MHB碎石化技術(shù)探究

□文/賀志雄 虞金金 張冠濤

□虞金金、張冠濤/天津城建設(shè)計(jì)院有限公司。

MHB碎石化技術(shù)探究

□文/賀志雄 虞金金 張冠濤

MHB碎石化是一種先進(jìn)的舊水泥路面破碎處理技術(shù)，該技術(shù)可以解決舊路板底脫空和裂縫對(duì)加鋪層的影響問(wèn)題且具有經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等特點(diǎn)。文章介紹了MHB碎石化技術(shù)的基本原理、特點(diǎn)、強(qiáng)度形成機(jī)理、應(yīng)用條件、施工設(shè)備、施工要點(diǎn)等。

水泥混凝土路面；碎石化；脫空；裂縫

我國(guó)20世紀(jì)80～90年代修建的水泥混凝土路面已接近使用末期，大量道路急需維修改造。碎石化技術(shù)是一種舊水泥路面原位再生利用技術(shù)，該技術(shù)于1986年起源于美國(guó)，我國(guó)于2002年首次從國(guó)外引進(jìn)多錘頭設(shè)備和碎石化技術(shù)并在多條道路大修中應(yīng)用且效果明顯，其技術(shù)已基本成熟。國(guó)內(nèi)外的實(shí)踐證明：碎石化技術(shù)是目前舊水泥混凝土路面維修改造最好的技術(shù)之一。

1 碎石化技術(shù)及碎石化后強(qiáng)度產(chǎn)生機(jī)理

1.1 碎石化技術(shù)原理

MHB碎石化技術(shù)是通過(guò)專用設(shè)備對(duì)舊水泥混凝土路面進(jìn)行均勻沖擊、破碎、壓實(shí)，在損失一部分結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和整體性的情況下，把混凝土路面在溫度、濕度變化和荷載作用下的位移降低到新鋪路面可以允許的范圍內(nèi)，從而徹底解決反射裂縫，為加鋪面層提供堅(jiān)實(shí)、安全的基礎(chǔ)。

1.2 碎石化技術(shù)的特點(diǎn)

與破裂壓穩(wěn)、打裂壓穩(wěn)等破碎技術(shù)相比較，碎石化技術(shù)具有以下特點(diǎn)：

1）能夠有效解決舊路脫空和加鋪層的反射裂縫問(wèn)題；

2）破碎效率較高，可以半幅施工，施工周期短，對(duì)正常交通影響較?。?/p>

3）原位利用再生，節(jié)約工程費(fèi)用且環(huán)保無(wú)污染；

4）破碎后的舊水泥路面性能比同厚度的級(jí)配碎石好，可直接作新路的基層；

5）破碎寬度可以根據(jù)具體路況進(jìn)行調(diào)整，可以避讓一些重要建筑物；

6）其錘擊功可根據(jù)舊路具體情況通過(guò)落錘高度和落錘間距隨時(shí)調(diào)節(jié)。

1.3 舊水泥路面碎石化后強(qiáng)度形成機(jī)理

舊水泥路面經(jīng)過(guò)碎石化后可以分為松散層（厚約2～5cm）、碎石化層上部（厚約10cm）和碎石化層下部（厚約 10cm），見圖 1。

圖1 舊水泥混凝土路面碎石化后粒徑分層

各層強(qiáng)度形成機(jī)理分析如下。

1）表面層破碎顆粒細(xì)小松散，在經(jīng)Z型壓路機(jī)碾壓后，松散顆粒被壓密，形成嵌擠層，再通過(guò)灑布透層油，形成粘聚力和內(nèi)摩擦角較大的混合料，強(qiáng)度較高。

2）碎石化層上部強(qiáng)度主要來(lái)源于：

（1）破碎后碎石間的嵌擠；

（2）碎石在破碎過(guò)程中，由于碎石間產(chǎn)生空隙而使得體積增大，經(jīng)壓實(shí)后，產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力，使材料強(qiáng)度進(jìn)一步提高。

3）碎石化層下部是“裂而不碎，契合良好，聯(lián)鎖咬合”的塊體結(jié)構(gòu)，由于具有良好的拱效應(yīng)，其強(qiáng)度主要來(lái)源于面板的強(qiáng)度和塊體間的相互咬合作用。

2 碎石化技術(shù)適用范圍

舊混凝土路面有下面一種或幾種類型的損壞時(shí)，可以考慮采用現(xiàn)場(chǎng)碎石化處理方法。

1）功能性罩面上出現(xiàn)大量反射裂縫（接縫處、縱橫及不規(guī)則裂縫處和修補(bǔ)）。

2）大量板底脫空、翻漿和角隅破壞，超過(guò)20%的接縫需要修補(bǔ)。

3）面板超過(guò)25%的開裂，路面超過(guò)20%的已經(jīng)修補(bǔ)或需要修補(bǔ)、路面超過(guò)10%的需要挖出重鋪。

4）基層出現(xiàn)較為嚴(yán)重的堿集料反應(yīng)，需要加鋪罩面或重建。

5）原水泥路面基層與面層總厚度超過(guò)33cm且路基CBR＞7。

3 碎石化技術(shù)設(shè)備

3.1 破碎設(shè)備

目前碎石化技術(shù)設(shè)備主要有MHB型破碎設(shè)備和共振型破碎設(shè)備。見圖2和圖3。

圖2 MHB型重錘破碎機(jī)械

圖3 共振型破碎機(jī)械

MHB是一種多錘頭破碎設(shè)備，它利用設(shè)備所攜帶的多個(gè)重錘下落時(shí)的重力對(duì)舊水泥混凝土路面板進(jìn)行錘擊，MHB具有橡膠輪胎，以柴油機(jī)作為動(dòng)力源，錘重為454～544.8kg，一般有6對(duì)或8對(duì)，重錘下落時(shí)可產(chǎn)生1.38～11.1kJ的沖擊能量。

