水泥混凝土路面改造共振碎石化技术应用

水泥混凝土路面改造共振碎石化技术应用

许松林

云南云路工程检测有限公司  云南昆明   650000

摘要：近几年来，我国社会经济发展迅速，经济活动日益频繁，广大人民群众的交通出行需求也越来越大，基于此，水泥混凝土路面的荷载压力也越来越大，而随着使用时间的增长，容易产生反射裂缝的问题，不仅会对道路的性能和使用寿命造成影响，甚至会引发交通事故，对人们的生命及财产安全构成极大的威胁。本篇文章将主要围绕共振碎石化技术展开分析，并以某道路改造工程为例探究共振碎石化技术在水泥混凝土路面改造中的应用，致力于通过共振碎石化技术在水泥混凝土路面改造中的有效应用，提升我国水泥混凝土的路面改造水平。

关键词：水泥混凝土路面；路面改造；共振碎石化技术；应用

引言：水泥混凝土材料具有结构稳定、材质耐用以及承载力大等显著优势，在我国公路建设中被广泛应用于铺装路面，而随着我国社会经济水平的不断提高，交通出行量日趋增加，汽车成为当前道路出行中的主要交通工具，因此，混凝土水泥路面不仅会遭受恶劣自然环境的侵蚀，所承担的负荷压力也越来越大，经过长期的使用，必然出现路面受损严重、承载力大大下降等一系列的问题，对道路的正常安全使用造成影响。所以，为了改善受损路面的使用性能，延长道路的使用年限，保障大众的出行安全，就要对产生损坏的路面区域进行改造治理，而传统的改造技术不但效果不理想，而且要么是施工造成的污染严重、要么是治标不治本，无法满足当前的道路改造施工要求。

一、共振碎石化技术

1. 共振碎石化技术概述及作用原理

   共振碎石化技术是利用机械共振对需要改造的水泥混凝土路面进行破碎处理，将改造路面破碎至能够铺设基层或者底基层的碎石，再经过碾压施工使之成型，这样就可以将刚性路面转换为沥青混凝土路面的基层，最后只需要再加铺沥青混凝土面层，就能促使路面再生，达到路面改造的效果[1]。共振碎石化技术的作用原理主要是由于共振破碎设备的振动频率很高但是振动幅度相对较低，所以能够在振动过程中准确控制混凝土板的碎块尺寸大小以及裂纹分布的均匀性。共振破碎设备的锤击力度很大，在设备锤头与混凝土板相触碰的一瞬间，受损路面混凝土板表面的裂纹就会迅速均匀的分散至混凝土板的底部。混凝土板块所形成的裂纹会与路面之间形成45°至60°的夹角，而由设备振动所形成的破碎碎块粒径小于25cm，所以，经设备进行破碎施工之后，细集料会集中在路面上部，粗颗粒土则会集中到路面下部，由此，就能促使路面上部的水泥混凝土碎块嵌挤密实，路面下部的水泥混凝土碎块紧密嵌锁在一起[2]。

2. 共振碎石化技术的优势特点

    共振碎石化技术的优势特点主要有以下三点：其一，经该技术所进行的破碎施工能够准确控制混凝土碎块的尺寸大小及分布情况。应用共振碎石化技术所开展的破碎施工，能够使混凝土在振动衰减梯度的影响下，在路面上部形成粒径较小的碎块，在路面下部形成粒径较大的碎块，经试验测量，这些粒径的尺寸范围在3cm至30cm之间，而顶部碎块粒径较小的破碎层可以消除路面产生的反射裂缝，底部碎块粒径较大的板块则能够代替原混凝土板块发挥承载作用。其二，该技术能够严格把控破碎施工的破碎深度，在最大程度上降低由于破碎施工深度未被合理控制致使路面基层受到破坏的几率[3]。该种技术需要使用相应的共振破碎设备，而这些设备的振动频率和幅度都是可以灵活调节的，通过调节设备使其产生与被破碎物体固有频率相同的振动能够促使设备与被破碎物之间形成共振瞬间，此时锤头就会在共振作用下向前移动，从而降低设备垂直向下的冲击力，达到控制破碎深度的效果。其三，该技术针对水泥混凝土路面产生的反射裂缝问题有着显著的解决效果。水泥混凝土面板在共振破碎机的高频击打会在极短的时间内变成分散粒料，致使混凝土面板整体呈现碎石化的状态，由此，混凝土面板中就不再存在预留接缝和裂缝的应力集中点，从而有效解决反射裂缝问题。其四，该技术的施工周期较短，施工效率更高，所造成的污染较少，具有较高的经济效益和社会效益。共振碎石化施工的工序相对比较简单，设备的生产效率较高，噪音小，并且破碎施工时产生的粉尘很少，并且应用该技术进行路面改造是将破碎后的混凝土碎块进行循环利用，不仅可以提高路面改造的施工效率，也能满足构建生态友好型社会的要求。

