共振碎石化在水泥混凝土路面改造中的应用
- 来源:
- 济南兴路道路工程有限公司
- 日期:
- 2023年6月8日
由于近年来我国交通量增长迅速，水泥混凝土路面在交通荷载和各种自然因素长时间综合作用下，出现了各种结构性损坏，道路服务水平下降，依靠日常修补已不能解决问题，急需对该部分进行改造。常用的处理方式有直接加铺，全深度更换，破碎后加铺，以及新的技术--碎石化。
但是这些处理方法又有不同程度的缺陷：?
1、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；???
2、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；?
3、路面破碎后加铺? ??
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。?
共振碎石化技术简介? ??
水泥路面共振碎石化技术率先由美国人John?Brizzell(纽约州运输部的工程师)使用，美国共振机械公司RMI(Resonant?Machines?Inc．inc.?of?Tulsa?,Oklahoma)是从事此机械破碎施工的承包商。2004年，在我国公路第二届科技创新高层论坛上，RM公司向我国介绍了共振碎石化技术。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。这种方式与其他破碎技术，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? ?
GP60型高频共振破碎机振动频率是40-60Hz，振幅是10-20mm，工作原理：利用振动体带动工作锤头振动，工作锤头上装有专用传感器，锤头与路面接触，感应路面的振动反馈，由电脑自动调节振动频率，通过调节锤头的振动频率，使其接近水泥混凝土面板的固有频率，引起水泥混凝土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有摩擦阻力迅速减小而崩溃，即可将水泥混凝土面板击碎。
共振之优势
①?技术上的革新?? ???????
相较于美制梁式共振破碎机，GP60高频共振破碎机可做到全断面全方位破碎，可破碎到道路边沿，不留边角，不需要其他的辅助设备协助破碎；
②碎石化尺寸理想均匀? ??????
由于共振破碎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3-30厘米的较理想尺寸。?
③破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。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30-60?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。?
⑤破碎深度不冲击路基，保证路基下的管线设施完好无损????????
共振破碎机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? ?????
机械由济南兴路道路工程有限公司生产，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。?
何时需要共振化技术? ????????
1、当多于12%到15%的道路需要混凝土路面修复(CPR)时? ???????
? 2、当50%以上的养护费用用于CPR时? ?????????
3、当期望路面的设计使用寿命在15年以上时
共振碎石化施工工艺
? ? 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。?
施工顺序通管制????????
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
但是这些处理方法又有不同程度的缺陷：?
1、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；???
2、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；?
3、路面破碎后加铺? ??
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。?
共振碎石化技术简介? ??
水泥路面共振碎石化技术率先由美国人John?Brizzell(纽约州运输部的工程师)使用，美国共振机械公司RMI(Resonant?Machines?Inc．inc.?of?Tulsa?,Oklahoma)是从事此机械破碎施工的承包商。2004年，在我国公路第二届科技创新高层论坛上，RM公司向我国介绍了共振碎石化技术。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。这种方式与其他破碎技术，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? ?
GP60型高频共振破碎机振动频率是40-60Hz，振幅是10-20mm，工作原理：利用振动体带动工作锤头振动，工作锤头上装有专用传感器，锤头与路面接触，感应路面的振动反馈，由电脑自动调节振动频率，通过调节锤头的振动频率，使其接近水泥混凝土面板的固有频率，引起水泥混凝土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有摩擦阻力迅速减小而崩溃，即可将水泥混凝土面板击碎。
共振之优势
①?技术上的革新?? ???????
相较于美制梁式共振破碎机，GP60高频共振破碎机可做到全断面全方位破碎，可破碎到道路边沿，不留边角，不需要其他的辅助设备协助破碎；
②碎石化尺寸理想均匀? ??????
由于共振破碎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3-30厘米的较理想尺寸。?
③破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。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30-60?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。?
⑤破碎深度不冲击路基，保证路基下的管线设施完好无损????????
共振破碎机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? ?????
机械由济南兴路道路工程有限公司生产，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。?
何时需要共振化技术? ????????
1、当多于12%到15%的道路需要混凝土路面修复(CPR)时? ???????
? 2、当50%以上的养护费用用于CPR时? ?????????
3、当期望路面的设计使用寿命在15年以上时
共振碎石化施工工艺
? ? 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。?
施工顺序通管制????????
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