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关于旧水泥砼路面共振碎石化施工原理及工艺的说明

关于旧水泥砼路面共振碎石化施工原理及工艺的说明

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【摘要】:
共振碎石化技术是共振破碎机利用共振原理,将旧水泥路面的刚性面层变为柔性基层。其独特的共振技术可以持续产生高频低幅的能量,共振破碎的同时保证了地基不受损坏,是旧水泥混凝土路面改造的重大突破。 共振碎石化原理  共振破碎机是根据共振理论,持续产生高频低幅的能量,通过调节锤头的振动频率,使其接近旧水泥面板的固有频率,激发其共振,在路面层内产生均匀的裂纹,从而达到破碎的效果。  破碎过程中,共振破碎机的工

    共振碎石化技术是共振破碎机利用共振原理,将旧水泥路面的刚性面层变为柔性基层。其独特的共振技术可以持续产生高频低幅的能量,共振破碎的同时保证了地基不受损坏,是旧水泥混凝土路面改造的重大突破。
 
共振碎石化原理
    共振破碎机是根据共振理论,持续产生高频低幅的能量,通过调节锤头的振动频率,使其接近旧水泥面板的固有频率,激发其共振,在路面层内产生均匀的裂纹,从而达到破碎的效果。
    破碎过程中,共振破碎机的工作锤头在激发路面共振的同时快速向前移动,冲击的合力指向前下方,水泥板块产生的裂纹是与路面呈35~40°角,这种独特的斜向受力,在形成上部粒径较小,分布均匀的碎石化层的同时,也使下部碎裂水泥板之间,呈现良好的嵌锁结构,大大增强了碎裂后结构的承载力。
 
共振碎石化强度形成机理
    共振碎石化后,上部碎石化层,强度降低,起到类似柔性基层作用,抗反射裂缝作用提高。由于阻尼作用的影响,下部水泥混凝土板由于吸收不到充分的能量,碎石化裂纹远小于上部碎石,板体性较好,呈现良好的嵌锁层结构,大大增强了结构的承载力。
 
共振频率的选择
    在车辆荷载反复作用下,混凝土板块间的咬合作用已基本丧失,因此可以认为每一块板的边界条件为四边自由边界。利用承载板试验对水泥混凝土面板进行检测,得到混凝土面板的当量回弹模量,通过计算得出混凝土面板的固有频率(一般为40-80Hz),共振破碎机参考混凝土板固有频率以一定的速度进行共振破碎。
 
共振碎石化施工工艺
    随着通车年限的增加,以及车辆不断增加,目前水泥混凝土面板相继出现各类病害,主要有裂缝、断裂板、角隅断裂、错台、接缝碎裂、填缝料损坏、露骨、坑洞等问题,考虑节能环保的因素,可以采用共振碎石化对路面进行改造。
    RPB-GP60型共振破碎机,利用共振原理将旧水泥路面的刚性面层破碎,充分利用原水泥混凝土,作为新铺沥青路面的基层再利用,在保证基层的足够承载力的前提下,彻底消除反射裂缝问题。
    由于路边缘没有侧向约束力,便于破碎,共振碎石化施工的顺序一般沿路边缘(硬路肩边缘)向路中间破碎。每次的共振碎石化宽度为20cm左右,一条车道为3.5~3.75m,因此共振碎石化完一个车道需要18~20次,相邻的共振碎石化区域应有2~5cm的重叠区。
    破碎完成后,开始碾压,为了保证碾压效果碾压前对碎石化层进行了洒水处理后开始碾压,碾压结束,洒布沥青纤维封层后加铺沥青面层。
 
共振碎石化效果
 
(1)粒径与级配检测。
    共振碎石化后,水泥面板经过碎石化后分为上部松散层和下部开裂层,其中上部松散层的厚度为3~5cm,最大粒径不超过15cm。下部破裂层结构,水泥板块产生的裂纹是与路面呈35~40°夹角,斜向裂缝压实紧密,呈现良好的嵌锁结构。 

(2)回弹模量检测。
    共振碎石化后,利用振动压路机进行初压、复压、终压三步进行碾压后,根据《公路路基路面现场测试规程》(JTGE60-2008)中“承载板测定土基回弹模量试验方法”(T0943-2008)对试验路碎石化后断面进行承载板测试,得到顶面当量回弹模量E0值。
    对碎石化道路而言,并非碎石化层模量越大越好,也不是碎石化程度越高、粒径越小越好。模量越大,说明板体整体性越好,则今后防止反射裂缝的效果越差;碎石化程度越高、破碎粒径越小,则结构的承载能力降低越多,加铺路面今后可能容易因承载能力不足而失效。共振碎石化后,回弹模量较为均匀,拟合曲线后,线性变化平稳,离散性小,且碾压前后的回弹模量有较好的相关性,强度介于半刚性基层和级配碎石柔性基层之间,在防止反射裂缝的同时,保证了足够的承载力,满足路面基层使用要求。