MHB碎石化技術探究

□文/賀志雄 虞金金 張冠濤

□虞金金、張冠濤/天津城建設計院有限公司。

MHB碎石化技術探究

□文/賀志雄 虞金金 張冠濤

MHB碎石化是一種先進的舊水泥路面破碎處理技術，該技術可以解決舊路板底脫空和裂縫對加鋪層的影響問題且具有經濟、環保等特點。文章介紹了MHB碎石化技術的基本原理、特點、強度形成機理、應用條件、施工設備、施工要點等。

水泥混凝土路面；碎石化；脫空；裂縫

我國20世紀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。碎石化技術是一種舊水泥路面原位再生利用技術，該技術于1986年起源于美國，我國于2002年首次從國外引進多錘頭設備和碎石化技術并在多條道路大修中應用且效果明顯，其技術已基本成熟。國內外的實踐證明：碎石化技術是目前舊水泥混凝土路面維修改造最好的技術之一。

1 碎石化技術及碎石化后強度產生機理

1.1 碎石化技術原理

MHB碎石化技術是通過專用設備對舊水泥混凝土路面進行均勻沖擊、破碎、壓實，在損失一部分結構強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，從而徹底解決反射裂縫，為加鋪面層提供堅實、安全的基礎。

1.2 碎石化技術的特點

與破裂壓穩、打裂壓穩等破碎技術相比較，碎石化技術具有以下特點：

1）能夠有效解決舊路脫空和加鋪層的反射裂縫問題；

2）破碎效率較高，可以半幅施工，施工周期短，對正常交通影響較小；

3）原位利用再生，節約工程費用且環保無污染；

4）破碎后的舊水泥路面性能比同厚度的級配碎石好，可直接作新路的基層；

5）破碎寬度可以根據具體路況進行調整，可以避讓一些重要建筑物；

6）其錘擊功可根據舊路具體情況通過落錘高度和落錘間距隨時調節。

1.3 舊水泥路面碎石化后強度形成機理

舊水泥路面經過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

各層強度形成機理分析如下。

1）表面層破碎顆粒細小松散，在經Z型壓路機碾壓后，松散顆粒被壓密，形成嵌擠層，再通過灑布透層油，形成粘聚力和內摩擦角較大的混合料，強度較高。

2）碎石化層上部強度主要來源于：

（1）破碎后碎石間的嵌擠；

（2）碎石在破碎過程中，由于碎石間產生空隙而使得體積增大，經壓實后，產生預壓應力，使材料強度進一步提高。

3）碎石化層下部是“裂而不碎，契合良好，聯鎖咬合”的塊體結構，由于具有良好的拱效應，其強度主要來源于面板的強度和塊體間的相互咬合作用。

2 碎石化技術適用范圍

舊混凝土路面有下面一種或幾種類型的損壞時，可以考慮采用現場碎石化處理方法。

1）功能性罩面上出現大量反射裂縫（接縫處、縱橫及不規則裂縫處和修補）。

2）大量板底脫空、翻漿和角隅破壞，超過20%的接縫需要修補。

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

4）基層出現較為嚴重的堿集料反應，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33cm且路基CBR＞7。

3 碎石化技術設備

3.1 破碎設備

目前碎石化技術設備主要有MHB型破碎設備和共振型破碎設備。見圖2和圖3。

圖2 MHB型重錘破碎機械

圖3 共振型破碎機械

MHB是一種多錘頭破碎設備，它利用設備所攜帶的多個重錘下落時的重力對舊水泥混凝土路面板進行錘擊，MHB具有橡膠輪胎，以柴油機作為動力源，錘重為454～544.8kg，一般有6對或8對，重錘下落時可產生1.38～11.1kJ的沖擊能量。

共振型破碎設備是由凸輪轉動產生的偏心力在與路面接觸處產生高頻低幅的振動進行破碎的，其破碎能力大部分被水泥板塊所吸收，產生的顆粒粒徑相比MHB型設備要小，但其破碎寬度也較小。

3.2 專用的壓實設備

Z型鋼輪壓路機為單鋼輪振動壓路機，鋼輪外包Z型鋼箍并通過螺栓固定在壓實輪表面。見圖4。

圖4 Z形壓路機

這種條紋在碾壓時保證顆粒不至于向外擠出；對表面顆粒補充破碎，為基層提供平整的面。

4 碎石化施工

4.1 準備工作

1）碎石化實施前路況調查與檢測，主要包括基本狀況、歷史數據和技術參數3個方面。

2）移除瀝青表面修補材料，暴露的加強鋼筋要切割移除。

3）在進行碎石化前至少兩周設置排水設施。

4）對沿線需要保護的構造物做出明確標識，防止這些構造物因碎石化施工而造成破壞。

5）提前制定施工區段的交通管制及分流方案，保證施工區的交通安全。

6）在破碎之前修復軟弱基層和底基層，對存在其他缺陷的路段應特殊處理。

7）其他如上跨構造物凈空的測量以及高程控制點的設置等也應注意。

4.2 試驗段施工

1）選擇≮200m的代表性路段作為試驗段，以驗證施工方案的可行性。

2）任意選取兩個獨立的位置開挖＞1m×1m的試坑，以檢查碎石化后的粒徑是否滿足表1的要求，滿足要求時記錄設備參數；如不滿足，須調施工參數，至滿足要求為止。

表1 碎石化后的檢查驗收標準

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）碎石化施工質量控制

（1）應從外車道向內車道順序破碎。

（2）為避免造成過度破碎，在面層較薄時應適當降低外側錘頭高度。

（3）兩幅破碎要有一定的搭接破碎寬度，一般為10 cm左右。

（4）施工過程中應根據舊路的強度差異隨時優化調整破碎參數，盡量達到破碎均勻。

（5）應做好破碎區的交通疏導，破碎后路段均不得開放交通。

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

4.4 碎石化后表層處置

1）壓實。Z型壓路機壓實1～2遍，光輪壓路機振動壓實2～3遍，以便將表層的扁平狀顆粒進一步破碎，也可以使下層穩固，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合力，應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靜壓1～2遍。

5 結語

碎石化技術是一種舊水泥路面原位再生利用技術，它能夠節約資源和運輸費用、減少浪費，是舊水泥混凝土路面大修的理想方法，在我國有較好地應用前景。

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U418

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1008-3197（2011）04-32-02

2011-04-07

賀志雄/男，1975年出生，工程師，天津市南港工業區開發有限公司，從事市政道路交通研究工作。

□虞金金、張冠濤/天津城建設計院有限公司。