浅谈影响旧水泥砼路面碎石化质量的因素

摘要：本文通过对近几年秦皇岛地区旧水泥砼路面多锤头破碎施工路段的对比、分析，总结了影响旧水泥砼路面碎石化质量的因素。为以后旧水泥砼路面碎石化的施工提供了一些经验。

关键词：水泥砼路面碎石化

目前，在我国水泥砼路面里程占公路总里程的比例相当大。随着公路事业的发展，对旧水泥砼路面的破损维护、返修改造也日趋增多。为了减少建筑垃圾，充分利用旧路直接进行改造，水泥砼路面多锤头破碎技术近几年在秦皇岛地区得到了广泛的应用。

多锤头破碎技术是利用多锤头破碎机的锤头锤击水泥板块并使其破碎，进而用专用压实机械碾压形成下粗上细的碎石结构层的一种处理方式，也被称为路面碎石化。破碎后的水泥砼路面碎块颗粒相互嵌挤形成柔性结构，不仅具有一定的承载能力，而且还有防止或限制反射裂缝的作用，类似于填隙碎石基层。水泥砼路面多锤头破碎技术自2007年在秦皇岛地区首次使用后，至2010年该技术分别在国道205、国道102大中修工程中得到了利用。通过施工控制及通车后使用效果分析、比较、总结得出，影响多锤头碎化质量的因素主要有以下几个方面：

1、多锤头破碎机的工作参数设置

多锤头破碎机的工作装置由中间2排各3对，两侧各1对，共8对质量为450～550kg的锤头构成，液压缸的往复运动带动各锤头交替地锤击水泥板块并使其破碎。每对锤头可单独作业，作业宽度可在每次0.45～4.0m范围内。锤头可调节下落高度和锤击频率以及行进速度。

碎石化要求把75%以上的混凝土路面破碎成颗粒为表面最大尺寸不超过7.5厘米，上层不超过22.5厘米，下层不超过37.5厘米。在正常碎石化过程中，依据试验段确定的破碎参数，结合路面状况应不断对行进速度、落锤高度、落锤频率作出微小的调整，特殊情况应作大的调整。经过近几年的施工总结，一般行进速度控制在100～150 m/h范围内；落锤高度控制在1.0～1.2m范围内；锤迹间距控制在6～12cm范围内。当水泥砼路面下基层或路基强度低时，落锤高度调小，行进速度提高，锤迹间距变大；当水泥砼路面下基层或路基强度高时，落锤高度调大，行进速度减缓，锤迹间距变小。但实际施工中，由于原路面的基层或路基承载力变化比较大只能依据肉眼观测或挖坑检查破碎后的块径来灵活调整多锤头破碎机的工作参数。一般认为破碎后用肉眼观测表面呈均匀的鳞片状时工作参数为最佳。

2、破碎后的碾压

多锤头破碎机不具有冲击压路机的碾压功能，与之配套的压实设备为Z型专用单钢轮振动压路机。该压路机的钢轮上增加了斜向Z字波纹凸出条，在碾压粒径不太均匀的水泥混凝土碎块时，Z字波纹凸出条不仅可阻止水泥混凝土颗粒向外挤出，而且能够补充破碎部分混凝土块，从而保证碾压效果和表面的平整。Z型振动压路机主要用于多锤头破碎机破碎混凝土后的补充破碎并压实。但Z型振动压路机对多锤头破碎机破碎后的混凝土块压实效果不好。主要是因为原水泥砼路面之所以出现破损，很大一方面是由于原基础承载力低、地基沉降板底脱空造成的，破碎后的水泥砼路面仍是一个柔性的板体，而Z型振动压路机作用于破碎后的水泥砼路面上的力在一个面上，不能对局部脱空的板块或原地基承载力不足的位置充分压实。换句话说，Z型振动压路机碾压完成后仍存在潜在的板块不密实部位。所以笔者认为：Z型振动压路机碾压完成后继续使用大吨位的轮胎压路机碾压是非常有必要的。以2009年国道205昌黎县朱各庄段大修与2010年国道102段抚宁至海阳段大修的路面使用效果对比来看，路面的施工工艺及结构设计都是一样的，但国道205昌黎朱各庄段路面使用至今未出现大的病害，而国道102段抚宁至海阳段路面部分已出现纵裂和网裂。究其原因，国道205大修时未完全断交施工，水泥砼路面破碎完成后社会区间车辆在上通行，大吨位的货车轮胎对破碎完的路面的碾压使其局部承载能力低的部分得到了增强。而国道102大修是完全断交施工，水泥砼路面破碎完成后直接进行了下道工序的施工，未得到轮胎的进一步压实。从这点对比可证明，Z型振动压路机碾压完成后继续使用大吨位的轮胎压路机碾压是有必要的。

3、原路面砼的强度

实践证明，原路面的砼强度对碎石化效果的影响也相当严重。从碎石化后水泥砼路面的破碎状态来看，砼强度高的路面比强度低的路面破碎板块的粒径大小均匀，表面小于3cm粒径的颗粒少；而强度低得路面碎石化后表面小于3cm粒径的颗粒较多。较小粒径颗粒的产出虽然与多锤头破碎机的锤头新旧程度有关，但主要原因还是原砼的强度。由于小颗粒的增多，使得破碎后路面板块间的嵌挤能力减弱，导致碎石化后的路面承载能力降低。这一点从2008年国道102海阳段中修与国道205归蹄寨段大修的水泥砼路面碎石化后的路面使用效果对比后得到证明。虽然从设计上都采用“白+黑”的模式，并且结构层厚度一致，但海阳段原砼为碎石砼，强度高；而归蹄寨段砼为卵石砼，强度低。致使通车一年后归蹄寨段沥青路面有纵向裂缝，而海阳段路面未出现纵缝情况。所以，原路面的砼强度能直接影响建成后路面的使用寿命。

4、洒布乳化沥青的工艺控制

旧水泥砼路面经碎石化后，水泥碎块的最大粒径约在20～35 cm之间，经Z型振动压路机压实稳固后混凝土面板表面碎块最大尺寸约在3～7 cm范围内，再经洒布乳化沥青灌入稳定，在结构上不再是刚性板块，而成为类似沥青稳定碎石的一种柔性基层。在此环节上，乳化沥青起到增强碎石化基层与面层的粘结，提高路面整体强度的作用。基于这种理论，乳化沥青的洒布质量对控制旧水泥砼路面碎石化质量就显得至关重要。通过反复的试验对比，洒布乳化沥青采用如下工艺流程效果比较理想。

工艺流程：用吹风机吹掉混凝土面板碎块表面灰尘洒水湿润第一次洒布乳化沥青第一次撒布粒径为3～5 mm的石屑双钢轮振动压路机碾压大吨位轮胎压路机进行碾压第二次洒布乳化沥青第二次撒布粒径为3～5 mm的石屑双钢轮振动压路机碾压大吨位轮胎压路机进行碾压。

通过试验证明，两次乳化沥青用量为3.0～3.5kg/m2(蒸发残留物残留分含量不小于50%，超过或低于50%应折算用量)时表层松散的水泥碎块能得到较好的稳固。

从以上分析、总结可知，施工中灵活的调整多锤头破碎机的工作参数、加强破碎后的碾压、严格控制乳化沥青的洒布能有效地提高旧水泥砼路面碎石化质量。

参考文献

[1]熊帆,黄晓明,贾栋,赵涛.碎石化技术在水泥混凝土老路改建中的应用.交通科技,2004年06期.