎石化在应用过程中存在的一个非常明显的不足就是水工之前无法十分准确的对路基的实际情况进行预测，混凝土板的支撑作用对路基的真实强度产生了一定的不利影响，混凝土测试的过程中也无法对路基特性有一个更加科学的认识。在工程施工的过程中我们可以采用取样测试的方式对路基和基层含水量及强度进行科学准确的确认，也可以对旧水泥路面产生损坏的原因进行全面的调查，这样都可以保证其可靠性。

3.2.2 设计完善的排水设施

碎石化过程中如遇到雨水渗入基层和路基中，会给将来的路面带来安全隐患。因此在碎石化前应正确设计和安装排水设施。适当的排水设施可使支撑破碎的水泥混凝土路面的路基材料保持干燥，则路基模量高。通过设计安装边缘排水系统可以达到此目的。

边缘排水系统的设计有多种方法，最常见的是在路面结构的外缘设置纵向集水沟和集水管。渗入碎石层的水分，先沿某一透水层流入由透水性材料组成的纵向集水沟，并汇流入沟中的带孔集水管内，再由间隔一定距离布设的横向出水管排引出路基。集水沟一般深45～60cm，宽30cm，内衬油毡或过滤网，沟内的透水性材料一般由级配碎石或粗砂组成。集水管外裹覆土工织物以防孔堵塞。

安装了排水系统后，路基和基层的积水就可排出路外。水分的排出使路基变得更干，强度更高，即模量更高，而且能避免破碎的混凝土块侵入路基。路基被侵入的地方就是潜在积水的地方且不易排到边缘排水系统中。在这些水坑上破碎混凝土的移动会对路基和沥青罩面造成损坏。

3.2.3 控制破碎后的颗粒组成

破碎机施加于水泥混凝土板上的能量随深度逐渐减小，因此破碎后的水泥路面碎石粒径自上而下逐渐增大，上部小颗粒（粒径要求不超过50～70mm）经压实后形成平整表面易于摊铺，下部大颗粒（一般粒径225～300mm）之间形成嵌挤结构，强度比一般的粒料基层高。

破碎的颗粒大小均匀是十分重要的，这可形成一定的级配和密实度，因而使基层承担的路面负荷均匀地分散到路基上。施工过程中应注意积累资料，建立机械运行参数与路面材料参数间的经验关系，以控制破碎颗粒的大小。比如，根据路面材料强度来调整MHB的重锤下落高度或RM的振幅或频率。既不能过于破碎以免颗粒太细，影响级配和强度，同时可能对结构造成破坏；也不能欠破碎使颗粒太大，可能产生反射裂缝。破碎颗粒的质量应全深度检查，可采用随机挖坑或开槽检验。

4、结语

碎石化技术在应用的过程中可以十分有效的解决反射裂缝造成的不利影响，同时其施工的效率相对也比较高，交通建设的过程中，其所造成的干扰相对也比较小，所以其自身存在着非常强的环保性能，但是碎石化技术在处理的过程中会对路面造成一定的损害，所以需要根据实际情况采取不同的方式予以应用。

参考文献：

[1]王静.水泥混凝土碎石化施工技术与适用结构层研究[D].长安大学2012

[2]刘振新.混凝土碎石化沥青加铺层路面结构模型试验[D].西南交通大学2011