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共振碎石化在水泥混凝土路面改造中的应用

共振碎石化在水泥混凝土路面改造中的应用

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【摘要】:
一直以来,上海对旧水泥混凝土路面的改造主要采取“白加黑”、“白改黑”的方式,即对旧水泥混凝土路面面层做一些拉毛处理后直接加铺一层新的沥青混凝土。然而由于旧水泥面板或多或少存有断板、错板、接缝、裂缝、坑洞、脱边、板底空洞等病害,改造后的面层在车辆荷载的连续不断冲击下,板的传荷能力不良导致旧面板病害处的承载力突然下降,造成应力集中而反射到上面层,形成荷载型反射裂缝。同时由于沥青混凝土和水泥混凝土两种材料热胀冷缩性质不同,当温度变化时,两

     自20世纪90年代以来,我国水泥混凝土路面发展迅速。随着水泥混凝土路面建设数量的逐年增加和使用年限的不断延长,需要维修和改造的旧水泥混凝土路面也越来越多。在各种翻修旧水泥混凝土路面方案中,采用不同厚度沥青混凝土进行罩面铺装是比较通行的一种修复方式,但这种修复方式很难消除原有路面上的接缝和裂纹。在日益加重的交通荷载作用下,这些原有的接缝和裂纹会反射到新铺路面上,形成反射裂缝,并且发展很快,引起新的破坏,使路面服务期大大缩短。

    共振碎石化技术的产生,消除了热沥青混合料罩面后固有的反射裂纹、层面分离与脱落、潮气造成的损坏、颠簸、错层、水泥碱化反应和其他变质反应,是旧水泥混凝土路面改造过程中防止反射裂缝的有效措施。

  2、 传统旧水泥混凝土路面改造技术

   2.1常规修复方法
    一直以来,上海对旧水泥混凝土路面的改造主要采取“白加黑”、“白改黑”的方式,即对旧水泥混凝土路面面层做一些拉毛处理后直接加铺一层新的沥青混凝土。然而由于旧水泥面板或多或少存有断板、错板、接缝、裂缝、坑洞、脱边、板底空洞等病害,改造后的面层在车辆荷载的连续不断冲击下,板的传荷能力不良导致旧面板病害处的承载力突然下降,造成应力集中而反射到上面层,形成荷载型反射裂缝。同时由于沥青混凝土和水泥混凝土两种材料热胀冷缩性质不同,当温度变化时,两层材料胀缩效应出现差异,温度应力在下层裂缝处不连续而产生应力集中,形成温度胀缩型反射裂缝。反射裂缝或许对行车性能影响不大,但是反射裂缝的存在使杂物进入可以加剧裂缝本身的恶化,而雨水、污水的渗入可以导致土

  3、 共振碎石化技术

   3.1碎石化技术简介
    共振碎石化是一种路面破碎加覆盖技术,就是将原有的水泥混凝土路面破碎成小颗粒碾压后直接作为基层或底基层,再在其表面直接加铺沥青混凝土面层的工艺。碎石化不仅是一种破碎路面的工艺,更是一种混凝土路面修复方法。它由共振梁破碎混凝土路面、正确设计和安装路边缘和地下排水系统、正确设计沥青罩面三个主要部分组成。

   3.2共振破碎原理
    共振破碎设备利用振动梁带动工作锤头振动,锤头与路面接触。通过调节锤头的振动频率,使其接近水泥面板的固有频率,激发其共振,即可将水泥混凝土面板击碎。工作锤头上装有专用传感器,感应路面的振动反馈。由电脑自动调节振动频率,搜寻被击物的自有频率,并引起水泥面板在锤头下局部范围内产生共振,使混凝土内部颗粒间的内摩擦阻力迅速减小而崩溃。

   3.3碎石化技术特点
    共振破碎技术产生的高频低幅振动能量,使旧水泥混凝土路面的结构完整性破坏。由于共振破碎设备动量高,和板块接触时间短,将水泥板块表面的裂纹瞬间均匀地扩展到板块底部,作用于水泥板块内部的高频振动力使其碎裂均匀,碎块大小和方向规律,水泥板块产生斜向裂纹,与路面形成30°-60°夹角。破碎的水泥块之间相互啮合,成锯齿状,为沥青加铺层提供稳固的施工平台,有效避免了裂纹纹路与路面垂直,达到承重和防水的效果。
破碎后的水泥板块表层粒径较小,较松散;下层粒径较大,嵌锁良好。这样表层小的颗粒有利于消除反射裂缝和路面渗水的横向排出;下部较大的颗粒可以提高路基的承载能力和阻止渗水向下渗透。粒料经压实后相互啮合得更紧,形成稳定的基层。
    由于破碎深度可以控制,高频低幅共振产生的裂纹在穿透路面时就消散了,不会破坏原路基层的强度和均匀性,对地下设施也不会产生影响,并能使钢筋很容易与混凝土颗粒有效分离,杜绝了钢筋与其联带的水泥碎块对新面层产生反射的影响