共振型破碎設(shè)備是由凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的偏心力在與路面接觸處產(chǎn)生高頻低幅的振動(dòng)進(jìn)行破碎的，其破碎能力大部分被水泥板塊所吸收，產(chǎn)生的顆粒粒徑相比MHB型設(shè)備要小，但其破碎寬度也較小。

3.2 專用的壓實(shí)設(shè)備

Z型鋼輪壓路機(jī)為單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)，鋼輪外包Z型鋼箍并通過(guò)螺栓固定在壓實(shí)輪表面。見圖4。

圖4 Z形壓路機(jī)

這種條紋在碾壓時(shí)保證顆粒不至于向外擠出；對(duì)表面顆粒補(bǔ)充破碎，為基層提供平整的面。

4 碎石化施工

4.1 準(zhǔn)備工作

1）碎石化實(shí)施前路況調(diào)查與檢測(cè)，主要包括基本狀況、歷史數(shù)據(jù)和技術(shù)參數(shù)3個(gè)方面。

2）移除瀝青表面修補(bǔ)材料，暴露的加強(qiáng)鋼筋要切割移除。

3）在進(jìn)行碎石化前至少兩周設(shè)置排水設(shè)施。

4）對(duì)沿線需要保護(hù)的構(gòu)造物做出明確標(biāo)識(shí)，防止這些構(gòu)造物因碎石化施工而造成破壞。

5）提前制定施工區(qū)段的交通管制及分流方案，保證施工區(qū)的交通安全。

6）在破碎之前修復(fù)軟弱基層和底基層，對(duì)存在其他缺陷的路段應(yīng)特殊處理。

7）其他如上跨構(gòu)造物凈空的測(cè)量以及高程控制點(diǎn)的設(shè)置等也應(yīng)注意。

4.2 試驗(yàn)段施工

1）選擇≮200m的代表性路段作為試驗(yàn)段，以驗(yàn)證施工方案的可行性。

2）任意選取兩個(gè)獨(dú)立的位置開挖＞1m×1m的試坑，以檢查碎石化后的粒徑是否滿足表1的要求，滿足要求時(shí)記錄設(shè)備參數(shù)；如不滿足，須調(diào)施工參數(shù)，至滿足要求為止。

表1 碎石化后的檢查驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

4.3 碎石化施工工藝流程及要求

1）主要工藝流程見圖5。

圖5 工藝流程

2）碎石化施工質(zhì)量控制

（1）應(yīng)從外車道向內(nèi)車道順序破碎。

（2）為避免造成過(guò)度破碎，在面層較薄時(shí)應(yīng)適當(dāng)降低外側(cè)錘頭高度。

（3）兩幅破碎要有一定的搭接破碎寬度，一般為10 cm左右。

（4）施工過(guò)程中應(yīng)根據(jù)舊路的強(qiáng)度差異隨時(shí)優(yōu)化調(diào)整破碎參數(shù)，盡量達(dá)到破碎均勻。

（5）應(yīng)做好破碎區(qū)的交通疏導(dǎo)，破碎后路段均不得開放交通。

（6）根據(jù)凹處的大小和深度選擇適合材料（如級(jí)配碎石）找平，保證較好的平整度。

4.4 碎石化后表層處置

1）壓實(shí)。Z型壓路機(jī)壓實(shí)1～2遍，光輪壓路機(jī)振動(dòng)壓實(shí)2～3遍，以便將表層的扁平狀顆粒進(jìn)一步破碎，也可以使下層穩(wěn)固，使碎石化層表面平整。

2）撒布乳化瀝青透層油。為增加表面松散粒料間的結(jié)合力，應(yīng)在破碎后的表面灑布慢裂乳化瀝青透層油，按2.5～3.0kg/m2的用量撒布50%的慢裂乳化瀝青，滲透深度≥3cm，然后撒布適量S10石屑并用光輪壓路機(jī)靜壓1～2遍。

5 結(jié)語(yǔ)

碎石化技術(shù)是一種舊水泥路面原位再生利用技術(shù)，它能夠節(jié)約資源和運(yùn)輸費(fèi)用、減少浪費(fèi)，是舊水泥混凝土路面大修的理想方法，在我國(guó)有較好地應(yīng)用前景。

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1008-3197（2011）04-32-02

2011-04-07

賀志雄/男，1975年出生，工程師，天津市南港工業(yè)區(qū)開發(fā)有限公司，從事市政道路交通研究工作。

□虞金金、張冠濤/天津城建設(shè)計(jì)院有限公司。