旧水泥混凝土路面共振碎石化 技术手册

一、术语
    1、碎石化技术
    碎石化技术是旧水泥混凝土破碎技术的一种，采用专用设备对旧水泥混凝土面板进行原位破碎利用，使之形成一层互相嵌锁、啮合的高强度粒料层，可较好的消除反射裂缝。
    2、共振碎石化技术
    共振碎石化技术是通过共振原理，使旧水泥混凝土路面与破碎机械产生共振现象，将旧水泥混凝土路面破碎成上层相互嵌挤，下层相互嵌锁的水泥混凝土碎石粒料层。破碎后的碎石形状相邻互补、粒径较小，形成相互嵌挤的稳定结构，解决了原水泥混凝土路面板在裂缝、接缝处的水平及竖向位移，消除了原有板块裂缝向上反射的应力，该层的强度和刚度高于级配碎石，同时对旧路面地基的影响也较小，是目前解决水泥混凝土路面加铺容易出现反射裂缝问题的有效手段。

共振碎石化施工示意图

具有共振结构层的沥青路面结构

二、技术优势
    1、根除反射裂缝；
    2、确保路基强度及周边结构设施完好；
    3、确保钢筋与混凝土的完全剥离；
    4、破碎后的碎块啮合、嵌锁增强了路面承载力；
    5、优化了路面结构，破碎后直接加罩沥青无须其他辅助材料；
    6、单车道施工、无须封闭交通、且效率很高、影响交通时间短；
    7、施工时间短、噪音低、不扰民；
    8、不产生白色垃圾，对环境没有污染；
    9、确保路面长久的使用寿命；
    10、工序简单，一次根除反射裂缝，无须反复翻修，节省了使用期内的大量资金及工作投入。

三、机械设备
    1、共振破碎机
    共振破碎机是共振碎石化技术的专用设备,该设备独特的共振技术可以持续产生高频低幅的能量,通过破碎锤头传递到水泥混凝土板块里产生振动谐波,振动锤头以高频低振进行小能量的破碎,在路面层内产生均匀裂纹,并随着振动迅速有规律地扩展而得到破碎。共振破碎的破碎方式优于qiang力击碎或碾碎。

• GP60型高频共振破碎机主要技术参数

功率（HP）： 600
工作频率（Hz）： 40-60
工作振幅（mm）： 10～20
可破水泥板厚度（cm）： 40
外形尺寸（mm）： 8000×2800×3100
整机质量（t）： 35
施工效率（㎡/d）： 2000～ 3000 

GP60型高频共振破碎机

2、洒水车
3、压路机：10T左右的振动压路机

四、设计
    1、设计依据

   公路水泥混凝土路面再生利用技术细则（JTG/T F31-2014）
   公路沥青路面设计规范（JTG D50-2017）
   公路水泥混凝土路面设计规范（JTG D40-2011）
    2、碎石化施工决策标准
    根据价值工程理论：共振碎石化“白改黑”的工程价值>其他维修改造方案的工程价值。价值可以是项目总投资，也可以是项目的寿命周期费用，还可以是项目的社会经济价值。
    决策标准应同时满足技术可行和经济可行。相对其他破碎工艺，共振碎石化技术适用性更广。项目总投资、寿命周期经济费用低，社会经济价值高。
    《公路水泥混凝土路面再生利用技术细则》（JTG/T F31-2014）从水泥混凝土路面技术状态的角度给出共振碎石化的使用条件。
    3、典型结构
    共振碎石化路面加铺层的厚度与交通量、原路面结构状况和剩余承载力有关。国内共振碎石化路面加铺结构归纳如下：

共振碎石化加铺典型结构

道路名称	中、轻交通	重交通	特重交通
加铺层	两层沥青层10-15cm	三层沥青层 15-18cm	三层沥青层 18-22cm
示例	4cmAC-13C+6cm  AC-20C	4cmAC-13C（SBS改性）+5cmAC-20+7cmATB	4cmSM-13（SBS改性）+6cmAC-20+8cm ATB

4、质量检验与评定
    (1)粒径检验

共振碎石化施工质量检验标准

检测内容	标准	合格率	检查方法和频率
顶面zui大粒径（cm）	≤7.5	百分之75	直尺，20m一处
上部zui大粒径（cm）	≤22.5	百分之75	直尺，试验段50m一处/正常施工不均匀时抽检5%
下部zui大粒径（cm）	≤37.5	百分之75	直尺，试验段50m一处/正常施工不均匀时抽检5%

注：以上标准以满足设计的承载力要求（顶面当量回弹模量）为前提，否则不宜过碎。

    (2)结构状态检验
    共振碎石化后呈现上层松散，下层嵌锁的状态。状态的检验采取钻芯方法获取。通过钻芯试样，判断混凝土板下部分结构裂缝嵌锁状态，结构状态裂而不散。

共振破碎后的碎石化层

    (3)结构强度
    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，碾压后回弹模量值介于400～700MPa之间，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。

五、施工工艺
    1、作业前先做好排水系统；
    排水结构：开挖排水沟、预埋排水管。
    设置：有硬路肩的（预埋排水管）将排水口设置在路基边缘外，土路肩直接（开挖排水沟），开挖厚度设在碎石化结构层下一层。
    2、准备作业阶段
   （1）进行碎石化作业前，要调查有没有浅埋的管网及箱涵。如果管网和箱涵埋深离水泥板顶部小于0.3m或有坚硬的物体在水泥板与管网或箱涵之间相连，则在共振碎石化作业时避开。
   （2）由于路面结构的差异，混凝土板块厚度、强度的不同，在正式开工破碎前，应当进行试破碎，以获得好的工艺参数。
   （3）对碎化层洒水，湿透为宜。
   （4）振动压路机对碎化层进行碾压，达到规定的密实度为止。
   （5）碾压顺序由外侧车道边缘开始向内侧进行碾压，若相邻车道沿纵缝进行了切割，亦可由中间向两边碾压。
   （6）碾压遍数：标准次数3～5遍，折回时应先停止振动，直至路面达到板面状态。
   （7）检测相关参数是否合格。
   （8）检测共振破碎后碎石粒径、表面弯沉值（设计）
    3、施工沥青下封层。

六、施工注意事项
    1、病害路基在破碎过程中很容易被发现，明显的现象是块径大，表面隆起、鼓包或下陷（脱空层）。一旦发现这种情况，应即时进行处理。处理方式一般是开挖换填水稳碎石。

表面隆起

鼓包或下陷

    2、对破板率较高的路段或在破碎作业时有翻浆现象的路段，只要不出现表面隆起、鼓包或下陷（脱空层）情况，可继续施工，无需换填。
    3、共振碎石化后，因原水泥板的水泥、石料配比及性能差别很大，导致上部碎化层的粒径差异较大。如果不出现第1条中的现象，对碎化层的粒径不应做太多要求，但应对碎化层深度做要求，一般是1/4~1/3板厚。最主要的质量控制标准应该是弯沉值（一般30~70之间）或模量（一般300~1300之间）。
    4、共振作业开始时，高频振动头距离路边的最佳距离是25~30CM，该距离以能将裂缝延伸到排水渠（沟）为宜。应禁止采用液压锤（俗称啄木鸟）作为辅助破碎手段来将裂缝延伸到排水渠（沟）的方式。
    5、如果车流量大造成交通拥堵，可在对已破碎区域进行洒水碾压后临时开放交通但应限速在 30Km/h内。
    6、雨天及时铺设防雨铺盖，防止雨水下渗浸泡，软化损毁路面结构。