旧水泥混凝土路面碎石化技术研究

发布时间：2022-10-05 10:05 热度：

摘要：水泥混凝土路面碎石化是一种旧水泥混凝土路面破碎处治技术，介绍了碎石化技术的优势和特点以及施工工艺，对碎石化技术的强度形成机理和防止反射裂缝的机理进行了研究。

关键词：碎石化 优势特点 施工工艺 机理

碎石化是一种旧水泥混凝土路面破碎处治技术，在国外已有将近三十年的发展历史。在国内山东、浙江等省也较早地在水泥混凝土路面改造中应用了此项技术。它是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。该方法不仅可以彻底解决加铺层的反射裂缝问题，而且具有经济、实用和高效的特点。

1 碎石化技术

碎石化技术是在冲击压实和打裂压稳技术上发展起来的一种更为彻底的水泥混凝土面板破碎技术，其目的是将水泥混凝土面板较为均匀的破碎成为10～　20cm的颗粒，并经过压实稳定形成一种类似级配碎石结构的柔性基层，从而从根本上解决沥青混凝土加铺层反射裂缝的问题。

水泥混凝土路面碎石化技术一般可分为打裂压稳、打碎压稳和集料化。为完成水泥混凝土板的彻底破碎，需要专门的破碎设备，目前用与水泥路面碎石化处理的设备主要有两种:多锤头破碎机(MHB)和共振式破碎机(RM)。

MHB碎石化技术专用破碎设备主要原理是利用设在自行式底盘后部的两排16个不同质量的锤头，通过分别控制落锤高度来快速冲击破碎混凝土路面。工作时，通过控制每个锤头的行程来改变冲击能量，以满足不同路面状况的破碎要求。

1.1碎石化技术的优势和特点

旧水泥混凝土路面碎石化后具有较高的强度，能够满足道路承载要求，可作为路面基层直接加铺路面面层。新加铺面层可以是沥青混凝土路面，也可以是水泥混凝土路面。

1.2 碎石化技术的施工工艺

目前国内应用最多的是MHB类设备，本文主要介绍了MHB类设备的施工工艺。工艺流程为：施工准备→清除路面杂物→MHB类设备安装就位→旧路面破碎施工→重型压路机碾压密实→检测压实度及碎石化程度→表层灌浆封浆处理→碎石化施工验收→进入下一道工序。

2路面碎石化后的强度形成机理

由于水泥混凝土板吸收能量满足从近到远递减的规律，因而碎石化层并不是一个均匀的层次。破碎后的水泥混凝土颗粒粒径由深度方向递增，可以根据物理特性沿板块厚度方向，将其简化为松散层、碎石化层上部和碎石化层下部三个子层次，如图1所示。

图1 碎石化层的稳定层次 图2 水平挤压力的产生机理

根据图1所示碎石化层的结构层次划分，可以分析旧水泥路面碎石化后的强度形成机理：

(1)碎石化层不是一个均匀的层次，其组成颗粒粒径从上到下由细向粗过渡。

(2)碎因体积膨胀受到约束，碎石化层内颗粒处于“预压应力”的状态。而由于材料内裂缝沿粗骨料颗粒发展，水泥混凝土破碎后颗粒间呈现出复杂的咬合嵌挤状态。

(3)碎石化层沿深度的强度形成原理并不相同：表面松散层累死与沥青稳定粒料;碎石化上部有较大的内摩擦角;碎石化层下部处于联锁咬合嵌挤状态，并形成“拱效应”传递荷载，如图2。

3碎石化技术的防治反射裂缝的机理

反射裂缝产生的主要原因是交通荷载使水泥板接、裂缝上沥青层承受剪切应力，而温度变化导致水泥板接、裂缝上沥青层出现拉应力集中。通常认为:温度应力引起反射裂缝的产生并参与了最初的发展，而荷载应力加速了裂缝的进一步发展。因此，欲控制反射裂缝，必须从温度荷载和行车荷载两个方面考虑。

破碎稳固技术将水泥板块充分破碎，使原来的水泥板破碎成30~100cm的碎块，然后用重型压路机碾压，使水泥碎块压实稳固。水泥板块尺寸的减小大大降低了温度变化时的收缩位移，从而降低了沥青层底拉应力，防止或抑制温度型反射裂缝底产生，而经过重型压路机碾压后，水泥板块与基层紧密接触，避免了脱空出现，故最大程度地消除了板块间的弯沉差，从而降低了沥青层垂直剪应力，降低了荷载型反射裂缝产生的可能性。特别是经过碎石化处理后的水泥板块，其力学行为类似与级配碎石。破碎后的水泥板经过压实稳定后，具有很高的剪切强度和抗车辙能力，其荷载传递性能是一般级配碎石的1.5～3倍。因此，在其上直接加铺沥青混凝土面层，类似于国外经常采用的柔性基层沥青路面，这样可以从根本上解决旧水泥混凝土路面沥青加铺层的反射裂缝问题。

5 小结

伴随着交通技术的不断发展， 碎石化作为一种行之有效的水泥路面改造技术必将得到越来越广泛的应用， 相应的施工设备及工艺、质量验收标准等必将陆续出现。在水泥路面维修中， 碎石化技术必将扮演重要角色。

参考文献

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