摘要：随着国民经济的快速发展，车辆保有量不断增多，加快了国省道的路面破损、需要进行路面改造和大修。在对水泥路面大修改造，浙江省金华市通常的做法是对原有的水泥路面进行共振破碎后，加铺沥青面层（简称白改黑）。。本文根据多年施工实践，对共振碎石化技术的工艺流程及施工控制进行再探讨。
关键词：水泥混凝土路面；共振碎石化；白改黑；
浙江省金华市境内的G330国道永康段（174Km+741m--209Km+075m）34.4公里、省道S218东仙线磐安段K36+820--K39+500和省道S214临石线永康段（K133+570～K140+570）均是建于上世纪90年代的二级水泥路面。路面宽度为9-15m，日交通流量交通量超过6000辆，由于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，从2009开始到2017年，分别被省交通厅列入路面大修改造项目（即白改黑）。项目建设的主要内容：原水泥砼面板经共振破碎压实后，加铺8cmAC-25粗粒式沥青砼和7cmAC-16中粒式沥青砼。
笔者通过主持或参与上述路段的碎石化技术的施工管理，认为：共振技术应用于水泥路面的“白改黑”上，能较为有效地解决常规施工工艺下水泥路面大修所带来的弊端、加快施工进度、提高工程质量。
1碎石化共振技术的原理及工艺特点
1.1共振破碎的原理：
碎石化工艺是水泥混凝土路面破碎工艺中较为常用、对消除加铺层反射裂痕更有效的一种施工工艺。以美国RNI共振破碎技术为例，其原理是通过碎石化机械的凸轮转动产生的偏心力通过横梁和锤头与路面接触处产生高频低幅的强大能量，将水泥混凝土板块破碎成较小的片断或颗粒，在压实后的碎块通过啮合嵌锁，大大增强了承载力，从而减少甚至消除水泥混凝土板块对加铺层的反射裂痕。
1.2主要特点：
1.2.1不同于重锤将水泥板块“打断”的冲击作用。共振碎裂机动量高，和板块接触时间短，是将水泥板块表面的“裂纹”瞬间均匀地“扩展”到板块底部，不破坏基层结构。
1.2.2共振破碎后，水泥板块产生的裂纹为斜向，与路面成35-40o角。这种独特的斜向受力和嵌紧结构，大增强了碎裂后结构的承载力。
1.2.3作用于水泥板块内部的高频振动力使得整体碎裂均匀，碎块大小和方向极其规律，且水泥砼中的钢筋和水泥之间基本剥离。
1.2.4该共振设备只是将作用扩展到板块的边缘既完成了能量的传递，所以对板块周围的结构设施不会造成破坏。
1.3主要优点：
1.3.1、废物利用：采用破碎技术的水泥混凝土直接作为基层或垫层；有效地解决了废旧水泥混凝土利用；
1.3.2、提高强度：破碎的混凝土块作为柔性基层，具备较高的承载能力，同时，又具有较好的透水能力；
1.3.3、减少污染：破碎的混凝土块作为基层被利用后，有效地避免移除碎块及堆放这些碎块时对环境的二次污染；
1.3.4、加快进度：以美国引进的RMI共振路面破碎技术为例，在正常工作状态下，1台机械每小时的破碎面积达到500-600 m2，一天（按8小时工作制）破碎达4500 m2以上，有效的缓解了在车流密度较大的交通要道施工时带来的交通阻塞现象。
2碎石化施工工艺浅析
2.1做好振前准备是顺利完成施工的基础。
2.1.1进场前，要对沿线埋设的结构物及各种管线进行调查，做好标记，标明位置和埋深，确保构造物及各种管线不会因施工而造成破坏。
2.1.2利用地质雷达探测技术探查路面以下是否存在空洞等病害。一般利用弯沉检测了解旧水泥路面、旧沥青路面和水泥稳定层的承载能力，以便采取相应的处置措施。
2.2共振破碎工艺分析
2.2.1试振：在进行共振破碎施工时，应按照相关规程要求进行试振。按照实际路面状况、基层的强度及刚度情况调整行进速度、振幅等，随时监测破碎效果。在分别对19MPa、20MPa和21MPa三种激振力和2.5km/h、3km/h 和3.5km/h 三种行进速度的组合情况进行试验后，对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进行了探测和开挖检查。证实共振破碎仅把混凝土表层以下8cm范围内的混凝土板块碎石化，下部虽然也被振裂但仍保持良好的嵌挤性。一旦发现问题及时纠正，确保破碎质量。
2.2.2振序：破碎施工顺序一般由外侧车道开始，间隔20cm进行单向破碎，如果中间车道作了纵向切割，也可由中向边的顺序破碎，保持15cm以上的相邻车道搭接距离。按每行进一次破碎宽度约20cm、破碎区域间隔4-5㎝计算，一个车道（约3.5-3.75m）破碎需要新进8-10次。根据现场测试，单次破碎时会对相邻约5㎝区域造成一定的碎裂。破碎一般都是以边缘为始向中间靠。
