公路工程水泥混凝土路面碎石化技術(shù)分析

蔣恩丹+黃雪松

摘 要：碎石化是一種舊水泥混凝土路面破碎處治技術(shù)，在國(guó)外已有將近三十年的發(fā)展歷史。在國(guó)內(nèi)水泥混凝土路面改造中此項(xiàng)技術(shù)得到了廣泛使用。它是利用專用破碎設(shè)備將舊水泥混凝土路面打碎、壓穩(wěn)后直接加鋪瀝青混凝土面層的施工方法。該方法不僅可以徹底解決加鋪層的反射裂縫問(wèn)題，而且具有經(jīng)濟(jì)、實(shí)用和高效的特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞： 公路工程；水泥混凝土路面；碎石化技術(shù)

一、水泥混凝土路面的應(yīng)用現(xiàn)狀

水泥混凝土路面是目前道路工程中所廣泛使用的路面結(jié)構(gòu)類型中的一種，分布極為廣泛。水泥混凝土有其自身的優(yōu)點(diǎn)，如：材料來(lái)源廣泛、施工工藝及設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單、建成初期養(yǎng)護(hù)管理費(fèi)用較低等。水泥混凝土路面雖然有不少優(yōu)點(diǎn)，但是在我國(guó)較高等級(jí)道路上新建路面采用剛性路面結(jié)構(gòu)的越來(lái)越少，對(duì)水泥混凝土路面人們存在著一個(gè)看法，認(rèn)為其破壞后很難修復(fù)或重建。而瀝青混凝土路面則在出現(xiàn)破損或要承擔(dān)未來(lái)更大的交通量時(shí)，可以通過(guò)加鋪來(lái)方便地解決。水泥混凝土路面被認(rèn)為出現(xiàn)損害后難以處理有以下原因：（1）水泥混凝土路面剛度較大，處理起來(lái)比較麻煩；（2）水泥混凝土路面的修補(bǔ)工藝復(fù)雜且耗費(fèi)巨大；（3）水泥混凝土路面上加鋪瀝青混凝土層時(shí)，如果處理不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生反射裂縫；（4）水泥混凝土路面在損害發(fā)生前較難發(fā)現(xiàn)其潛在隱患?；谝陨显?，水泥混凝土路面在新建高等級(jí)公路中所占比例越來(lái)越小。然而，剛性路面作為路面結(jié)構(gòu)主要形式中的一種，有著其不可替代的作用。只要能妥善處理?yè)p害發(fā)生前的防治工作，并對(duì)已發(fā)生病害的板塊進(jìn)行及時(shí)而合理的修補(bǔ)，水泥混凝土路面仍有其特殊的優(yōu)勢(shì)。根據(jù)路面破損的不同程度及路基、土基狀況可以采用不同的路面修復(fù)方法。這些方法包括：局部修補(bǔ)、功能性瀝青罩面（較薄、用于改善行駛性能的加鋪層）、結(jié)合式雙層板、分離式雙層板等。

二、碎石化技術(shù)的類型

1、打裂壓穩(wěn)。打裂壓穩(wěn)是指在舊水泥混凝土路面上施加高能量低頻沖擊外力，使舊水泥混凝土路面板開(kāi)裂而喪失板體性；隨后，用壓實(shí)機(jī)械進(jìn)行碾壓，從而形成穩(wěn)定均勻的結(jié)構(gòu)層。高能量低頻沖擊外力的作用使舊水泥混凝土路面板裂縫不規(guī)則且較細(xì)微，因此，開(kāi)裂的舊水泥混凝土路面層仍有較高的整體剛性，但均勻性稍差，如直接加鋪薄層瀝青混凝土，仍有出現(xiàn)反射裂縫的可能。打裂壓穩(wěn)工藝的代表性機(jī)械有沖擊式壓路機(jī)、鍘刀式?jīng)_擊破碎機(jī)兩種。

