共振碎石化技术在水泥路面改造工程中的应用
时间：2022-10-14 05:59:41
摘要：本文针对共振碎石化技术的原理、特点和全浮动共振破碎机设备的参数及特点，及其这项技术在210国道大修工程的运用进行了阐述。
中图分类号： U416.214 文献标识码： A 文章编号：
引言
今年来，随着我国公路交通的发展，对原有的道路改建在大规模的进行。 工程技术和科研人员一直在探索一种经济可行、可靠度高的水泥混凝土路面改造方案。
一、共振碎石化技术的概念
共振碎石化是一种路面破碎加覆盖技术，就是将原有的水泥混凝土路面破碎成小颗粒碾压后直接作为基层或底基层，再在其表面直接加铺沥青混凝土面层的工艺。碎石化不仅是一种破碎路面的工艺，更是一种混凝土路面修复方法。它由共振机器的振动波传入混凝土路面产生共振，使内部剪切力达极值，从而达到有序碎裂。正确设计和安装路边缘和地下排水系统、正确设计沥青罩面三个主要部分组成。
共振碎石化技术的原理和特点
1、共振碎石化技术的原理
共振碎石化技术是利用振动梁带动工作锤头振动，通过调节锤头的振动频率，使其接近水泥板面的固有频率，激发其共振，从而将水泥混凝土面板击碎。工作锤头上装有专用的传感器，感应路面的振动反馈，由电脑自动调节振动频率，搜寻被击物的自有频率，并引起水泥面板在锤头下局部范围，产生共振，使混凝土内部颗粒间的内摩擦阻力迅速减少而崩溃。
2、共振碎石化技术的特点
共振破碎技术产生的高频低幅振动能量，使旧水泥混凝土路面的结构完整性彻底破坏。由于共振破碎设备动量高，和板块接触时间短，将水泥板块表面的裂纹瞬间均匀地扩展到板块底部，作用于水泥板块内部的高频振动力使其碎裂均匀，碎块大小和方向极其规律，水泥板块产生斜向裂纹，与路面形成30°－60°夹角。破碎的水泥块之间相互啮合，成锯齿状，为沥青加铺层提供稳固的施工平台，有效避免了裂纹纹路与路面垂直，达到承重和防水的效果。
破碎后的水泥板块表层粒径较小，较松散；下层粒径较大，嵌锁良好。这样表层小的颗粒有利于消除反射裂缝和路面渗水的横向排出；下部较大的颗粒可以提高路基的承载能力和阻止渗水向下渗透。粒料经压实后相互啮合得更紧，形成稳定的基层。
由于破碎深度可以控制，高频低幅共振产生的裂纹在穿透路面时就消散了，不会破坏原路基层的强度和均匀性，对地下设施也不会产生影响，并能使钢筋很容易与混凝土颗粒有效分离，杜绝了钢筋与其联带的水泥碎块对新面层产生反射的影响。
共振碎石化技术是对旧水泥混凝土路面改造的一种新技术，通过共振碎石化施工，不仅解决了旧路面改造的质量问题，还大大缩短了工期，节约了大量路基材料，大幅降低了工程造价，同时一举解决了碎块垃圾的处理，具有减轻白色污染等优点，是旧水泥混凝土路面翻修改造的理想方法。
三、全浮动共振破碎机设备参数及特点
1、全浮动共振破碎机设备参数
工作频率：35-55Hz
工作振幅：约20mm（可调）
发动机型号/功率：KTA19-P600/600HP（448KW）
液压系统最高压力：35MPa
整机最大重量：28T
能破碎混凝土最大厚度：400mm（现已工作过的最大厚度）
生产效率：2000m2/d（八小时为一个工作日）
应用该设备及技术先后承担了四川省巴中市巴州大道（10万m2）、四川省南部县212国道（13万m2）的改造任务，并赴四川省西充县、崇州市、上海市进行了小量工程破碎演示作业，目前设备已基本定型生产。
2、全浮动共振破碎机设备特点
（1）在振动输出方式上，由于中铁科工集团独家掌握了高频大振幅的激振技术，全浮动共振破碎机采用振动箱直接输出振动源。而且，全浮动共振破碎机采用的激振器是一项非常成熟的工程技术，故障率低，即使发生故障维修也很方便。
（2）全浮动共振破碎机的激振器上，装有浮动导轨，可以实现破碎头与地面恒压接触，与地面同步升降，破碎效果十分均匀。
