共振碎石化在水泥砼路面改造中应用

共振碎石化在水泥砼路面改造中应用第一页，共22页。混凝土道路改造中常规处理方法深度更换直接加铺破碎稳固加铺第二页，共22页。常规处理方式的缺陷直接加铺需要修补或处理：如注浆，修补等只能延缓反射裂缝产生的时间，不能彻底消除，使用寿命比较短后期养护较为复杂，养护成本高全深度更换工期较长，交通封闭时间长，从而增加社会成本；需要占用大量场地来堆放废弃旧混凝土板路面破碎后加铺01技术缺陷时间长代价高基础影响换板修补第三页，共22页。常规处理方式的缺陷破碎技术一般又分三种：冲击压实技术、打裂压稳技术及碎石化技术。前两种方式包括碎石化技术中的多锤头技术可以达到抑制反射裂缝产生的作用，但是由于水泥板粉碎不够彻底，这几种技术也不能完全消除反射裂缝。同时由于施工时的冲击力比较大，对周边的房屋、挡土墙等会产生影响。对旧路面结构层扰动、破坏比较严重，可能造成老路承载力不足而需要补强。2023/4/21第四页，共22页。水泥路面共振碎石化技术率先由美国人开发使用。2004年由杨伟明、立军两位把共振第一代引入我国，从2005年开始、在上海、浙江等地区逐步开始应用。随后江浙沪等地共振已成为一种成熟化工艺共振破碎原理：水泥砼路面共振=20mm振幅+44（±4）Hz频率以上为水泥砼路面共振基本要求，不同的道路水泥砼固有频率可能有所差异。该技术要求是工作锤头在20mm的振幅下达到一定频率，该频率与混凝土频率一致时，引起混凝土板共振并迅速破碎开裂，从而达到破碎旧混凝土板的目的。这种方式与其他碎石化技术利用纯冲击力作用在使用机理上有很大的区别。共振碎石化技术简介2第五页，共22页。共振碎石化技术简介柔性悬浮式共振式破碎机（以下简称共振第二代）是利用偏振块带动工作锤头在缓冲器下工作，橡胶缓冲器共有四个分别装于箱体两侧，锤头与路面接触，锤头的振动频率约44Hz左右，振幅为20mm。通过调节锤头的振动频率，使其接近水泥面板的固有频率，激发其共振。工作锤头上装有专用传感器，感应路面的振动反馈，由电脑自动调节振动频率，搜寻被击物的自有频率，并引起水泥面板在锤头下局部范围内产生共振，使混凝土内部颗粒间的内摩擦阻力迅速减小而崩溃，同时还可控制被击碎的碎块粒度和破碎深度。2023/4/21第六页，共22页。共振破碎机锤头工作原理图共振第二代工作原理图2023/4/21第七页，共22页。共振第二代工作锤头的共振破碎斜向裂缝实况效果图2023/4/21第八页，共22页。共振之优势①技术上的革新共振第二代锤头在机器的一侧可以左右上下调节不存在盲区，在工作范围上弥补了共振第一代边缘近1M无法破碎的缺陷；工作技术上完全克服了重锤冲击式破碎法的不足；在水泥路面破碎改造工程中将体现出意想不到的效果。②碎石化尺寸理想均匀由于共振破碎力发生在整个水泥板块厚度范围内，能使板块较均匀地分裂，通过微调振动频率，改变振动的力度，可使破碎后的碎块尺寸达到2.5-15.2厘米的较理想尺寸。③碎后的粒径自上而下由小到大由于振动力是由面板上部向下部传递的，振动锤并不在一个点上连续振动，而是快速向前移动的，所以振动在混凝土中存在衰减梯度，从而使上部的破碎粒度较小，下部的破碎粒度较大。2023/4/21第九页，共22页。共振之优势这样的结构带来了更大的好处。首先是小粒度可更好地消除反射裂缝，同时下部的较大的粒度提高了路基的承载能力。其次是上部小粒度有利于路面渗水的横向排除，下部的大粒度又可起到阻止渗水向下渗透的作用。