水泥混凝土路面碎石化技术的应用

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摘 要：本文通过对国道104线济南段南二环至五峰路口改造工程中水泥混凝土路面碎石化施工的分析，对碎石化技术的技术原理、施工控制点及特点进行了说明和总结。

关键词：碎石化技术 应用 特点 技术原理

中图分类号：TU375 文献标识码：A

一 工程概况

国道104线济南境南二环至五峰路口段老路面结构为15cm水稳砂砾+15cm水稳碎石+24cm水泥砼路面，老路面宽度为18m，新改建路面结构为旧水泥砼路面经碎石化处理后上覆22cm的沥青路面，新改建路面为32.5m宽、双向八车道的城市快速主干道，老路双侧分别加宽7.25m，加宽段路面结构为15cm水泥稳定砂砾+15cm水泥稳定碎石+15cm多孔隙水泥稳定碎石+15cm水泥稳定碎石+12cm沥青大碎石应力吸收层+6cmAC-20改性沥青砼＋4cmAC-13抗滑表层。

图一 路面改建结构图

二 、水泥混凝土路面碎石化技术定义

水泥混凝土路面碎石化技术是指在旧混凝土路面改造过程中，利用专用破碎设备将旧水泥混凝土路面打碎、压稳后直接加铺沥青混凝土面层的施工方法。用以限制新铺的沥青面层出现反射裂缝。最早的水泥混凝土路面破碎后直接铺沥青面层的项目是1986年在美国纽约完成的。截至2001年，美国有35个州使用了此技术，项目数量为300多个，美国沥青协会将此项技术列入了规范。中国在2002年引进了此项技术，在多条高级公路中进行了验证，取得了良好的效果

表 1 在中国应用碎石化技术的主要项目

三 、碎石化技术采用的主要设备

1.多锤头破碎机(MHB)

MHB为多锤头破碎机，该设备由两部分组成：前半部分为动力系统、柴油发动机、液压传动 ； 后半部分为破碎锤。中间有两排三对重为650㎏的锤头，两侧各有一对重为865㎏的翼锤。每对锤头的高度可以独立调节，最高高度达到1.5m，

具备一次破碎4m车道的能力。

图 二 多锤头破碎机

2.Z型钢轮压路机

Z型钢轮压路机为单钢轮压路机，钢轮外包Z型钢箍并通过螺栓固定在压实轮的表面，震动压路机的最小毛重约为9吨，该压路机主要用于破碎混凝土路面后的补充破碎，压实其表面，并为铺沥青面层提供较为平坦的工作面。

图 三 Z型压路机

四 、碎石化技术原理

破碎后水泥混凝土路面的有效模量随着结构破坏程度的增大而减小，而反射裂缝出现的可能性随着结构破坏程度的减小而增大，见下图。碎石化的基本原理就是通过对水泥混凝土路面进行冲击、破碎、压实。在损失一部分结构强度和整体性的情况下，把水泥混凝土路面在温度、湿度变化和荷载作用下的位移降到沥青面层可以允许的范围内，从而彻底解决反射裂缝，为加铺沥青混凝土面层提供坚实、安全的基础。

图 四 破碎粒径对结构的影响

五、水泥混凝土路面破碎后技术要求

要求75％以上的混凝土路面破碎成颗粒表面最大尺寸不超过7.5厘米，中间不超过22.5厘米，底部不超过37.5厘米，但表面最小尺寸宜在5－7厘米，其余25％以下面积的混凝土路面，其表面破碎粒径的尺寸要求不大于45厘米。

六、水泥混凝土碎石化施工流程图

七 、碎石化改造技术的施工控制点

1.进行试验段。通过试验段确定破碎路面达到碎石化技术要求时破碎机行走速度、锤头高度、锤头升降的频率等。

选有代表性的100—200米路段，根据锤高分为四段，锤高分别为0.9m、1.0m、1.1m、1.2m,速度控制在1.0－3.0m/min。并分别通过外观、钻芯、挖试坑来观察破碎效果。

表2碎石化技术试验段

图 五 锤高为1.2m时破碎后的效果图

图 六Z型压路机碾压后的效果图

图七 破碎后取芯效果图

图八 破碎后试坑效果图

为确保试验路段破碎成规定的尺寸，应在两个独立的位置开挖试坑。试坑不能选择在有横向接缝或工作缝的位置，路面破碎粒径应在全深度内检测，试坑应用密级配碎石回填并压实。如果破碎的混凝土路面粒径没有达到要求，那么破碎程序必须进行相应调整，并相应增加试验区以保证结果满足要求。试坑检验仅用于试验路段检测破碎效果，一旦试验路段完成、确定了施工工艺及技术指标，可不必再进行试坑检测。