二、共振碎石化技术在水泥混凝土路面改造中的应用

以某道路改造工程为例，所需改造道路全程皆为水泥混凝土路面，由于该道路服役年限较长，交通量较大，路面受损严重，先后产生裂缝、沉陷以及水泥混凝土面板错台等问题，结合多方因素综合考虑，将按照城市次干路标准，采用共振碎石化技术进行改造。

1. 选择施工机械设备

以上述改造道路的路面受损情况和改造标准为基础，并结合考虑共振碎石化技术对于破碎施工效果有着较高的要求，我们选择使用全浮动共振破碎机作为改造工程的主要施工机械设备，设备的振动幅度和频率都能够依据实际施工情况进行灵活调整，可以满足各种不同的破碎施工要求。全浮动共振破碎机的主要工作原理是应用高频大振幅激振技术经由振动箱直接将振动源输出，再配合装有浮动导轨的激振器，通过恒压方式促使破碎头与破碎面接触，达到破碎施工效果，这种施工设备所涉及的相应技术相对成熟，不仅出现故障问题的几率较低，维修相对简单而且破碎效果良好，能够紧贴路肩外缘进行施工，不易在施工中出现破碎死角。

此外，压实设备选用Z形单压实轮、自装配自动力单钢轮压路机，这些设备能够用螺栓将包裹在钢轮外侧的Z形钢箍与压实轮相固定，并且固定效果牢固稳定，能够取得理想、可靠的碾压效果，从而保障路面改造压实质量。

2. 在试验段进行共振碎石化施工

    通常情况下，在水泥混凝凝土路面改造中应用共振碎石化技术时都会为了获取与改造路段相适当的共振碎石化施工技术参数而选取一定的试验路段进行共振破碎施工，试验段中的水泥混凝土面板破损类型包括三种，即，完好无破损、轻度破损以及重度破损。

3. 施工前期的准备工作

    要确保共振破碎施工能够顺利有序开展，保证共振碎石化施工参数的准确性和有效性，就要在施工前期做足相应的准备工作。其一，相关人员要实地考察所需改造路段的受损情况，收集改造路段的系列相关信息，确定共振碎石化技术能否适用于该路段的路面改造工程。其二，相关技术人要以原本路面的路况指数、断板率、错台量和接缝荷载系数等作为原本路面状况的评级依据，再通过将原本路面状况评级与共振碎石化路面状况评级标准相比较，得出共振碎石化施工参数，并制定相应的施工计划[4]。

4. 共振碎石化施工方法

共振碎石化技术需要严格按照施工设计方案和相关技术要求进行规范化操作，否则会由于产生振动连带想象而对破碎施工效果造成不利影响。首先，施工人员应当按照由外侧车道边缘向道路中间的顺序开展破碎施工，并且要以车道空间距离为基础确定破碎区域。其次，在进行破碎施工过程中，施工人员必须严格把控每个车道的破碎宽和各相邻车道破碎宽度之间的间隔距离。当共振破碎施工完成后，施工人员要及时对破碎层开展全面的清理工作，并且还需要彻底清除原有水泥混凝土路面板接缝间隙中的条状填料、破碎层钢筋以及大块的碎石[5]。针对原有水泥混凝土路面进行碎石化处理后，该道路就不再具备防水性能和抗侵蚀性能，因此，要对破碎层实施科学有效的防水防尘保护措施，并在第一时间进行压实处理。压实施工一般要分为三个阶段，即初压、复压、终压，并且必须保证每次碾压四至五遍，当碾压施工转至路面边缘、停车带等相对特殊的区域时，所使用的碾压设备要更换为小型振动压路机，以便对施工空间相对较小的区域进行补压处理。