④碎石化后的纹路规则排列，并与路面成30-60º夹角共振破碎的工作锤头在激发路面共振的同时快速向前移动，冲击的合力指向前下方，从而使振碎的裂纹与路面形成了一定的夹角。这一夹角可使碎石块之间相互嵌合，经压实后相互啮合的更紧，从而使碎石层起到更好的砾石稳定层的作用。而普通重锤冲击式破碎方法的冲击力是垂直向下的，碎石裂纹也只能是大致垂直于路面的，这不利于稳定层的承重与稳定。2023/4/21第十页，共22页。共振之优势⑤破碎深度不冲击路基，保证路基下的管线设施完好无损共振第二代工作时以接近混凝土的固有频率而振动，在发生共振的瞬间，锤头就向前运动，垂直向下的冲击力很小，而且面板下边的材料为非混凝土，不会与之共振，避免了对路基的冲击，路基下的其它管线设施不会受到影响。路基不受冲击，保持了原有路基的平整度和密实度的均匀性。⑥施工效率高机械设计院在湖北武汉，每台机器配有三个富有经验和技术的工作人员，设备故障维修时间短。单台共振破碎机的生产率2000m2/班组，根据施工情况可调节为两个班组或增加设备台数。2023/4/21第十一页，共22页。 共振第二代碎石化后试坑实际效果图2023/4/21第十二页，共22页。何时需要共振化技术当多于12%到15%的道路需要混凝土路面修复(CPR)时当50%以上的养护费用用于CPR时当期望路面的设计使用寿命在15年以上时 (CPR–混凝土路面修复，如：更换水泥板或接缝，破碎，灌浆，打磨等)2023/4/21第十三页，共22页。共振碎石化施工工艺2023/4/21第十四页，共22页。试验段施工试验段施工长度200m左右，全幅车道，破碎应该从道路一侧开放边缘开始，或者从前面破碎过的边缘开始，并向对面路肩或者向纵向的中线推进。在一次必须摊铺一个车道时，前面的破碎应至少超出将要摊铺的宽度250毫米。在破碎操作初始，操作人员会详细记录下不同的破碎情况相对应水泥路面破碎机械的数据调整，如锤头高度、共振频率和地面行驶速度等。为确保路面被破碎成达到要求的粒径，根据现场工程师要求，在行车道中间挖掘4平方英尺（1.2平方米）的试坑，用来判定破碎块是否达到特定的尺寸要求，根据现场情况可以增加测试块。挖开的试坑需要回填，压实需要达到工程师的要求。符合要求的破碎数据应记录备查。2023/4/21第十五页，共22页。施工顺序交通管制路面清理隐藏构造物标记共振破碎基础补强洒水碾压路面找平沥青摊铺道路标线2023/4/21第十六页，共22页。碎石化层（0-10cm）级配与级配碎石级配对比图2023/4/21第十七页，共22页。福州东二环路面碎石化后回弹弯沉检测记录2023/4/21第十八页，共22页。福州东二环路面碎石化后回弹弯沉检测记录2023/4/21第十九页，共22页。京港澳国家高速公路(G4)湘潭至耒阳段

试验路回弹模量原始记录2023/4/21第二十页，共22页。共振施工案例项目 施工时间 项目施工时间国道318上海12005 上海松江1 2006 上海金山大道2006 国道320上海段2007 上海松江2 2007 国道318上海2 2007 上海松江3 2008 上海浦东南汇 2008 国道318上海2009 上海闸北市政 2010/2011国道318上海42011 成绵高速 2008 国道212南充段2009四川绵梓路 2010 四川绵三路 2010 四川彭州项目 2011 国道104林海 2006 省道35，83，752007/2008/2009 国道212南部段2011 国道104椒江段 2009 国道104黄岩段2010 椒江市政 2007/2008