碎石化改造技術(shù)在舊水泥路面修復(fù)中的應(yīng)用淺析

摘要：為相應(yīng)黨中央建設(shè)節(jié)約型社會(huì)，做到可持續(xù)發(fā)展，各種路面再生利用技術(shù)陸續(xù)出現(xiàn);其中，碎石化技術(shù)就是一種行之有效的針對(duì)水泥路面養(yǎng)護(hù)維修和再生利用的新技術(shù)。將原有的舊水泥混凝土路面通過(guò)專用設(shè)備碎石化后作為基層或下面層，其上再加鋪一層瀝青面層，從而達(dá)到恢復(fù)路面性能的目的。碎石化技術(shù)可以充分利用原有路面結(jié)構(gòu)材料，最大限度減少對(duì)環(huán)境的影響，并且最大限度的減少了路面在后期使用過(guò)程中可能出現(xiàn)的反射裂縫。本文依托舊水泥混凝土路面的養(yǎng)護(hù)維修及再生利用項(xiàng)目，針對(duì)舊水泥混凝土路面典型病害及形成原因進(jìn)行探討，重點(diǎn)對(duì)碎石化技術(shù)的適用性及施工工藝和難點(diǎn)進(jìn)行剖析。

關(guān)鍵詞：水泥路面 維修 碎石化 技術(shù)

所謂碎石化技術(shù)，就是將水泥混凝土路面破碎成一般小于38厘米混凝土塊，用以限制在新鋪的水泥砼路面上出現(xiàn)反射裂縫。碎石化是針對(duì)舊水泥混凝土路面大面積破壞已喪失了整體承載能力，并且通過(guò)局部的挖除、壓漿等處治方式已不能恢復(fù)其使用功能，或已不能達(dá)到結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求的情況下，為了解決通常情況下的加鋪方式存在反射裂縫等問(wèn)題，而對(duì)舊水泥混凝土板塊采用的一種最終處理方法。碎石化一般是利用特殊的施工機(jī)械(如多錘頭水泥路面破碎機(jī))，在對(duì)局部破壞嚴(yán)重的基層進(jìn)行處治后，將舊水泥混凝土板塊破碎成較小的粒徑(底部不超過(guò)37.5cm，中間不超過(guò)22.5cm，表面不超過(guò)7.5cm)，碾壓后作為新路面結(jié)構(gòu)，基層或底基層，然后再加鋪新的路面結(jié)構(gòu)。清連高速化改造工程，全程12km。舊路面采取碎石化改造，全線舊面板出現(xiàn)唧泥、斷裂、沉陷等質(zhì)量病害，若不進(jìn)行處理，新鋪?lái)怕访鎸⑹苡绊懨娑霈F(xiàn)反射裂縫，造成路面工程施工存在質(zhì)量缺陷。

一、碎石化技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域

在我國(guó)，有近1/3的高速公路為水泥路面，有近80%的縣鄉(xiāng)道路為水泥路面，隨著使用年限的增長(zhǎng)，部分水泥路面相繼出現(xiàn)開(kāi)裂、斷板、錯(cuò)臺(tái)等病害，嚴(yán)重影響了路面行車安全和通行性能，水泥路面一旦出現(xiàn)斷板，其維修難度較大，往往不得不采取“開(kāi)膛破肚”的方式進(jìn)行面層和基層的徹底翻修，不僅造成交通擁堵，還造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，社會(huì)影響及其不好。為了對(duì)舊水泥路面進(jìn)行改造，改善其行車舒適性，提高其路面通行能力，采用“白改黑”，即在舊水泥混凝土路面上加鋪瀝青面層是針對(duì)水泥混凝土路面改建的最有效措施，目前被國(guó)內(nèi)各地區(qū)廣泛采用。對(duì)于舊水泥混凝土路面改建為瀝青路面所要解決的主要問(wèn)題是防止舊砼面板的溫濕變形、翹曲應(yīng)力上傳至瀝青面層而引起開(kāi)裂，導(dǎo)致瀝青路面的使用壽命縮短。而碎石化技術(shù)即先把砼板的予以破碎，達(dá)到一定尺寸后，形成相互嵌擠的碎石化結(jié)構(gòu)層，類似于級(jí)配碎石層，碎石化結(jié)構(gòu)層能夠最大限度的吸收路面結(jié)構(gòu)層應(yīng)力，從而有效避免了應(yīng)力集中現(xiàn)象，最大限度的減少了反射裂縫出現(xiàn)的可能。所以說(shuō)，碎石化技術(shù)從“根源”上解決了加鋪瀝青層反射裂縫的問(wèn)題。

