公路工程水泥混凝土路面碎石化技術分析

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，在國外已有將近三十年的發展歷史。在國內水泥混凝土路面改造中此項技術得到了廣泛使用。它是利用專用破碎設備將舊水泥混凝土路面打碎、壓穩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題，而且具有經濟、實用和高效的特點。

關鍵詞： 公路工程；水泥混凝土路面；碎石化技術

一、水泥混凝土路面的應用現狀

水泥混凝土路面是目前道路工程中所廣泛使用的路面結構類型中的一種，分布極為廣泛。水泥混凝土有其自身的優點，如：材料來源廣泛、施工工藝及設備相對簡單、建成初期養護管理費用較低等。水泥混凝土路面雖然有不少優點，但是在我國較高等級道路上新建路面采用剛性路面結構的越來越少，對水泥混凝土路面人們存在著一個看法，認為其破壞后很難修復或重建。而瀝青混凝土路面則在出現破損或要承擔未來更大的交通量時，可以通過加鋪來方便地解決。水泥混凝土路面被認為出現損害后難以處理有以下原因：（1）水泥混凝土路面剛度較大，處理起來比較麻煩；（2）水泥混凝土路面的修補工藝復雜且耗費巨大；（3）水泥混凝土路面上加鋪瀝青混凝土層時，如果處理不當會產生反射裂縫；（4）水泥混凝土路面在損害發生前較難發現其潛在隱患?；谝陨显?，水泥混凝土路面在新建高等級公路中所占比例越來越小。然而，剛性路面作為路面結構主要形式中的一種，有著其不可替代的作用。只要能妥善處理損害發生前的防治工作，并對已發生病害的板塊進行及時而合理的修補，水泥混凝土路面仍有其特殊的優勢。根據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方法。這些方法包括：局部修補、功能性瀝青罩面（較薄、用于改善行駛性能的加鋪層）、結合式雙層板、分離式雙層板等。

二、碎石化技術的類型

1、打裂壓穩。打裂壓穩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裂而喪失板體性；隨后，用壓實機械進行碾壓，從而形成穩定均勻的結構層。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則且較細微，因此，開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，仍有出現反射裂縫的可能。打裂壓穩工藝的代表性機械有沖擊式壓路機、鍘刀式沖擊破碎機兩種。

2、打碎壓穩。打碎壓穩是指采用落錘而低頻振動等方式使舊水泥混凝土路面碎裂；進而，用專用壓實機械碾壓形成下粗上細的碎石結構層。打碎壓穩工藝形成的結構層均勻性優于打裂壓穩工藝形成的結構層的均勻性，但整體剛度明顯低于后者。打碎壓穩工藝的代表性機械有多錘頭沖擊破碎機、共振式破碎機等。

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的主要工藝分為三個過程。路面破碎和清運：先將舊水泥混凝土路面破碎、挖掘、裝運至集料處理場。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。②一級破碎：一般采用顎式破碎機（反擊式破碎機揚塵大）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的鋼筋。③二級破碎：將粒徑大于76 mm的碎塊循環破碎，并吸走殘余鋼筋。④分篩：在一級破碎和二級破碎過程中，根據集料粒徑的要求安裝雙篩網篩分機，對小于76 mm粒徑的再生集料進行過篩分級。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、試驗段施工

舊水泥混凝土路面破碎質量主要受破碎機械自身參數設置、破碎順序、破碎施工方向以及不同基層強度、剛度條件對破碎機械調整要求等的影響，這些因素均對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、破碎深度等產生影響。因此，在正式的大規模破碎化施工前有必要進行試破碎，即設置試驗段，通過試驗段的試破碎進行破碎機械參數的調試和施工組織措施，以達到規定的粒徑和強度要求。

在有代表性的路段選擇至少長50m、寬4m（或最少一個車道）的路面作為試驗段。根據經驗，一般取落錘高度為1.1～1.2m，落錘間距為10cm，逐級調整破碎參數對路面進行破碎，目測破碎效果，當碎石化后的路表呈鱗片狀時，表明碎石化的效果能夠滿足規定的要求，記錄此時采用的破碎參數。

