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旧水泥混凝土路面多锤头碎石化施工工艺研究
发布时间：2013-10-17 08:38 来源：未知
水泥混凝土路面碎石化是一种旧水泥混凝土路面破碎处治技术，于上个世纪20年代起源于美国，它将水泥混凝土路面的面板通过专用设备一次性破碎为碎块柔性结构，因破碎后颗粒粒径小、力学模式更趋向于级配碎石，因而将这种处治技术命名为碎石化，是对旧水泥混凝土路面大修或改造的重要手段。多锤头破碎机（Multiple Head Breaker，简称MHB）是碎石化的主要设备。多锤头破碎技术因其防反射裂缝效果好、施工速度快、功效高、对环境和交通影响小等优点而被广泛应用。本文结合国道324线罗梅公路大修工程研究适合本地区多锤头碎石化施工工艺参数及工艺流程。同时，在冲罗公路修筑4种含碎石化结构层的试验路分析碎石化结构层的应用范围。
1、罗梅公路碎石化施工
1.1工程概况
罗梅公路全长35. 338km，城区路段路基宽40m，一般路段路基宽21. Sm。本次按水泥混凝土路面一级公路标准进行路面大修。城区段对破损板进行挖补，一般路段采用如下大修结构：多锤头碎石化后的旧水泥混凝土路面+20cm水泥稳定级配碎石+28cm水泥混凝土。试验路选在了国道324线罗梅的城区及附城段的K1216 +300~ K1217 +600处。
1.2碎石化前的路基路面检测
(1)断板率和错台调查
由于原路破损比较严重，在使用期间对严重破损的地方用沥青或碎石进行了填补，但经过雨水的冲刷又出现了严重的坑槽和碎板。在实施碎石化前，对所选的试验路段左幅的断板率、错台等其他病害进行了调查，调查结果见表1。该表可以看出，其断板率高达63. 8%，表面破损严重。
(2)芯样无侧限抗压强度
在试验路段内，每100m选择一个测点，钻芯取样，测试芯样的7天无侧限抗压强度。同时，对钻出的芯样和钻坑观察分析水泥混凝土路面是否存在较严重的碱集料反应、冻胀、膨胀和松散等破坏，调查结果如表2所示。
由表2数据可以计算出，旧水泥混凝土路面芯样的平均无侧限抗压强度为23. 12 MPa，标准差为5.48MPa，变异系数Cv为0.24。
(3)基层顶面回弹模量和路基填料性质检测
开挖长20m、宽3.85m、厚26cm的试坑，采用贝克曼梁法测试出基层顶面静弯沉，然后根据《公路路面基层施工规范》(JTJ034 - 2000)的经验公式反算出基层顶面回弹模量，其平均值为99. 39MPa。同时还对路基填料性质做了检测，检测结果见表3。
1.3碎石化施工技术要求
(1)破碎尺寸控。75%的混凝土路面破碎成表面最大尺寸不超过7. 5cm，中间不超过22. Scm，底部不超过37. Scm的粒径。若破碎后的块径超过最大尺寸，应该用其他方法进行再破碎或清除，然后用密级配的破碎粒料替换并压实。
(2)搭接宽度。与相邻破碎车道应搭接一部分，搭接宽度至少是15cm。
(3)破碎混凝土路面的养护。除了指定的用于开放横穿交通的区域外，破碎后的混凝土路面的任何路段均不得开放交通（包括不必要的施工运输）。
1.4碎石化后洒布透层油
(1)洒布透层油前的准备。透层油喷洒前，人工把碎石化层表面清扫干净，对人工构造物（如路缘石）进行适当防护，以防止污染。
(2)试验段透层油的施工
①透层沥青选用慢裂的洒布型乳化沥青喷洒，温度一般控制在80—120℃。
②采用的透层油的液体沥青用量为2.5~ 3kg/m2，其中沥青含量50~55%．为保证质量，试洒1m×1m的麻布确定行车速度等参数。做了两组洒布量测定试验，平均洒布量为1.4kg/m2。根据所测的洒布量，对比要求的沥青用量，喷洒两遍可以达到要求。
③在碎石化层洒布完透层沥青后，立即用人工洒
布2~3m3／1000m2石屑一层。碎石洒布完即用20t
的光轮压路机稳压2遍，压实效果以不粘轮为准。
1.5加铺稀浆封层
本试验段采用慢裂拌合型乳化沥青铺筑，一次铺筑厚度可达到8~12mm。由于试验段要求稀浆封层的厚度达到2.5cm左右，所以分两层进行摊铺。第一次摊铺结束后，成型后的平均厚度为12mm，第二次摊铺在第一次摊铺30h后进行，两次摊铺厚度可达到24mm左右。
1.6碎石化施工工艺参数的确定
对国道324线罗梅的城区及附城段的K1216+300~K1217+600段按照落锤高度1.0、1.1、1.2、1. 3m，锤迹间距6、8、10、12 cm，进行正交试验设计。共16个试验段，每个试验段长50~100m．具体布置如表4所示。
碎石化后对16个试验段做了以下试验进行对比分析（试验对比分析结果见表5）：