由于碎石化技術(shù)具有以上優(yōu)勢(shì)，因此，在舊水泥路面維修改造和“白改黑”工程中得到廣泛的應(yīng)用。

二、常用水泥路面板破碎技術(shù)比較

目前，針對(duì)舊水泥混凝土路面的處治技術(shù)有沖擊壓實(shí)、打裂壓穩(wěn)和碎石化三種。各種措施的對(duì)比分析如下:沖擊壓實(shí)技術(shù)是以藍(lán)派斷裂穩(wěn)固處理舊砼路面的“五棱形”設(shè)備為代表，其工藝原理為通過(guò)牽引機(jī)車拖動(dòng)非圓形壓實(shí)輪(正五邊形為主)以一定的速度行走，通過(guò)壓實(shí)輪的棱角和帶肋鋼筋達(dá)到對(duì)砼路面的高沖擊壓實(shí)及揉搓，以便促使砼路面的斷裂，然后穩(wěn)固的目的，通過(guò)一定的壓實(shí)遍數(shù)，鋼凸形輪使舊砼路面先產(chǎn)生橫向裂縫，并逐漸延伸產(chǎn)生縱向裂縫，使舊砼板形成相互嵌擠的路面結(jié)構(gòu)層，但板最終破裂的尺寸并不是非常理想(幾何尺寸一般控制在 50-70cm為限)，對(duì)上覆瀝青層的應(yīng)力吸收效果不是最佳尺寸，路面使用時(shí)間長(zhǎng)后仍然會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中的現(xiàn)象，延長(zhǎng)路面使用壽命效果不佳;打裂壓穩(wěn)所采用的破碎設(shè)備為門式剪刀破碎機(jī)，其門式?jīng)_擊錘的重量在5t以上，寬度約有 214m寬，沖擊錘提升到一定高度后(高度一般依砼路面厚度而定)，自由下落產(chǎn)生巨大的沖擊力將舊砼路面橫向打裂，再通過(guò)振動(dòng)壓路機(jī)碾壓使舊路面產(chǎn)生縱裂并穩(wěn)固，其最終效果是 75%的面板不規(guī)則開(kāi)裂，尺寸控制在0.4~0.6m范圍內(nèi)。但是整個(gè)面板的開(kāi)裂情況并不均勻。實(shí)踐表明該方法延長(zhǎng)路面使用壽命也有限。

碎石化技術(shù)是采用多錘頭破碎機(jī)(MHB)和共振式破碎機(jī)最終改變舊砼路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和模量，該設(shè)備能最終使舊砼路面結(jié)構(gòu)的下層形成37.5cm、中層形成22.5cm的嵌擠結(jié)構(gòu)層、上層最大尺寸不超過(guò)7.5cm的碎石結(jié)構(gòu)層。該設(shè)備由動(dòng)力系統(tǒng)和破碎系統(tǒng)組成，中間備有2排各3對(duì) 650Kg的錘頭，兩側(cè)各有1對(duì)865Kg的翼錘，每對(duì)錘頭的高度可根據(jù)砼板的強(qiáng)度和厚度調(diào)節(jié)。最終以實(shí)際破碎效果為準(zhǔn)。

三、 應(yīng)用碎石化技術(shù)須注意的問(wèn)題

1、板體破碎程度問(wèn)題。

碎石化設(shè)備的錘頭落距是根據(jù)路面的強(qiáng)度和模量隨機(jī)而定的，實(shí)際施工時(shí)，落距由技術(shù)人員根據(jù)已破碎路面的破碎程度隨機(jī)人為調(diào)整。20余公里的水泥混凝土路面，實(shí)際上各段的強(qiáng)度、厚度和模量離散性還是相當(dāng)大的，這樣勢(shì)必造成整個(gè)路面在人為的操控下進(jìn)行破碎，肯定影響破碎的整體效果，最終導(dǎo)致破碎板的尺寸大小不很均勻，結(jié)構(gòu)破壞的程度很難把握到最佳區(qū)域。相關(guān)研究表明:破碎后水泥砼路面的有效模量隨著結(jié)構(gòu)破壞程度的增大而減小，而反射裂縫出現(xiàn)的可能性隨著結(jié)構(gòu)破壞程度的減小而增大。

