行業(yè)資訊
共振破碎在道路“白改黑”的運(yùn)用
一、前言
傳統(tǒng)城市“白改黑”路面改造技術(shù)解決水泥路面反射裂縫通常采用的是灌縫、封縫、加粘貼防裂貼等措施，其具有施工期長(zhǎng)、現(xiàn)場(chǎng)交通壓力大，每天可施工的有效時(shí)間短，質(zhì)量難以保證等缺點(diǎn)以及無(wú)法解決瀝青路面反射裂縫等問題，因此路面的使用耐久性受到嚴(yán)重影響?；诟Ｖ菔袇^(qū)“白改黑“道路改造工程實(shí)際情況，針對(duì)上述問題將“高頻低振幅共振技術(shù)在“白改黑”路面工程中應(yīng)用研究”課題進(jìn)行試驗(yàn)段研究。先對(duì)舊路面調(diào)查和質(zhì)量評(píng)定、共振破碎工藝探索、共振破碎工藝對(duì)環(huán)境的影響評(píng)估中的部分內(nèi)容、共振破碎層的質(zhì)量評(píng)定、瀝青加鋪層的鋪筑（最上面層 SMA-13 除外）和質(zhì)量評(píng)定等研究?jī)?nèi)容。
二、路面調(diào)查
地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)的目的是探查路面以下是否存在空洞等病害。通過不同的波形圖反映不同結(jié)構(gòu)層或物質(zhì)的形狀。
利用彎沉檢測(cè)了解舊水泥路面、舊瀝青路面和水泥穩(wěn)定層的承載能力，以便采取相應(yīng)的處置措施。主道共檢測(cè)了249個(gè)點(diǎn)，輔道共檢測(cè)了129點(diǎn)。分析檢測(cè)結(jié)果如表1：
三、共振破碎工藝探索
共振破碎中主要考察了共振設(shè)備共振頭施加的激振力大小、行走速度對(duì)混凝土板的破碎效果和上述條件下共振頭產(chǎn)生的加速度波對(duì)地基和周邊房屋建筑結(jié)構(gòu)的影響。對(duì)共振破碎工藝的研究，本次試驗(yàn)分別考察了19MPa、20MPa和21MPa三種激振力和2.5km/h、3km/h 和3.5km/h 三種行走速度的組合情況；并對(duì)施加不同大小激振力和不同行走速度破碎的混凝土板部位進(jìn)行了挖坑檢查。共振破碎僅把混凝土表層以下8cm范圍內(nèi)的混凝土板塊碎石化，下部雖然也被振裂但仍保持良好的嵌擠性。因而保證了上部“柔性化”，而下部碎而不散，仍具有良好的承載能力。
分析激振力21MPa，行走速度3.5km/h的篩分結(jié)果，盡管激振力較大，由于速度較快，破碎的顆粒較大；激振力為19MPa，行走速度 3.0km/ h 的篩分結(jié)果，盡管激振力較前者小，由于速度較前者慢，破碎的顆粒較?。患ふ窳?0MPa，行走速度2.5km/h 的篩分結(jié)果，由于激振力較19MPa大，速度較3.0km/h 慢，破碎的顆粒最小。通過對(duì)試驗(yàn)路破碎層開挖觀測(cè)和篩分結(jié)果分析，表面以下8cm以內(nèi)被破碎小于5cm的顆粒占到50%。在厚度8cm以下宜保持裂而不碎的效果最佳。因此，我們認(rèn)為破碎不宜太碎，過碎會(huì)使整個(gè)結(jié)構(gòu)層變得松散，不利于承受荷載和傳遞荷載。因此，比較而言，采用激振力20或21MPa，行走速度3.0～3.5km/ h的工藝條件較合適，既能保證破碎達(dá)到應(yīng)有效果，又能保證獲得較高的生產(chǎn)效率。
四、面層施工
4.1封層施工
面層施工前應(yīng)對(duì)破碎層進(jìn)行壓實(shí)，共振破碎層經(jīng)壓實(shí)后要及時(shí)進(jìn)行強(qiáng)度檢測(cè)，強(qiáng)度檢測(cè)主要進(jìn)行了彎沉檢測(cè)和承載板試驗(yàn)，以便對(duì)破碎層進(jìn)行必要的強(qiáng)度治理。并進(jìn)行封層施工前要在封層表面灑布1.5～2L/m2的透層油，透層油灑布后應(yīng)充分破乳，然后碾壓2～3遍使其碎石穩(wěn)定，再進(jìn)行封層施工。
4.2差異沉降措施施工
