淺析舊水泥混凝土路面的共振碎石化再生利用

鄭 進

(綿陽市川交公路規劃勘察設計有限公司 四川 綿陽 621000)

淺析舊水泥混凝土路面的共振碎石化再生利用

鄭 進

(綿陽市川交公路規劃勘察設計有限公司 四川 綿陽 621000)

隨著廢舊回收再生理念在國內推行，在建筑施工中舊水泥混凝土從路面挖掘起來再生利用也被越來越關注和重視。本文對舊水泥混凝土進行共振碎石化的再生利用進行研究，主要從共振碎石化的技術簡介、應用條件、技術指標要求、施工質量監控要點進行介紹，供給有需要的同仁參考交流。

舊水泥混凝土；碎石化；再生利用；施工質量監控

引言：截至目前我國有大量的水泥混凝土道路仍在使用，大多修建于上個世紀90年代至本世紀，初隨著我國經濟的不斷發展,使得公路的交通量越來越大,隨之而來的就是水泥混凝土路面使用狀況不理想，對其改造和提升就涉及到道路材料的再生利用，道路材料主要就是指水泥混凝土。早在20世紀末，國外就已經在研究舊水泥混凝土路面的碎石化再生技術，國內也在21世紀初期從美國引進碎石化技術。目前，國內的碎石化技術已經基本趨于成熟，這對資源的充分利用有非常重要的意義，非常符合現代人廢舊回收再生理念，也是對國家要求做出最好的回應。

1 碎石化技術簡介

水泥混凝土路面碎石化是一種舊水泥混凝土路面破碎處治技術。由于破碎后其顆粒粒徑小，力學模式更趨于級配碎石，所以稱為碎石化；碎石化是舊水泥混凝土路面提升改造的一種重要的手段。常用的破碎技術有沖擊破碎、多錘頭破碎、共振破碎，但是從破碎效果上看真正稱得上碎石化的只有多錘頭破碎及共振破碎。本文作重介紹共振破碎。

共振破碎是利用振動梁 (浮筒) 帶動工作錘頭，錘頭與水泥板接觸，在工作錘頭上裝有專用傳感器，它能自動感應路面的振動反饋信號，并通過反饋信息來自動調節錘頭的振動頻率,使其與地面上水泥板塊的固有頻率相接近，激發其產生共振從而達到將水泥板塊破碎的效果。

2 共振碎石化再生技術應用條件

誠然，不是所有的水泥混凝土都可以進行碎石化再生利用，這就需要對路面的具體狀況進行詳細調查來對比分析，確定是否可以使用碎石化再生技術再次利用舊水泥混凝土。

根據國內外研究，碎石化再生技術應用的前提條件有：

（1）在功能性罩面上有出現大量反射裂縫（接縫處、縱橫及不規則裂縫處和修補處）；（2）大量接縫已經被破壞，如：錯臺、翻漿和角隅已經被破壞，以至于這些破壞面積有超過20%的接縫需要修補；（3）超過25%的板已經開裂；（4）超過20%需要施工的長度出現縱縫缺陷，且寬度超過10cm；（5）已經有超過10%的路面為了達到結構性要求需要開挖修補；（6）有超過20%的路面已經修補或正需要修補；（7）出現凍脹開裂、堿集料反應、其先兆三者至少其一，所以需要加鋪罩面或重建；（8）基于碎石化方法比其他改造方法費用低的情況下。

3 舊水泥混凝土路面共振碎石化技術指標要求

在對舊水泥混凝土路面進行共振碎石化的過程中，

其具備一定的技術指標要求。其一是碎石化之后的粒徑不可過細，否則會使得強度浪費，也不能過粗，這樣就不能消除反射裂縫且形成了原板強度浪費。所以碎石化之后的粒徑有一定的粗細范圍要求，綜合國內外情況具體而言，板塊頂上面粒徑范圍應小于7.5 cm，路面上半部分厚度范圍內粒徑范圍小于22.5 cm，路面下半部分厚度小于37.5 cm即可。其二是對碎石化后頂面當量回彈模量有具體要求，當量彈回模量作為新鋪加材料結構設計的重要參數之一，在設計中起到非常關鍵的作用。一般其平均值在100～500 MPa之間即可。其三是碎石化后的回彈彎沉值，但由于彎沉測試的點尺寸較小、且誤差較大，也存在一定的隨機性，所以回彈彎沉僅作為參考指標對照來評價。回彈彎沉平均值有其對應的回彈模量，所以一般而言這個模量與實際測得的回彈模量進行對照從而得到具體指標。

4 共振碎石化施工質量控制要點

4.1共振碎石化施工的總體步驟

（1）首先劃定將進行共振碎石化施工的半幅路面，一般長度為300m～2000m，并封閉該半幅交通。

（2）碎石化該半幅混凝土路面，經檢測合格后加鋪瀝青面層。

（3）將車輛放行至已加鋪的半幅路面，碎石化另外半幅，經檢測合格后加鋪瀝青面層

4.2路面共振碎石化過程控制

（1）碎前：對路面狀況進行復查，對混凝土面板通過彎沉檢測確定脫空狀況，對路面厚度進行取芯檢測，并作劈裂試驗，進行強度檢測，從而為共振碎石機調整頻率、振幅、錘間距、行進速度等參數提供參考。