2、打碎壓穩(wěn)。打碎壓穩(wěn)是指采用落錘而低頻振動(dòng)等方式使舊水泥混凝土路面碎裂；進(jìn)而，用專用壓實(shí)機(jī)械碾壓形成下粗上細(xì)的碎石結(jié)構(gòu)層。打碎壓穩(wěn)工藝形成的結(jié)構(gòu)層均勻性優(yōu)于打裂壓穩(wěn)工藝形成的結(jié)構(gòu)層的均勻性，但整體剛度明顯低于后者。打碎壓穩(wěn)工藝的代表性機(jī)械有多錘頭沖擊破碎機(jī)、共振式破碎機(jī)等。

3、集料化。集料化是一種最徹底的重建手段，是將舊水泥混凝土路面再生為集料；然后，再用于修筑基層、底基層或墊層。集料化再生利用技術(shù)的主要工藝分為三個(gè)過(guò)程。路面破碎和清運(yùn)：先將舊水泥混凝土路面破碎、挖掘、裝運(yùn)至集料處理場(chǎng)。集料加工：①清篩粘附在水泥混凝土碎塊上的基層材料和泥土。②一級(jí)破碎：一般采用顎式破碎機(jī)（反擊式破碎機(jī)揚(yáng)塵大）將水泥混凝土塊破碎為粒徑為152 mm以下的碎塊，并利用電磁鐵剔除原路面板內(nèi)的鋼筋。③二級(jí)破碎：將粒徑大于76 mm的碎塊循環(huán)破碎，并吸走殘余鋼筋。④分篩：在一級(jí)破碎和二級(jí)破碎過(guò)程中，根據(jù)集料粒徑的要求安裝雙篩網(wǎng)篩分機(jī)，對(duì)小于76 mm粒徑的再生集料進(jìn)行過(guò)篩分級(jí)。再生集料的利用：再生集料主要用于修筑基層（貧混凝土、水泥處治粒料基層的骨料）、底基層（級(jí)配碎石、水泥處治砂礫）和墊層（砂礫）等。

三、公路工程水泥混凝土路面碎石化施工工藝

1、試驗(yàn)段施工

舊水泥混凝土路面破碎質(zhì)量主要受破碎機(jī)械自身參數(shù)設(shè)置、破碎順序、破碎施工方向以及不同基層強(qiáng)度、剛度條件對(duì)破碎機(jī)械調(diào)整要求等的影響，這些因素均對(duì)舊水泥混凝土路面的破碎程度、粒徑大小排列、形成的破碎面方向、破碎深度等產(chǎn)生影響。因此，在正式的大規(guī)模破碎化施工前有必要進(jìn)行試破碎，即設(shè)置試驗(yàn)段，通過(guò)試驗(yàn)段的試破碎進(jìn)行破碎機(jī)械參數(shù)的調(diào)試和施工組織措施，以達(dá)到規(guī)定的粒徑和強(qiáng)度要求。

在有代表性的路段選擇至少長(zhǎng)50m、寬4m（或最少一個(gè)車(chē)道）的路面作為試驗(yàn)段。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般取落錘高度為1.1～1.2m，落錘間距為10cm，逐級(jí)調(diào)整破碎參數(shù)對(duì)路面進(jìn)行破碎，目測(cè)破碎效果，當(dāng)碎石化后的路表呈鱗片狀時(shí)，表明碎石化的效果能夠滿足規(guī)定的要求，記錄此時(shí)采用的破碎參數(shù)。

2、試坑

為了確保路面被破碎成規(guī)定的尺寸，在試驗(yàn)段內(nèi)隨機(jī)選取2個(gè)獨(dú)立的位置分別開(kāi)挖1m2的試坑，試坑的選擇應(yīng)避開(kāi)有橫向接縫或工作縫的位置。試坑應(yīng)開(kāi)挖至基層，以在全深度范圍內(nèi)檢查碎石化后的顆粒是否在規(guī)定的粒徑范圍內(nèi)。如果破碎的混凝土路面粒徑?jīng)]有達(dá)到要求，那么設(shè)備控制參數(shù)必須進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，并相應(yīng)增加試驗(yàn)段，循環(huán)上一個(gè)過(guò)程，直至要求得到滿足，并記錄符合要求的MHB碎石化參數(shù)以備查，在正常碎石化施工過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)路面實(shí)際狀況對(duì)破碎參數(shù)不斷做出微小的調(diào)整。當(dāng)需要對(duì)參數(shù)作出較大調(diào)整時(shí)，應(yīng)及時(shí)通知監(jiān)理工程師和現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員。