對(duì)于破碎層容易發(fā)生不均勻沉降，瀝青面層的使用性能將大幅下降，甚至發(fā)生安全事故。為了解決共振破碎層與舊瀝青層的差異沉降，設(shè)計(jì)在主道共振破碎層與輔道舊瀝青路面交界處放置玻璃纖維格柵網(wǎng)，可采用鈣鋁硅E玻璃纖維格柵網(wǎng)或鎂鋁硅S玻璃纖維格柵網(wǎng)。從而使受力均勻。玻璃纖維格柵網(wǎng)的施工工序是：將基面整平，灑0.6kg/m2的快裂乳化瀝青粘層油，將玻璃纖維格柵網(wǎng)拉直跨主道共振破碎層與輔導(dǎo)舊瀝青路面交界線上粘貼，接縫各 50cm 及以上。玻璃纖維格柵網(wǎng)褶皺時(shí)，應(yīng)揭起重貼；當(dāng)無(wú)法揭起時(shí)，可將褶皺部位剪斷拉直。
4.3下面層 ATB 施工
與傳統(tǒng)瀝青路面施工一樣，封層基面必須干凈，不潮濕。如果封層有污染，應(yīng)清掃干凈，并灑布0.3～0.5l/m2的粘層油（包括玻璃纖維格柵網(wǎng)或金屬擴(kuò)張網(wǎng)上）。粘層油可采用快裂陽(yáng)離子改性乳化瀝青或汽油稀釋的改性瀝青，其技術(shù)性能應(yīng)滿足規(guī)范相應(yīng)規(guī)定。試驗(yàn)段采用的ATB瀝青混合料，級(jí)配為ATB-25。試驗(yàn)路段ATB-25的承載板檢測(cè)結(jié)果。左右幅的回彈模量反映的結(jié)果和彎沉值反映的一樣。與共振破碎層的模量比較，鋪筑ATB瀝青層后，整體強(qiáng)度得到了顯著提高，平均提高了近80 MPa。
4.4AC-20f 改性瀝青層施工
ATB完成后應(yīng)盡快鋪裝中面層AC-20f改性瀝青層?；娴那鍧嵑蜑⒄硨佑褪潜夭豢缮俚膬傻拦ば?。粘層油仍采用快裂陽(yáng)離子乳化改性瀝青，用量0.3～0.5l/m2。然后對(duì)著水泥破碎層與瀝青交界縫中心線鋪貼防裂層。試驗(yàn)段防裂層在ATB 面上鋪貼金屬擴(kuò)張網(wǎng)。
AC-20f 改性瀝青混合料鋪筑后進(jìn)行了彎沉檢測(cè)和承載板試驗(yàn)。AC-20f 改性瀝青混合料層的彎沉值均較小，平均彎沉值均為26，左右幅的代表彎沉值（左40，右36）差異較小，說明路面整體強(qiáng)度均衡。與ATB-25瀝青層相比，平均彎沉值（ATB-25，左38.9，右31.7）分別降低 50%和22%，左右幅的代表彎沉值（ATB-25，左58.8，右47.8）分別降低47%和33%，整體強(qiáng)度顯著提高。而且均勻性與ATB-25瀝青層相比也得到顯著改善。承載板試驗(yàn)比較發(fā)現(xiàn)，與ATB瀝青相比，AC-20f改性瀝青層的回彈模量只輕微有點(diǎn)提高。其原因在于：由于要求的通車時(shí)間緊迫，承載板試驗(yàn)是在 AC-20f 改性瀝青層鋪筑后第二天就開始試驗(yàn)，而改性瀝青路面需要48h的穩(wěn)定期，強(qiáng)度才會(huì)升起來(lái)。因此，AC-20f改性瀝青層的模量的代表性較差。彎沉值則是在承載板試驗(yàn)完成后測(cè)定的，其結(jié)果較真實(shí)地反映了AC-20f改性瀝青層的強(qiáng)度情況。
五、結(jié)論
該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是通過對(duì)水泥路面共振破碎，把傳統(tǒng)剛性的水泥路面基礎(chǔ)變?yōu)槿嵝曰A(chǔ)，其優(yōu)點(diǎn)在于：
?。?/span>1）利用共振原理（即施加的頻率與水泥混凝土的自振頻率一致才產(chǎn)生共振）只將混凝土破碎而不會(huì)對(duì)基層造成大的損傷。
?。?/span>2）機(jī)械化施工，速度快。
（3）無(wú)需進(jìn)行防裂處置，能夠消除水泥混凝土板的反射裂縫，有利于大大延長(zhǎng)瀝青路面的使用壽命。
該技術(shù)的施工技術(shù)特點(diǎn)：
?。?/span>1）共振破碎水泥路面工藝簡(jiǎn)單、速度快、適合于“白改黑”工程應(yīng)用，在共振破碎層上加鋪瀝青路面層的技術(shù)是可行的。
?。?/span>2）共振破碎的激振力建議采用20MPa，行走速度3～3.5km/h。過慢會(huì)產(chǎn)生破碎過渡，不利于承載；過快會(huì)產(chǎn)生漏破或形成大破碎快。
?。?/span>3）加筋和不加筋對(duì)瀝青路面的抗變形能力有明顯差別，在瀝青石屑封層與ATB瀝青層間和ATB瀝青層與AC-20瀝青層之間分別設(shè)置金屬擴(kuò)張網(wǎng)和玻璃纖維格柵網(wǎng)對(duì)減小路面差異沉降是有益的措施。
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