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水泥?#35775;?#30772;碎机碎石化工艺

  实施碎石化的主要设备为MHB(Multipe-Hed Breaker)多锤头破碎机和Z型压路机。

  多锤头破碎机(MHB)由两部分组成,前半部分为柴?#22836;?#21160;机动力系统,后半部分为破碎系统,中间备有2排各3对650kg的锤头,两侧各有1对865kg翼锤。每对锤头的提升高度可以根据需要随意调节,其最大提升高度110cm。

  MHB的破碎机理是通过重锤的下落对水泥混凝土板块产生瞬时、点状的冲击作用,其具有以下特点:整幅车道宽度单次多点破碎;锤击功可以方便调节;破碎效率很高;破碎后颗粒组成特性较好;破碎后的表面平整度较高;方便调节,作业灵活。

  Z型压路机是一种在?#33268;?#34920;面带有Z状纹理的振动式压路机,自重不小于10吨,其作用是进一步碾压碎石化后的?#35775;媯?#20026;加铺提供一个平整的表面。

  1.5石化技术的强度形成机理

  水泥混凝土?#35775;?#30862;石化后分为表面细粒散层、碎石化层上部和碎石化层下部三个层次。

  (1)碎石化后表层约2~5cm,在压实过程中,颗粒被压密,形成嵌挤薄层,通过洒布透层油,具有较高的黏结力,并具有?#27426;?#30340;强度和稳定性;

  (2)碎石化层上部厚度约10cm,强度主要有:一是来源于内摩阻角,粒?#23545;?#22823;则内摩阻角越大?#27426;?#26159;来源于预应力,水泥混凝土面板在破碎时,混凝土产生侧向体积膨胀,混凝土颗粒的粒?#23545;?#23567;,膨胀趋势越大,产生的预应力越大;

  (3)碎石化层下部厚度约10cm,是“?#35759;?#19981;碎、契合良好、联锁咬合”的块体结构,该结构静定且自稳,具体表?#20013;问?#20026;各?#20013;问?#30340;咬合梁、拱结构,在外力作用下产生咬合嵌挤作用,比普通嵌锁作用更大,提供的强度更高,具有更好的结构稳定特性。

  2 MHB碎石化施工质量标准

  2.1?#35775;?#30862;石化后的粒径范围要求

  水泥混凝土板块一般在20~26cm之间,破碎后顶面粒径较小,下部粒径较大。?#35775;?#30862;石化后的粒径是控制基层强度及新加铺?#35775;?#19981;出现早期反射裂缝的关键?#38382;?#20316;为控制碎石化工艺的关键指标,参照国外资料及国内研究成果,碎石化粒径应满足表要求。

   2.2?#35775;?#30862;石化后顶面的当量回弹模量和回弹弯沉要求

  水泥混凝土?#35775;?#30862;石化后顶面的当量回弹模量是新加铺结构设计的基?#38745;问?#20043;一,一般情况下,对于直接加铺沥青混凝土的?#35775;?#32467;构,回弹模量平均值宜控制在150~500MPa之间。碎石化后的回弹弯沉与回弹模量之间存在着联系,在将碎石化后的板块及其下结构层视为同种材料构成的情况下,可以参照?#35775;?#34917;强公式得到:

  Ez=(1000pD/l0)m1m2

  式中:p-弯沉测定车的轮胎压力;

  D-与弯沉测定车双圆轮迹面积相等的?#24615;?#30452;径;

  l0-原?#35775;?#35745;算弯?#31890;?/span>

  m1-用标准轴载汽车在原?#35775;?#19978;测得的弯沉值与用?#24615;?#26495;在相同压强条件下所测得的回弹变形值之比,即轮板比,一般取1.1;

  m2-原?#35775;?#24403;量回弹模量扩大系数。

  2.3 MHB碎石化施工质量标准及检测频率

  为满足直接加铺面层的技术要求,保障加铺层施工质量,根据课题研究和实验路的测试,结?#19979;访?#35774;计的规范要求,提出MHB碎石化施工质量标准及检测频率。

  碎石化层作为基层直接加铺沥青?#35775;媯?#30446;前我国技术规范中没有相应规定,本技术指标要求是在参考我国?#20013;?#25216;术标准《公路?#35775;?#22522;层施工技术规范》(JTJ034-2000)和原技术标准(JTJ034-93)的基础上,结合实验路的实?#26159;?#20917;提出的,具体实施中可以灵活掌握。如果碎石化层的表面平整度与上述要求差异较大,在铺筑沥青?#35775;?#21069;,必须进行处理。处理措施主要有:

  (1)据平整度情况合理合理选择沥青混合撩的型号;

  (2)填充级配碎石找平、碾压后洒布热沥青或乳化沥青,再进行压实;

