碎石化機(jī)械作業(yè)防反射裂縫作用研究
信息來源：m.swirexy.cn 發(fā)布時(shí)間：2019.05.30
美國(guó)綜合調(diào)查研究后認(rèn)為:碎石化技術(shù)是防治反射裂縫的好方法。為了防治反射裂紋，碎石化加鋪已成為舊水泥路面改造的主流。碎石化可按照工藝分為多錘頭碎石化和共振碎石化。本文依托江西省贛州市G319隘嶺至沙子崗段舊水泥混凝土路面碎石化改造，針對(duì)共振碎石化層在防止反射裂縫中的功能展開研究，并計(jì)算加鋪結(jié)構(gòu)層。
碎石化工藝選擇
針對(duì)不同的碎石化方式。通過兩種破碎工藝優(yōu)劣勢(shì)的對(duì)比分析，結(jié)合隘嶺至沙子崗段的實(shí)際特點(diǎn)，選定碎石化工藝。
隘嶺至沙子崗為山區(qū)公路，路基主要以高填方為主，兩側(cè)民居距離路邊較近，共振破碎工藝降低了沖擊打裂工藝對(duì)周邊環(huán)境的影響，克服了沖擊、多錘工藝不適應(yīng)軟弱地基的情況。因此依托工程選用了共振碎石化處治方式。
共振碎石設(shè)備
共振機(jī)械(RPB)碎石化技術(shù)主要用在板塊完整性及結(jié)構(gòu)性較差的舊水泥混凝土路面破除中。共振碎石化機(jī)產(chǎn)生高頻低幅的振動(dòng)能量，振動(dòng)能量傳遞到水泥混凝土板并被水泥混凝土板吸收。共振碎石機(jī)上裝配有傳感器，可以通過機(jī)載電腦自動(dòng)調(diào)節(jié)碎石化錘頭的振動(dòng)頻率，使錘頭與水泥混凝土板產(chǎn)生共振，并使舊路水泥混凝土板迅速產(chǎn)生破裂。
目前我國(guó)已自主研發(fā)成果共振破碎設(shè)備，其技術(shù)原理主要采用高頻低幅的液壓錘對(duì)水泥混凝土路面進(jìn)行振動(dòng)和錘擊雙重作用下進(jìn)行破碎，破碎效果完全與美國(guó)共振碎石化設(shè)備一致。
共振碎石化前預(yù)處理
(1)交通管制及分流。在破碎施工之前，施工單位應(yīng)制定交通疏導(dǎo)組織措施，以滿足需求。施工過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制施工車輛在碎石化層頂面的行駛，避免由于車輪的摩擦和制動(dòng)導(dǎo)致碎石化層結(jié)構(gòu)破壞。
(2)瀝青混合料等修補(bǔ)材料的清除。瀝青層的存在，使得錘頭與水泥路面之間形成夾層，消弱作用力，直接影響碎石化施工質(zhì)量。
(3)排水系統(tǒng)設(shè)置。路面碎石化處理前，應(yīng)將土路肩挖除至混凝土路面底層同一高度或以下，設(shè)置碎石盲溝，以使碎石化層底部水分排干，避免其對(duì)基層的擾動(dòng)。
(4)嚴(yán)重病害部位的處理。在路面破碎之前應(yīng)對(duì)出現(xiàn)軟弱沉陷、松散基層等嚴(yán)重病害的部位進(jìn)行修復(fù)處理。在修復(fù)時(shí)，首先對(duì)出現(xiàn)病害處的混凝土路面進(jìn)行清除，之后對(duì)基層或路基進(jìn)行檢查處理，用貧混凝土材料對(duì)開挖處進(jìn)行澆注。
(5)構(gòu)造物的標(biāo)記和保護(hù)。施工前，應(yīng)調(diào)查核實(shí)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)物情況，并在現(xiàn)場(chǎng)做出明確標(biāo)記，必須在確保這些構(gòu)造物不會(huì)因施工造成損壞的前提下，方可進(jìn)行施工。
共振碎石化
施工工藝
共振碎石化已經(jīng)有完善的施工工藝流程。