(1)筛分试验：在每个试验段内选择3～5个测点，对碎石化破碎层表面2~ 3cm左右的碎屑进行筛分试验，确定小于0. 075mm的颗粒含量。小于0. 075mm的颗粒含量过多，将会阻止透层沥青的渗透，使得碎石化层的顶面成为一个软弱夹层。
(2)粒径调查：在每个试验段选择3～5个测点，并在这些测点开挖面积为Im xlm的试坑，试坑位置为随机选取，清除破碎层表面2~ 3cm左右的碎屑至碎石化嵌挤层顶，观察上部粒径；然后再开挖至基层顶面，测量下部粒径，一般测量多次计算其平均值。
(3)透油深度：喷洒完毕几小时后即可观察透层油的渗透效果，在每个试验段沿垂直行车方向挖3～5个平面尺寸为50cm×10cm的试坑来观察透层油的渗透效果，其中每个试坑测3个点，取3点渗透深度平均值作为该试坑的透油深度。
(4)静弯沉和回弹模量：在每个试验段选定7个测点（每段长为50m，选择距每段起点4m、1 Jn．、18m、25m、32m、39m、46m处），在每个测点测试回弹模量（现场承载板法）和静弯沉（贝克曼梁法）。
根据以下要求对于碎石化效果进行分析： (1)75 010的}昆凝土路面破碎成表面最大尺寸不超过7. 5cm，中间不超过22.5 cm，底部不超过37. Scm的粒径，试验段6、8、10、11、12、13、14满足该要求；(2)透油深度越深越好，可以形成稳定的粘结层，故试验段6、8、10、13较为理想；(3)加铺封层后即测的回弹模量和加铺封层一个月后测得的回弹模量都应满足大于150MPa的基本要求，只有试验段8、10满足。但是试验段8加铺封层一个月后测得的回弹模量比加铺封层后即测的回弹模量小，即强度有所衰减；(4)小于0.075mm’的颗粒含量越小越好，可以有效地减缓反射裂缝。
综上所述，试验段10碎石化效果最为理想，所以确定的落锤高度和锤迹间距分别为1.1m和8cm。但在施工时，由于旧路的基层变异性较大，可以根据具体的碎石化效果进行调整，落锤高度宜在1.1~1. 2m之间调整，锤迹间距宜在8~lOcm之间调整。
1.7碎石化施工工艺流程
结合16个试验段的施工过程及其物理、力学性能测试结果，确定的碎石化施工工艺流程如下：用MHB破碎一遍；用级配碎石回填凹处；用20t的Z型压路机振动压实2遍；用20t的钢轮压路机静压2~3遍；撒布乳化沥青透层油；破乳后撒布石屑再用光轮压路机静压2~。3遍；8~ 12h后摊铺基层及面层。
2、冲罗公路试验路施工方案
在罗梅公路碎石化技术施工研究的基础上，结合冲罗公路的具体现状，试验路选在了K1210+800~K1211+600处，通过修建不同结构的试验段分析碎石化层的应用范围。
2.1试验段布置方案
在冲罗公路修建了4种结构的试验路，具体路面结构组成如下：
(1)类型I：碎石化后的1日水泥混凝土+透层沥青+2~2.Scm稀浆封层+水泥混凝土面层
(2)类型Ⅱ：碎石化后的旧水泥混凝土+透层沥青+2. 5cm AC - 10（密级配）+水泥混凝土面层
(3)类型Ⅲ：碎石化后的旧水泥混凝土+透层沥青+ 4cm AC -10（密级配）+水泥混凝土面层
(4)类型Ⅳ：碎石化后的旧水泥混凝土+20Cm水泥稳定碎石基层+透层油+单层沥青表处滑动封闭层+水泥混凝土面层
试验路具体布置如下：K1210+800~K1211+000，类型I；K1211+000~K1211+200，类型Ⅱ；K1211+200～K1211+400，类型Ⅲ;K1211+400～K1211+600，类型Ⅳ。
2.2碎石化后基层顶面弯沉和回弹模量对比分析
对4个试验段碎石化后基层顶面弯沉和回弹模量进行了测试和对比分析（每20m -个测点），结果见表6，基层顶面的回弹模量都满足大于150MPa的基本要求。
3、结论
本文结合国道324线罗梅公路大修工程，根据旧路调查、试验检测分析及落锤高度和锤迹间距的正交试验结果分析，提出了适合本地区多锤头碎石化施工工艺参数及工艺流程；在冲罗公路修筑了4个试验路，并测试了弯沉和回弹模量。研究得到以下成果和结论：
(1)适合本地区的碎石化最佳落锤高度和锤迹间距分别为1. Im和8cm。由于碎石化技术和旧水泥混凝土路面及施工机器的关系比较大，可以根据具体的碎石化效果进行调整，落锤高度宜调整在1.1~1. 2m，锤迹间距宜调整在8~lOcm。
(2)提出了适合本地区的碎石化施工工艺流程：用MHB破碎1遍；用级配碎石回填凹处；用20t的Z型压路机振动压实2遍；用20t的钢轮压路机静压2~3遍；撒布乳化沥青透层油；破乳后撒布石屑再用光轮压路机静压2~3遍；8~ 12h后摊铺基层及面层。
(3)冲罗公路4种试验路基层顶面回弹模量均满足水泥混凝土路面基层的要求。