2、試坑

為了確保路面被破碎成規定的尺寸，在試驗段內隨機選取2個獨立的位置分別開挖1m2的試坑，試坑的選擇應避開有橫向接縫或工作縫的位置。試坑應開挖至基層，以在全深度范圍內檢查碎石化后的顆粒是否在規定的粒徑范圍內。如果破碎的混凝土路面粒徑沒有達到要求，那么設備控制參數必須進行相應的調整，并相應增加試驗段，循環上一個過程，直至要求得到滿足，并記錄符合要求的MHB碎石化參數以備查，在正常碎石化施工過程中，應根據路面實際狀況對破碎參數不斷做出微小的調整。當需要對參數作出較大調整時，應及時通知監理工程師和現場技術人員。

3、MHB破碎

一般情況下，MHB應先破碎路面兩側的行車道，然后破碎中部的行車道，即破碎的順序為由兩側向中間逐步進行。在破碎路肩時應適當降低錘頭高度，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度。兩幅破碎一般要保證10cm左右的搭接破碎寬度。機械施工過程中要靈活調整速度、落錘高度、頻率等，盡量達到破碎均勻。

在一些特殊路段，建議采用打裂等其它手段進行混凝土路面的預裂，以確保碎石化能夠達到預期的效果。預裂后，根據情況進行試驗段施工，重新確定碎石化破碎的施工參數。

4、軟弱基層或路基的處理

對于在碎石化施工過程中發現的部分軟弱基層或路基，應對其進行開挖回填處理。首先對全線水泥路面進行碎石化并采用Z型壓路機碾壓以后，再將存在軟弱基層的水泥板塊挖除，并對其下軟弱基層進行開挖，開挖后基層采用C15素砼回填至水泥板底面高程，然后再采用水穩碎石回填至水泥板頂面標高，進行適當的攤鋪和壓實，為保證壓實效果，最小控制尺寸不小于車道寬和1.2m長。

5、凹處回填

路面碎石化后表面小面積凹處在壓實前可以用密級配碎石回填，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鋼筋或其它類似物應進行清除，如需要，應填充以級配碎石粒料。

7、壓實

壓實的作用主要是將破碎的路面的扁平顆粒進一步的破碎，同時穩固下層塊料，為新鋪筑的水穩及瀝青面層提供一個平整的表面。破碎后的路面應采用Z型壓路機和單鋼輪振動壓路機壓實，碾壓遍數建議1～2遍，壓路機進行速度不宜超過5km/h，要求Z型壓路機的噸位在16噸及16噸以上。在路面綜合強度過高或過低的路段應避免過度壓實，以防造成表面粒徑過小或將碎石化層壓入基層。

8、乳化瀝青透層

為使表面較松散的粒料有一定的結合力，同時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行光輪靜壓，石屑用量以不粘輪為標準。碎石化和非碎石化混凝土路面接縫應考慮相應的過渡措施，如在接縫處設置高性能聚酯布等。

四、結束語

綜上所述，水泥混凝土路面碎石化技術是一種重要的水泥混凝土路面原位破碎利用技術。作為一項新技術，其能徹底解決反射裂縫問題，具有環保、經濟等優點，但它是對原路面的破壞性處理方式，在應用過程中需結合工程實際情況靈活采用?！?/p>

參考文獻

[1]呂江峰.碎石化的舊水泥路面上水泥混凝土加鋪層應力分析和開裂預估[D].長安大學，2011.

[2]孫華軍.水泥混凝土路面碎石化施工工藝在農村公路大修工程中的應用[J].科技展望，2015年09期.

[3]邊建民.多錘頭碎石化破碎舊水泥混凝土路面施工技術在養護工程中的應用[J].交通世界（建養.機械），2011年04期.endprint