在不同的路段中开展共振碎石化施工的方法也各不相同，比如，对于路基较为软弱的路段而言，就要先针对该路段进行加固处理，将路基强度加固至与共振碎石化施工设计强度相一致再进行施工。对于水泥混凝土路面脱空的路段，则需要以移动距离为依据，先通过使用连续级配碎石或者沥青碎石对路面进行回填处理，进而再开展共振碎石化施工。而针对破碎难度较高的路段，就需要将全浮动共振破碎机与车道边缘纵向所形成的破碎角度进行提高，增加破碎力度，才能达到较好的破碎效果。

5. 共振碎石化施工质检及质控

共振碎石化施工质检及质控是在施工完成后对改造道路路面进行多种质量相关项目的检测，其中包括弯沉值检测，顶面回弹模量检测，表面沉降检测，外观检测，顶部、上部、下部粒径检测，横坡度检测，平整度检测以及纵断高程检测，要保障水泥混凝土路面的结构强度和稳定性，就要确保共振碎石化施工的各项检测指标符合相应的质量检测要求。

通常情况下，在对原本的水泥混凝土路面板进行破损施工之后，要在施工区域内挖掘出一个体积为一立方米的坑，把坑内的混凝土碎块全部挖出，使该区域的路基暴露出来，再利用直尺测量路面表层和下层的混凝土破碎块，对这一区域的破碎效果进行检测。经实践，改造路段的路面混凝土破碎率检测结果可大于75%，表面混凝土碎块的尺寸小于7.5cm，而原本的水泥混凝土面板厚度较薄，路面表层下方的第二层与面板面底连通在一起，底面混凝土的碎块尺寸测量结果小于30cm，混凝土面板截面上产生了分布均匀的裂缝，由此可以看出，该项破碎施工对于混凝土块粒径的控制效果准确性较高，并且破碎后的碎石块粒径较小，不仅能够有效解决该路段水泥混凝土路面所存在的反射裂缝问题，而且可以大大缓解并释放道路结构层内部中的应力，降低由于温缩应变而导致产生的翘曲应力。除此之外，经过破碎施工之后原有水泥混凝土碎块的嵌挤密实程度足支撑上部罩面层，破碎效果良好。

沉降检测主要利用水准仪进行工程测量，实践数据表明：原有水泥混凝土路面经破碎施工之后的沉降量均值在20.5至28.8毫米之间，与原本路面相比，沉降量较大。基于水泥混凝土面板无法被压缩的材质特性，需要通过面板下脱空以及再次进行压实处理来填补沉降变形损失，而共振碎石化技术可以针对消除底板脱空和再次压实路基起到良好的促进效果。

结束语：相较于传统的改造技术，共振碎石化技术在水泥混凝土路面中的应用优势更为突出，不但能够大幅提高水泥混凝土路面改造的施工效率，而且可以有力控制施工成本，从而全面提升水泥混凝土路面的改造水平。而要保证共振碎石化技术能够切实发挥出其作用价值，就要加强改造施工管理力度，严格按照共振碎石化施工技术要点开展改造工作，确保共振碎石化施工质量符合相应的检测要求，从而为技术应用的实际效果提供有力保障。

参考文献：

[1]龚丹芳. 维修改造公路工程项目共振碎石化技术要点分析[J]. 科学技术创新,2021(24):140-141.

[2]蔡明祥. 共振碎石化技术在旧水泥混凝土路面改造中的应用[J]. 建筑技术开发,2021,48(19):113-115.

[3]牛光耀. 谈共振碎石化技术在路面提升改造中的应用[J]. 山西建筑,2022,48(02):133-134+187.

[4]林建明. 旧混凝土路面改造共振碎石化技术及经济效益分析[J]. 福建交通科技,2021(09):19-21.

[5]张小波. 旧水泥混凝土路面改造工程中共振碎石化技术的应用[J]. 交通世界,2020(18):146-147.