3、MHB破碎

一般情況下，MHB應(yīng)先破碎路面兩側(cè)的行車(chē)道，然后破碎中部的行車(chē)道，即破碎的順序?yàn)橛蓛蓚?cè)向中間逐步進(jìn)行。在破碎路肩時(shí)應(yīng)適當(dāng)降低錘頭高度，減小落錘間距，即保證破碎效果，又不至于破碎功較大而造成碎石化過(guò)度。兩幅破碎一般要保證10cm左右的搭接破碎寬度。機(jī)械施工過(guò)程中要靈活調(diào)整速度、落錘高度、頻率等，盡量達(dá)到破碎均勻。

在一些特殊路段，建議采用打裂等其它手段進(jìn)行混凝土路面的預(yù)裂，以確保碎石化能夠達(dá)到預(yù)期的效果。預(yù)裂后，根據(jù)情況進(jìn)行試驗(yàn)段施工，重新確定碎石化破碎的施工參數(shù)。

4、軟弱基層或路基的處理

對(duì)于在碎石化施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的部分軟弱基層或路基，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行開(kāi)挖回填處理。首先對(duì)全線水泥路面進(jìn)行碎石化并采用Z型壓路機(jī)碾壓以后，再將存在軟弱基層的水泥板塊挖除，并對(duì)其下軟弱基層進(jìn)行開(kāi)挖，開(kāi)挖后基層采用C15素砼回填至水泥板底面高程，然后再采用水穩(wěn)碎石回填至水泥板頂面標(biāo)高，進(jìn)行適當(dāng)?shù)臄備伜蛪簩?shí)，為保證壓實(shí)效果，最小控制尺寸不小于車(chē)道寬和1.2m長(zhǎng)。

5、凹處回填

路面碎石化后表面小面積凹處在壓實(shí)前可以用密級(jí)配碎石回填，要求回填碎石最小粒徑為13.2mm，且粒徑大于26.5mm的比例不應(yīng)小于70%。

6、原有填縫料及外露鋼筋的清除

在鋪筑之前，所有松散的填縫料、脹縫材料、切割移除暴露在外的加強(qiáng)鋼筋或其它類似物應(yīng)進(jìn)行清除，如需要，應(yīng)填充以級(jí)配碎石粒料。

7、壓實(shí)

壓實(shí)的作用主要是將破碎的路面的扁平顆粒進(jìn)一步的破碎，同時(shí)穩(wěn)固下層塊料，為新鋪筑的水穩(wěn)及瀝青面層提供一個(gè)平整的表面。破碎后的路面應(yīng)采用Z型壓路機(jī)和單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)，碾壓遍數(shù)建議1～2遍，壓路機(jī)進(jìn)行速度不宜超過(guò)5km/h，要求Z型壓路機(jī)的噸位在16噸及16噸以上。在路面綜合強(qiáng)度過(guò)高或過(guò)低的路段應(yīng)避免過(guò)度壓實(shí)，以防造成表面粒徑過(guò)小或?qū)⑺槭瘜訅喝牖鶎印?/p>

8、乳化瀝青透層

為使表面較松散的粒料有一定的結(jié)合力，同時(shí)具有一定的防水性能，建議采用慢裂改性乳化瀝青做透層，用量宜控制在2.5～3kg/m2。乳化瀝青透層表面再撒布適量石屑后進(jìn)行光輪靜壓，石屑用量以不粘輪為標(biāo)準(zhǔn)。碎石化和非碎石化混凝土路面接縫應(yīng)考慮相應(yīng)的過(guò)渡措施，如在接縫處設(shè)置高性能聚酯布等。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，水泥混凝土路面碎石化技術(shù)是一種重要的水泥混凝土路面原位破碎利用技術(shù)。作為一項(xiàng)新技術(shù)，其能徹底解決反射裂縫問(wèn)題，具有環(huán)保、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，但它是對(duì)原路面的破壞性處理方式，在應(yīng)用過(guò)程中需結(jié)合工程實(shí)際情況靈活采用?！?/p>

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