施工控制
根據(jù)筆者施工總結(jié)，認(rèn)為在共振碎石化施工過程中應(yīng)注意一下幾點(diǎn):
(1)其施工順序一般由外側(cè)車道開始，順著車道方向進(jìn)行共振。每1遍破碎寬度約0．2m。破碎1遍會(huì)對(duì)相鄰約5cm區(qū)域造成一定的碎裂，故為了避免過度破碎，可在破碎第2遍時(shí)與第1遍區(qū)域間隔5cm。
(2)碎石化后進(jìn)行碾壓，禁止強(qiáng)振碾壓，弱振或靜壓即可滿足整平需求。由于共振碎石化與多錘頭碎石化大的區(qū)別在于共振碎石化破碎粒徑更小，在強(qiáng)振作用下，上部碎石化層被碾壓破碎為粉狀，后期封層施工時(shí)，乳化瀝青滲透困難，上部形成一層油皮，不利于強(qiáng)度的形成及封水。
(3)封層石料的選擇。在瀝青封層施工中撒布石料，主要作用是為了方式瀝青粘輪，石料太細(xì)和撒布量過多，將會(huì)吸附大量的瀝青，變相減少封層瀝青用量，因此在施工中選擇4．75～9．5mm的石料，灑布量以不粘輪為標(biāo)準(zhǔn)。
共振碎石化層抗裂
反射裂縫是水泥混凝土路面加鋪的頑疾，常規(guī)措施無法解決，通過碎石化施工可以有效改善反射裂縫。對(duì)于碎石化施工后的水泥混凝土舊路面，結(jié)構(gòu)層中的細(xì)密裂紋間相互嵌擠作用，使得原來單一的貫通裂縫成為了上下兩個(gè)獨(dú)立的部分。通過將碎石化層看做一個(gè)模量受損降低的均勻介質(zhì)，可將原貫通裂紋處于瀝青混凝土層中的部分視為一個(gè)置于模量降低后的水泥混凝土上的獨(dú)立裂紋。由圖可以看出，碎石化使得裂縫的名義長(zhǎng)度將遠(yuǎn)小于未處置時(shí)的貫通裂縫長(zhǎng)度。
裂紋名義長(zhǎng)度變短將使得應(yīng)力強(qiáng)度因子減小。從彈性力學(xué)和斷裂力學(xué)理論分析，碎石化層的模量會(huì)較未破碎前的減小，但模量減小只會(huì)增大路面的層間拉應(yīng)變和裂紋的應(yīng)力強(qiáng)度因子，這會(huì)使路面壽命縮短。碎石化層(尤其是碎石化表層)中的細(xì)密裂紋大大降低了原有貫通裂紋所產(chǎn)生的應(yīng)力集中，消除了水泥混凝土層中原有貫通裂紋對(duì)瀝青混凝土層中裂紋的影響。破碎后模量的降低不是碎石化控制反射裂紋的原因，裂紋長(zhǎng)度變短才是碎石化控制反射裂紋、同時(shí)，碎石化層結(jié)構(gòu)類似與級(jí)配碎石，具有較高抗壓和抗剪能力，但是抗拉能力較差，但在實(shí)際應(yīng)用過程中，碎石化層是三面受壓狀態(tài)，長(zhǎng)程有序短程無序的裂縫，能夠吸收和消散以及荷載作用下的裂縫應(yīng)變能，從另一側(cè)面印證碎石化層能夠有效改善反射裂縫病害的產(chǎn)生。
同時(shí)碎石化層還在一定程度上起到結(jié)構(gòu)排水作用，保證基層和土基的干燥，避免由于結(jié)構(gòu)層內(nèi)水的存在促使半剛性產(chǎn)生沖刷脫空，減少反射裂縫的產(chǎn)生源頭。
結(jié)論
(1)通過斷裂力學(xué)分析，水泥混凝土路面進(jìn)過碎石化施工后，能夠明顯縮短裂縫長(zhǎng)段，降低裂縫能量，削弱裂縫擴(kuò)散能力;(2)共振碎石化施工過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制破碎粒徑，避免由于過度破碎，在碎石化層表層形成致密層，使得乳化瀝青難以透入，降低施工質(zhì)量。
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