研究和實(shí)踐表明:最佳的破碎粒徑應(yīng)根據(jù)路面交通量大小和組成，加鋪層結(jié)構(gòu)形式、下臥層結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性等綜合而定，實(shí)際操作中，可采用工程類比法參照以往類似工程進(jìn)行。破碎后，應(yīng)進(jìn)行充分的碾壓，并及時(shí)對(duì)碎石化后的結(jié)構(gòu)層表面進(jìn)行封閉處理，避免表面遭到車輛荷載和降雨的破壞。建議對(duì)頂面彎沉進(jìn)行檢測(cè)，彎沉標(biāo)準(zhǔn)可參照相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)要求執(zhí)行。

2、 破碎后表面處治問(wèn)題。

碎石化后，為了消除表面薄層的混凝土片，并對(duì)舊混凝土路面進(jìn)行進(jìn)一步壓實(shí)，通常采用“Z”型壓路機(jī)進(jìn)行碾壓。碾壓過(guò)后，表面層存在一層厚2cm左右的粒徑小于0.5cm的薄層，該層實(shí)際上是由一層石屑和石粉組成，在施工過(guò)程中極不穩(wěn)定，容易被風(fēng)或者施工車輛輪胎帶走，并且嚴(yán)重影響瀝青加鋪層與碎石化層的粘結(jié)，因此，在碾壓完成后，有必要對(duì)碎石化層進(jìn)行表面處治，通常采用噴灑乳化瀝青粘層油進(jìn)行表層處治，乳化瀝青噴灑量根據(jù)實(shí)際工程通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)灑布試驗(yàn)來(lái)確定。

3、破碎后平整度問(wèn)題。

碎石化后的表層平整度也是比較難保證的，這給上覆瀝青層的平整度帶來(lái)了一定的隱患，尤其是作為柔性基層的碎石層并沒(méi)有很合適的平整度驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)疑厚度不均勻的上覆層又會(huì)帶來(lái)瀝青路面的受力不均衡，再加上覆瀝青層的追密現(xiàn)象，致使改造路在使用一段時(shí)間后，平整度這一指標(biāo)降低較大，使路面的整體使用效果較差。

4、路面結(jié)構(gòu)層排水問(wèn)題。

碎石化后的路面結(jié)構(gòu)層排水通路無(wú)法確定，由于碎石化后的老路基層受到一定的破壞，實(shí)際新建路面結(jié)構(gòu)層的水下滲后沒(méi)有比較理想的排水通路。由于碎石化后的表面并不平整，透層瀝青也無(wú)法起到封層的作用，所以路面結(jié)構(gòu)層間水有可能對(duì)新舊路基層和碎石化后的石屑層產(chǎn)生不良的影響，有可能產(chǎn)生唧漿等病害，進(jìn)而造成新老路之間的聯(lián)結(jié)強(qiáng)度和老路基層受到破壞。

5、 路面技術(shù)規(guī)范及質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

舊砼路面經(jīng)碎石化技術(shù)處理后，該層結(jié)構(gòu)實(shí)際上是作為柔性基層使用的，目前國(guó)內(nèi)大部分規(guī)范和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)都是針對(duì)半剛性基層的。而作為柔性基層的該層結(jié)構(gòu)目前還沒(méi)有相應(yīng)的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范，例如:彎沉、平整度等指標(biāo)實(shí)際上是沒(méi)有辦法驗(yàn)收的，所以該層結(jié)構(gòu)的驗(yàn)收實(shí)際上是沒(méi)有什么很明確的標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)，即便對(duì)國(guó)外制定的有些破碎效果標(biāo)準(zhǔn)，目前在原意的理解上，不同的專家們之間還存在相當(dāng)多的分歧，這樣勢(shì)必就給該技術(shù)的推廣和現(xiàn)場(chǎng)管理人員的管理帶來(lái)了一定的麻煩。

伴隨著交通技術(shù)的不斷發(fā)展，碎石化作為一種行之有效的水泥路面改造技術(shù)必將得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，相應(yīng)的施工設(shè)備及工藝，質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)等必將陸續(xù)出現(xiàn)。在水泥路面養(yǎng)護(hù)維修中，碎石化技術(shù)必將扮演重要角色。