  (3)采用其他合适的技术措施进行找平。如果不进行找平,可能会影响沥青?#35775;?#30340;平整度,影响?#35775;?#30340;使用效果。

  3 碎石化后沥青加铺层结构组合

  3.1结构组?#31995;?#21407;则

  研究表明,工程中可能出现的碎石化后颗粒粒径或回弹模量的不同情况,可采用的结构组合原则有:

  (1)碎石化施工中应尽量参照推荐的颗粒粒径和回弹模量推荐范围进行破碎,在此范围内时,沥青加铺层要求采用密级配沥青混凝土,并可考虑加铺防水封层;

  (2)当碎石化后颗粒粒径稍偏大、回弹模量偏高时,可考虑采用开级配大粒径透水性沥青碎石(简称为LSPM)加防水封层的结构组合方式,其上沥青混凝土仍需采用密级配;

  (3)当碎石化后颗粒粒径稍偏小、回弹模量偏低时,要保证加铺层总厚度,可考虑设置FDAC抗疲劳层,以防止疲劳开裂,其他沥青层仍需采用密级配;

  (4)回弹模量小于120MPa时需要考虑增设补强层,按照新建?#35775;?#32467;构设计。         3.2沥青加铺层四种机构组合方式

  (1)作透层、封层后,直接加铺上、中、下面层的密级配沥青混凝土;

  (2)加铺LSPM,然后采用两层两面的?#38382;劍?/span>

  (3)加铺抗疲劳层后,再加铺沥青混凝土;

  (4)加铺无机结合料稳定类基层,然后加铺沥青面层。

  根据研究成果,碎石化后的回弹模量大致可分为5个级别,相应的加铺结构组合?#38382;?#21487;按表3标准选取。

  4 碎石化技术适用条件和注意问题

  4.1碎石化技术的使用条件

  4.1.1碎石化的技术条件

  碎石化技术是旧水泥混凝土?#35775;?#37325;建技术的主要方案之一,国内外研究和工程实践证明,只要旧水泥混凝土?#35775;?#28385;足表4所列条件,就可以应用碎石化的技术进行重建改造。其他因素如板块断裂程度、坑?#30784;?#25509;缝损坏、表面裂缝与层状剥落等不是决定应用碎石化技术的必要条件。

  4.1.2碎石化的经济条件

  碎石化工艺应用与原?#35775;?#34917;修存在经济平衡点,这个平衡点可用修补比率来反映,国外算例中修补比率为13%左右,山东的经济平衡点是修补面积为20%~25%时,进行破碎改造更为经济。

  4.2直接加铺面层时的技术要求

  水泥混凝土?#35775;?#30862;石化后直接加铺沥青面层时,应遵循如下原则:

  (1)回弹模量平均值一般在150~500MPa左右,部分原?#35775;?#27700;泥混凝土材料较好时,回弹模量会更大,现场测试中出现个别值在600MPa、700MPa的情况,进行上部结构设计时,必须将弯拉指标作为主要设计指标;

  (2)等级较高的公路上,碎石化层?#31995;?#27813;青混凝?#20004;?#26500;一般不宜小于12cm;

  (3)实验?#25105;?#29992;于80%(整幅?#35775;媯?#26029;板的水泥混凝土?#35775;媯?0%以下断板时使用不会有问题;

  (4)上面层必须密级配防水型沥青混合料;

  (5)必须完善排水设施;

  (6)在碎石化程度较高,测试回弹模量数据较小时,应注意下面层的抗疲劳特性。

  4.3碎石化技术应用的注意问题

  在满足技术、经济条件要求的前提下,应用MHB进行碎石化前还需要综合考虑以下因素:

  (1)水泥混凝土?#35775;?#22522;层的破坏程度决定了其碎石化施工的颗粒控制和工艺要求。对于损害严重的水泥混凝土?#35775;媯?#24517;须判断其基层状态。一般情况下,基层破坏程度越高。破碎后粒?#23545;?#23567;。

  (2)水泥混凝土?#35775;?#22522;层的破坏程度是判断严重病害?#35775;?#26159;否可用碎石化工艺的重要标准?#22351;被?#23618;严重破坏时,碎石化后板块容易丧失颗粒间的嵌挤作用,导致模量下降,容易导致沥青?#35775;?#23618;出现疲劳破坏。此时应用碎石化,应注意提高上部?#35775;?#32467;构设计安全性。

  (3)排水设施是碎石化的必须辅助工程。完善排水设施是防止碎石化后沥青加铺层再次发生水损坏的重要措施。

  这里所有要求,共同构成碎石化技术的应用条件和决策依据,是确定旧水泥混凝土?#35775;?#33021;否实施碎石化技术以及能否直接加铺沥青混凝土面层的必要条件。

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