（2）碎中：確定工作參數，鉆孔或挖空檢測破碎狀況并進行碎石化后的篩分分析，檢測面板是否貫穿破碎及級配狀況。

（3）碎后：進行彎沉和回彈模量的檢測，確保碎石化后的承載力達到設計要求。

4.3共振碎石化施工中注意事項

（1）碎石化施工順序一般由外側車道開始。每一遍碎石化寬度約20cm，相鄰兩遍碎石化區域應有5cm的重疊區。

（2）車道外側邊緣將會有70cm的路面破碎不到，此時應采用破碎頭將其打裂，碎塊尺寸控制在30cm以內。

（3）靠土路肩側預留50cm的土路肩不進行破碎。

(4）理論上碎石化一個車道，實際破碎寬度應超出這個車道寬度的150mm以上。

（5）碎石化施工期間應派人實地實時的觀察，當看到有開裂現象時必須立即停止施工，并調查分析其原因，隨后應該采取措施從而保護構造物或建筑物。

（6）在試驗段施工及正式施工過程中都應該對破碎情況的監控。

施工工藝中的重要環節就是控制破碎粒徑，因為粒徑與破碎層的強度特性具有直接關系。在正式進行大面積施工前，都需要安排試驗路段進行試破碎，根據試破碎的情況分析具體破碎后的粒徑分布情況、強度及均勻性等性質，從而找出滿足破碎要求的設備控制參數，更好的完成全路段施工。

在大面積動工時必須密切關注混凝土板表面具體的破碎狀況。在遇到施工路段表面粒徑明顯與之前不同時，應采用開挖試坑來核查板體內部粒徑分布情況，如不滿足預定的開挖要求，應及時停工并調整RPB設備控制參數，直到滿足開挖要求。

（7）施工前后對基層、路基軟弱部位的處治。

在施工時路段有很多其他情況比如基層、路基不穩，對此應及時采取換填等處治措施。這樣能夠幫助提高路面基層穩定性，一方面能消除新加鋪結構的安全隱患，另一方面還能使得改造后路面長期使用。從工藝總體上看，換填工序最大的不足是需要占用較多的時間，但這能給予安全保證，這種時間耗費就是必需的。

4.4共振碎石化施工后的整備工藝

(1)一般規定

◆碎石化后應對碎石化層進行清理，對剛度不足的局部區域進行處治，并注意對碎石化層進行保護。

◆應充分重視碎石化層的碾壓工藝，制定合理的碾壓方案。

(2)碎石化層的清理

◆在碎石化層上的舊水泥混凝土之間的條狀填料可采用人工清除；當有大于5cm或豎向大于5cm的碎石層碎塊應及時清除，配合連續型級配碎石回填。

◆當碎石化層有鋼筋外露，需剪除其至碎石化層頂面齊平，而鋼筋可保留在原處。

（3）碎石化層的保護

◆交通車輛的控制在進行碎石化時，路面上的交通也需要得到嚴格控制，禁止與施工無關的車輛通行，同時也應減少不必要的通行。

◆雨水的防治

進行碎石化時必須充分做好防雨水的工作。要注意施工前設置路面邊緣，路面邊緣排水系統在雨水天氣上能有很好的預防效果，待疏水分后才能繼續展開瀝青面層攤鋪。

4.5碎石化層的碾壓

（1）破碎后的壓實要求

壓實最大的作用就是將破碎的路表面存在的的扁平顆粒再碎化碎，同時還能達到穩固下層塊料的效果，能夠為新鋪瀝青表面提供一個平整的環境。

（2）壓實順序

路面破碎后需要采用Z型壓路機和鋼輪振動壓路機對路面進行壓實。但是當遇到路面綜合強度過高或者過低的路段則需要注意不可過度壓實，否則會形成表面粒徑過小的現象。

其中，直線和沒有超高的平曲線段可以從路肩兩側向路中心碾壓的模式；設置有超高的平曲線段，則需要路肩內側向路肩外側進行碾壓。

（3）壓實方法

原路碎石化層的水量必須達到最佳含水量(約4-5%)才能碾壓，應先采用Z形壓路機帶激振碾壓碎石化層2遍后，再進行級配碎石調平層的鋪筑，當級配碎石調平層厚度＜5cm時，采用鋼輪振動壓路機帶激振碾壓3遍再靜壓2遍；當級配碎石調平層厚度≥5cm時, 采用鋼輪振動壓路機帶激振碾壓6遍再靜壓2遍。

（4）當碾壓機在碾壓相鄰碾壓帶且達到重疊寬度100～200mm時，應立即停止碾壓且折回時應停止振動。

（5）當遇到路面邊緣等難碾壓的部位，可以選用自重1～2t的小型振動壓路機或振動夯板作二次的補充碾壓。

5 結束語

水泥再生技術符合我國現行“節能、減拍”的國策，對于水泥路面的改造和提升有極大的優勢，著隨著共振碎石化的施工機械及技術日趨成熟，將有更多的水泥路面改造項目使用該技術。

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1007-6344（2017）05-0285-02

鄭進，男，1980.02.11，四川中江人，大專，工程師，研究方向：共振碎石化。