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四川射洪县三种旧混凝土路面破碎改造技术对比

2019-05-14 混凝土破碎 497 次 0 评论

四川射洪县三种旧混凝土路面破碎改造技术对比

由以上介绍可以看到,打裂压稳、碎石化技术这两项旧水泥混凝土路面改造技术原理与冲击碾压破碎是不同,以下分别从技术原理、施工功效、加铺路面结构等方面对其进行对比。

一、技术原理对比

打裂和压稳是把旧的水泥混凝土板打成微裂的小块,打裂的缝宽只是很小的裂缝,因此也叫“发裂”,将旧水泥板打成发裂后,接着就压实,铺一层沥青混凝土整平层,然后喷上沥青粘接层,再加铺土工布,最后才铺沥青混凝土面层。

冲击碾压改建工艺与打裂-压稳工艺的不同点不仅在于打裂后的旧水泥混凝土路面裂纹深度要增加,打裂的旧路面的板块要小,而且冲击碾压还具有冲击能量大影响深度深,对旧路基和基层还具有补充压实的作用等特点。冲击碾压设备破碎后水泥混凝土路面出现竖向贯穿板厚的裂缝,相当于将水泥板破碎成多个小的水泥岩块。

碎石化改造技术原理则是通过对水泥混凝土路面进行均匀地冲击、破碎、压实,在损失一部分结构强度和整体性的情况下,把水泥混凝土路面在温度、湿度变化和荷载作用下的位移降低到沥青混凝土面层可以允许的范围内,从而彻底解决反射裂缝。碎石化技术提供了一个非常柔性的基层结构,避免旧的混凝土板块边角沉降和块板裂缝对面层的应力影响,这样就最大限度地减少了涉及到覆层材料(新铺混凝土或沥青道路面层)的反射裂缝和其他破坏,同时在一定程度上改善了路面性能指标;碎石化破碎后颗粒粒径在不同深度处是不同的,上部板块破碎成粒径更小的颗粒,而下面部分粒径则较大,破碎后形成的裂纹不是竖向贯穿,这样水泥混凝土板块碎裂后除表面局部厚度范围(小于2cm)外在其原位形成了裂而不碎的嵌挤效果。

冲击碾压与MHB碎石化技术工作设备的破碎基本方法都是通过重力冲击起作用但作用方式不同,相对而言,冲击碾压设备的作用间距较长,碎石化设备的破碎作用点分布均匀而密集。实际施工中,冲击碾压设备需在水泥混凝土路面行驶多次,以达到对其进行均匀冲击的效果,而MHB类设备则是一次破碎完成。冲击碾压改建工艺与碎石化技术工艺的最大不同点在于被打裂的旧路面碴块仍然保持混凝土路面板块的结构性强度。冲击碾压改建冲击能量大还能对路基进行补充压实,具有消除旧路面结构性病害的特点。

二、施工功效对比

从施工的工效对比来看,冲击碾压改建施工时其冲压机的拖拉速度为7~12km/h,而要使板块达到破碎要求,需要来回冲压15~20遍,破碎速度为200~300m/h。冲压结束后再用轮胎压路机进行压实。打裂压稳施工所用门式冲击锤冲压,冲压1次即可完成破碎,故破碎效率比较高,其破碎速度约为400~500m/h。多锤头破碎机的破碎速度为150~300m/h。上述3种破碎处理方法,在破碎后或用轮胎压路机进行压实,或用Z字形压路机进行压实。

要完成全部施工,对于冲击碾压破碎,由于需要在破碎后上面先加铺20~25cm厚的半刚性基层,则整个施工周期比较长。采用多锤头破碎技术,则可以直接加铺沥青面层,因而整个施工周期较短,湖州104国道壕溪路段2km“白改黑”试验路段施工,前后仅花了10天时间,故

工效高、速度快,社会效益也高。

从施工对周围环境的影响来看,采用多锤头碎石化技术,由于施工速度快时间短,对交通和周围居民的干扰影响小。因直接加铺2~15cm沥青面层,路面标高增加不多,对沿线的排水影响较小,这在经过居民区时显得非常重要。同时由于其锤头质量仅650kg,锤击时产生的振动不大,对沿线的民房等建筑物没有影响。打裂压稳机械施工时,机械的冲击锤质量达5t,因而对地面的冲击力很大,影响沿线民房等建筑物。采用冲击压稳施工时,多边形压路机要来回冲击压实15~20次,不仅持续时间长,而且冲击力又大,对沿线建筑物有较大影响,故要求建筑物要有一定的安全距离。

采用冲击碾压破碎要加铺15~25cm半刚性基层,再加上面层,故标高抬高达40cm左右,影响原地面排水系统。相比之下,采用多锤头施工对道路周边环境的影响小,因此特别适合通过城镇道路的混凝土路面改造。

三、施工费用对比]