（3）全浮动共振破碎机装有横向移动导轨，可将破碎头紧靠路肩车轮外侧边缘施工，不留盲区，可对路面进行全方位破碎。
（4）全浮动共振破碎机的主要技术参数如振幅、频率可适时调节，以获取最佳破碎效果。
四、施工要点
结合城市道路的特点，使用共振破碎技术施工时应注意以下几点。
以下地区不适合共振破碎施工：地势较低、路面积水较多的地区，路基为较湿的黏土和混入泥沙的黏土地区，路面上留有5厘米或以上车辙的地区，，这些路段应该进行局部翻挖处理。
压稳共振破碎施工是使旧水泥混凝土路面被共振破裂，而不是粉碎，因此将表面压平、压稳即可，不可能也不必达到一般意义上的压实。在工程中使用10钢振动压路机进行2-3遍碾压，将表面细小碎粒压入裂缝，进一步提高破碎混凝土的模量，然后用水灌车在表面洒1遍水，再进行1遍振动碾压。
共振破碎技术需要在干燥的环境下进行，以使混凝土破碎过程中产生的细小颗粒保存下来，和粗颗粒形成整体，提高整体强度．，此外干燥的环境还可避免土基变软和沥青混凝土面层产生水损害．、施工中采取的排水措施主要是设置边缘排水系统，即在每隔100-300 m或在较低的地方布置横向排水管将水排出道路。最常见的设置形式为深45-60 厘米、宽30 厘米并内衬油毡或滤网的排水沟，沟底铺设多孔塑料管或土工织物覆盖的其他管道。
竖井、隔离带边缘及交叉口的影响。城市道路由于遍市各种公用设施，施工环境比公路更为复杂一对于井盖等构造物，应提前在标记的外侧边缘30-60 厘米范围内提升共振破碎头以越过井盖，在该范围外落下破碎头再继续进行破碎，以保证不影响竖井质量。在城市道路以软质绿化带、硬质隔离带而分幅的板块两侧边缘，由于破碎设备车轮的影响破碎头无法打到这些部位，可采用相应的高压冲击锤式破碎设备进行破碎。平面交叉口作为道路交通节点汇集车流人流众多，宜加强设备数量集中在夜间短时间内完成破碎作业。
五、全浮动共振碎石化技术在210国道水泥路大修工程的应用
铜川公路局通宇机械化养护中心在承建的210国道水泥路大修工程金锁关至马莲滩段，首次成功推广使用了共振碎石化新技术，取得较好的社会和经济效益，受到社会广泛赞赏和好评。
国道大修工程位于铜川市印台区境内的金锁关至马莲滩，起点桩号为K797+440，210国道大修工程位于铜川市印台区境内的金锁关至马莲滩，起点桩号为K797+440，终点桩号为K801+440，路线全长4.0公里，公路等级为二级，设计行车速度40公里/小时，设计荷载为公路一Ⅱ级。工程主要对水泥混凝土路面的错台、板破碎、裂缝、沉陷等病害进行修复，并采用共振碎石化技术将水泥混凝土面层进行共振碎石化处理后，铺筑沥青混凝土面层。路面结构组成如图1所示：
图1路面结构组成
计划工期：工程计划于2012年9月25日开工；计划完工日期为201211月30日；工期：67天。
破碎施工于2012年9月25日开始，图2为共振破碎后未经碾压时的路面情况，
图3为210国道K801+130全幅共振完毕
图2210国道K801+130未共振前路面
图3210国道K801+130全幅共振完毕
210国道K801+130共振完后洒水压实，图4为210国道K801+130压实完毕
图4210国道K801+130压实完毕
结束语
共振碎石化技术在我国应用时间不是很长，我国的这方面设计人员的能力和水平参差不齐、技术标准和设计施工规范也不全面。所以我国要进一步提高和完善积累了宝贵的实验数据和工程经验，为我国的水泥路面大规模改造创造条件。
参考文献：
[1] 徐柱杰，凌建明，黄琴龙．旧水泥混凝土路面共振碎石化效果研究[J]．中国公路学报，2008.
[2] 简斌．共振碎石化技术在水泥路面改造工程中的应用[J].黑龙江交通科技，2012 (08)
[3]黄琴龙,庞腾科，王邦国，张博武,王进怀.全浮动共振破碎技术在四川G212线水泥路面改建中的应用.