2.2.3 振力与行进速度的关系：激振力21MPa，行走速度3.5km/h的筛分结果，尽管激振力较大，由于速度较快，破碎的颗粒较大；激振力为19MPa，行走速度 3.0km/ h 的筛分结果，尽管激振力较前者小，由于速度较前者慢，破碎的颗粒较小；激振力为20MPa，行走速度2.5km/h 的筛分结果，由于激振力较19MPa大，速度较3.0km/h 慢，破碎的颗粒最小。通过对试验路破碎层开挖观测和筛分结果分析，表面以下8cm以内被破碎小于5cm的颗粒占到50%。在厚度8cm以下宜保持裂而不碎的效果最佳。因此，笔者认为：破碎不宜太碎，过碎会使整个结构层变得松散，不利于承受和传递荷载；采用激振力20或21MPa，行进速度3.0～3.5km/ h的工况下，既能保证破碎达到应有效果，又能保证获得较高的生产效率。
2.2.4在两个以上车道作业时，实际破碎宽度应超出一个车道，与相邻车道搭接部分，宽度应超过15㎝，以保证两车道间破碎层的均匀碾压。
2.2.5路面破碎完成后，应清除旧水泥混凝土接缝处松散填料以及较大粒径的碎石块，采用密级配碎石粒料回填；如破碎后出现超过5㎝的凹地，同样要采用级配碎石粒料回填。
2.2.6碎石化层碾压后，不允许有钢筋外露和沥青接缝料、补块等存在；如果破碎板层发现有钢筋外露，外露部分需剪除至与碎石化层顶面齐平。
2.3碎石化后对破碎层的保护
2.3.1交通的控制：对破碎层，有条件的最好做到封闭式施工；缺乏条件的，尽量避免车辆通行，更不能让车辆随意在破碎层上刹车与启动；对施工车辆在其上的通行，也要进行必要的监管。
2.3.2雨水的防治：因雨水渗透到碎石层后，会沿着碎石层下的裂缝渗透，对旧水泥混凝土层及基层、垫层造成危害，严重影响破碎层及其下基层的承载能力。加铺好沥青面层后，滞留的雨水会加速路基路面的损坏，因此，对破碎层，应充分做好防治雨水的工作。如果破碎后不能直接进行碾压摊铺，遇上雨水天气，要注意破碎层的遮盖。
2.4破碎施工过程注意事项
2.4.1施工中，操作员应随时注意观察机械工作情况和锤头破碎效果，应根据实际情况及时调整破碎参数，以达到较好的破碎效果。据本试验路段的现场施工破碎状况，驾驶员往往根据破碎时的声音来判断锤头工作效果，从而做出可能的调整。
2.4.2如果旧路是连续配筋混凝土路面或局部地段是钢筋混凝土路面，首先要对道路进行纵向切割，其次要适当调整碎石化机械的参数（如增加振动能等），要求破碎后钢筋和混凝土基本分离。
2.4.3在施工前对破碎部分进行先洒水，减少造破碎施工时扬尘污染。
2.4.4为防止车辆在碾压完之后的路面上行驶而改变碎石层的均匀性，碾压后的路面应进行封闭，同时立即组织摊铺。
2.4.5对具有代表性的路段抽样检验，并根据外观鉴别及实地检测的方法，全面评价工程破碎质量。并对沉降量进行检测，沉施工质量控制标准
3.碎石化加铺技术的质量目标是
消除旧水泥路面及路基结构性病害，破碎并稳固水泥混凝土板，使破碎层粒径较小且级配良好，形成高强度的嵌锁结构，为沥青加铺层提供稳固的施工平台，有效减少或消除反射裂缝，同时不至于产生过量车辙，提高改建路面的使用寿命。具体控制标准是：
3.1粒径。碎石化层破碎粒径大部分在15.2㎝以内，破碎粒径大于20.3㎝的含量不超过2%，粒径应控制在1.5-7.6㎝；破碎层粉尘含量（小于0.075㎜）不大于7%。
3.2级配。碎石化层在0~10㎝的，级配控制在级配碎（砾）范围以内；碎石化层在01~8㎝的，级配接近级配碎（砾）石。
3.4回弹模量。碎石化层模量（静态）应大于500MPA，但宜小于1500MPA。
3.5碾压：采用不小于9吨的双钢轮振动碾压机，根据破碎程度控制在2-4遍内，碾压速度不得大于1.83m/s，可先洒水然后压实，以增强压实效果。压实后，任何有垂直移动超过2㎝的局部地方，都要考虑开挖移除，并用级配碎石料回填。不宜过量压实，以防“粉碎效应”。
4.路面的共振破碎施工及沥青路面摊铺
水泥砼路面共振破碎后，洒水，微振压两遍后，直接摊铺沥青层。热混合沥青料的级配碎石与碎石化面层的碎石级配接近，直接摊铺碾压会使结合面石料相互嵌挤，达到层间无光滑面接触，这样两层之间达到合二为一的效果。摊铺时，先摊铺7cm厚沥青碎石ATB-25下面层，碾压成型后，再撒上一层乳化沥青，最后摊铺5cm厚AC-16上面层沥青混合料，碾压成型冷却后即可开放交通。
5.成效分析
通过对与常规的破损水泥砼路面修复工艺相比，碎石化施工工艺在工期、安全风险、效益、环保具有一定的优势。具体比较如下：
结束语：
碎石化技术用于普通国省道水泥路面大中修上，可以大大缩短施工工期、减少公路路面修复所引起的交通阻塞和安全风险，同时有效地利用原本废弃的原料促进环境保护、提高社会效益和经济效益，是不失为推广应用的好举措。
参考文献
[1]颜安平.共振破碎技术在旧混凝土路面改造中的应用研究[J]市政技术，2011，05：21-24.
[2]王青海.共振破碎改造旧水泥混凝土路面机理及效应研究[D].重庆交通大学，2011.
论文作者:邹国呈
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第12期
论文发表时间:2018/9/10
标签：碎石论文; 路面论文; 水泥论文; 混凝土论文; 沥青论文; 板块论文; 速度论文; 《建筑学研究前沿》2018年第12期论文;