由于受建设资金的限制,旧混凝土路面“白改黑”改造的费用,往往是影响选择板块处理技术方法的主要因素。

上述几种板块破碎处理方法,因所消耗的功能不同,以及受市场因素的影响,目前所需的费用有较大的差别。

如果以单位面积计算,冲击压稳机械作业,其费用约为5~8元/m2。

打裂压稳机械作业,其费用约为12元/m2。

多锤头破碎作业的费用为14~18元/m2,与其他两种机械作业费用相比约多出6~8元/m2。加铺半刚性基层的费用平均每1cm厚度约7元/m2,加铺20~25cm厚半刚性基层则需费用20~25元/m2。

加铺沥青面层的费用,平均每1cm厚度约7元/m2。

采用多锤头碎石化技术,沥青面层厚度比其他两种方法厚约3~5cm,相应增加费用21~35元/m2。

根据以上估算,碎石化技术与其他破碎技术相比较,“白改黑”的费用约要多6~15元/m2,平均增加10元/m2。若改造9m宽的二级公路,每公里则要多支出费用9万元。

多锤头碎石化技术虽然所需费用较高,但具有防治反射效果好,施工速度快,工效高,对环境影响小等优点,特别在居民聚居区,相比冲击压实影响范围小,更显适用性。因而应根据工程的具体情况加以选择。

四、加铺路面结构的效果评价

目前我国在对路面破碎化改造后,针对不同的破碎化工艺,一般有以下几种加铺路面结构方式:

(1)打裂压稳+20~25cm半刚性基层+10~13cm沥青面层;

(2)打裂压稳+10~13cm沥青面层;

(3)冲击破碎压稳+15~25cm半刚性基层+24~26cm水泥混凝土面层;

(4)冲击破碎压稳+20~25cm半刚性基层+10~13cm沥青面层;

(5)碎石化+大于15cm的沥青面层。

有些地方在采用“白改黑”面层时,为提高防止半刚性基层可能出现反射裂缝,还在半刚性基层上加铺自粘式土工玻纤格栅。对于碎石化处理技术,按照美国介绍则无须加铺基层,而可以直接加铺沥青面层,但沥青层的厚度至少应在15cm以上,否则可能会出现强度不够而引起面层破坏。

在使用加铺水泥路面结构时,冲击碾压过后的旧水泥混凝土面板只能用作底基层或垫层。福建省近几年在工程实践中对旧水泥混凝土路面冲击破碎后是作为垫层用,通过填隙碎石调平后加铺15cm水泥稳定砂砾(碎石)作基层,然后加铺24cm的水泥混凝土板。大大加强了地基刚度,使用效果良好。

在目前我国采用不同的破碎化改造工艺,加铺不同路面结构时,无论加铺半刚性基层或者直接加铺沥青面层,根据路面力学强度计算确定加铺层厚度的理论研究还不足,而主要还是依据现有经验确定的,所定加铺层厚度缺乏理论依据。但从各个地区反映出来的路面使用效果来看,各地路面使用情况良好。

但客观的讲,不能基于以上国内路面结构加铺后几年的结果就下定论。实际上还需要经过长期使用性能的观察才能说明问题。美国在碎石化处理开发之前,就有了断裂压稳(break and seat,B/S)和打裂压稳(crack and seat,C/S)两种将混凝土路面板块人为分割成较小板块的施工方法。这两种方法是基于将板块变小,使板块移动所产生的应力足够变小,不足以造成加铺沥青面层产生裂缝。但是实际的效果并不理想[]。

而碎石化技术是考虑把这种板块移动彻底破坏消除,使其作为一种基层材料,将整个旧有板块变成更加稳定的路面底基层,从而达到彻底根除反射裂纹的目的。但目前美国各州的设计指导或规范仍在不断修订完善中。各州的规范也不尽相同。例如破碎后碎块尺寸,威斯康辛州交通厅要求破碎后的水泥路面板块粒径是上层大约5cm,中层7.5cm,底层不超过22.5cm。堪萨斯州要求至少80%碎块尺寸小于30cm,小于15cm的碎块应少于5%不可以有任何单一的碎块尺寸大于38cm[]。

美国全国迄今为止已有一多半的州作了总共大约200个碎石化处理的项目。目前仍在不断研究和总结经验中。例如爱荷华州政府就建立了为期三年的到2004年9月结束的碎石化研究项目。美国也有因为工程前期评估不足,不当地使用了这一技术,或因加铺层设计不当或施工不当而造成的问题。例如密执安州对所作的碎石化处理项目进行了评估总结。有大约47%~67%的5年新的碎石化处理沥青加铺层路面需要维修,有大约67%~87%的5年新的混凝土加铺层需要维修[]。

因此,可以看到随着破碎化改建技术在我国的进一步推广,还需要进一步加强研究和效果观察,达到质量和经济的最优化。


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