通过多个有代表性路段的分析确定锤高1.2米，速度在1.5－2.0 m/min，效果最佳，并按此标准施工。

2.结构物的调查和清除杂物

结合设计图纸及业主单位提供的有关隐蔽结构物的情况进行调查，以确定破碎不会对这些结构物造成损坏。否则应挖除原路面换填级配碎石，并进行压实。

清除水泥混凝土路面及路缘的污染物。尤其是原路面泥块必须彻底清除。否则影响与沥青面层的结合。

3.与相邻车道的连接

破碎一个车道的过程中实际破碎宽度应超过一个车道，与相邻车道搭接一部分，宽度至少是15厘米。

4.凹处回填

不应修整破碎后砼路面或试图平整路面以提高线形，这样将破坏混凝土路面碎石化以后的效果。在压实前发现的5厘米的凹地应用密级配碎石粒料回填并压实。

5.二次破碎 第一遍破碎后人工对破碎完成部分进行检测，如果存在粒径大于45厘米的碎片存在，则采用破碎机进行二次破碎，保证破碎效果彻底。

6.透层

（1）选择破碎后的路面100－200米，分为五段分别用沥青撒布车洒布阴离子乳化沥青，试验段洒布量分别为： 3.5 Kg/m2、4.0 Kg/m2 、4.5 Kg/m2、5.0 Kg/m2、 5.5Kg/m2 .并现场进行了标定，得出实际用量和沥青撒布车上电脑显示量的相关关系。观察渗透厚度以及稳定的程度。根据现场情况， 洒布量为4.5 Kg/m2时渗透厚度超过10毫米，并能够把碎石化后的路表面稳定住，结合经济效益从而选定乳化沥青用量为4.5 Kg/m2。

（2）洒布5－7m3/Km2的0.5－1cm预拌沥青含量4‰的石子，根据多个试验段总结分析，采用5m3/Km2的石子量即可满足要求。

（3）施工透层时，必须使沥青撒布车的各个喷嘴顺畅，确保沥青洒布均匀、足量。并使沥青洒布的结合部位重叠不少于20厘米，保证洒布效果。

（4）对于乳化沥青用量随时进行标定，保证足够的洒布量。

7.破碎混凝土路面的养护（1） 摊铺的时间要求。在混凝土破碎和摊铺沥青混凝土底层之间的最长间隔时间不超过48小时并确保破碎路面不被污染。

（2）如在破碎后不能立即进行沥青混凝土摊铺，则在摊铺之前进行再压实，或改变罩面程序以减少对混凝土路面的扰动。

（3）破碎后混凝土路面的扰动。施工车辆的通行次数和载重量应降低到最小程度。运送沥青料的车辆仅能在摊铺点附近才能驶上破碎后的混凝土路面表面。

8.排水问题：

（1）破碎时最好是从混凝土路面的高处向低处破碎，以避免摊铺沥青混凝土后影响排水。

（2）掌握好天气情况，下雨时用塑料布对碎石化段落进行覆盖。

八 水泥混凝土碎石化特点

目前主要有压浆、打裂压稳、冲击压稳、碎石化处理等几种处理旧混凝土路面的方法。

表3处理旧砼路面的技术性能比较表

与其他处理技术相比较，碎石化处理技术有以下几个特点：

1.碎石化技术是全面解决水泥混凝土路面加铺沥青混凝土面层厚反射裂缝问题的最有效的方法。

2.破碎并压实的混凝土路面是由破碎块组成的紧密结合内部嵌挤、高密度的材料层，可以为铺沥青面层提供更高的结构强度。

3.从改造费用上看，碎石化改造技术比其他处理方法更能节省投资。

4.施工简便迅速，工期短，有较好的经济效益和社会效益。

5.保护环境，无污染。破碎的水泥混凝土路面可原地利用，没有弃方。

小结：

在本工程中，运用碎石化后的水泥混凝土路面加铺LSM-30沥青大碎石的结构，既避免了挖除旧混凝土路面换填基层的劳民伤财的现象发生，又充分利用旧混凝土路面，大大改善了道路的承载力，提高了工程质量，增加了经济效益。同时缩短了工期，为业主和施工单位争取了时间效益。

参考文献

1.《碎石化技术要求》山东省交通厅公路局编制

2.JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》人民交通出版社