共振碎石化在水泥砼路面改造中的应用

– 工期较长，
– 交通封闭时间长，从而增加社会成本； 基础 – 需要占用大量场地来堆放废弃旧混凝土板影响 路面破碎后加铺
代价 高
01
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。
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。
2020/5/2
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。
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wenku.baidu.com术简介
2020/5/2
共振破碎机锤头工作原理图
共振第二代工作原理图
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共振第二代工作锤头的共振破碎斜向裂缝实 况效果图
2020/5/2
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。
基础补强 洒水碾压 路面找平 沥青摊铺 道路标线
2020/5/2
碎石化层（0-10cm）级配与级配碎石级配对比图
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福州东二环路面碎石化后回弹弯沉检测记录
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。
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施工顺序 交通管制 路面清理 隐藏构造物标记 共振破碎
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共振碎石化施工工艺
2020/5/2
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。
共振碎石化在水泥砼路 面改造中的应用
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
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，
时间 长
– 不能彻底消除，使用寿命比较短
– 后期养护较为复杂，养护成本换高板
全深度更换
修补
技术 缺陷
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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。
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2 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
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共振第二代碎石化后试坑实际效果图
2020/5/2
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)