摘要：在社会经济持续增长下，交通事业呈现良好的发展前景，对于新时期高速公路工程建设提出了更高的要求。在旧水泥混凝土路面作业中，通过碎石化技术的应用，主要是通过专业破碎设备处理旧水泥路面，对于混凝土尺寸进行合理有效的控制，避免不均匀位移导致的裂缝问题出现。本文就碎石化旧水泥混凝土路面加铺沥青层技术应用，有助于合理控制加铺层层底拉应力和弯沉情况，提升工程施工质量。
关键词：碎石化；旧水泥混凝土路面；沥青层
公路在长期运营中，由于路面行车磨损和外界环境的侵蚀，导致公路路面发生不同程度上的破坏，水泥混凝土路面使用性能有所下降。在新时期公路工程的建设中，为了可以降低施工成本，延长公路使用寿命，加强公路工程的修复和养护成为当前首要问题。碎石化法作为一种旧混凝土路面改造的有效技术手段，需要立足于实际情况寻求合理的破碎技术，对旧混凝土路面压浆、灌缝改造，然后加铺沥青混凝土面层，可以有效降低裂缝出现几率，延长工程使用寿命。加强碎石化旧水泥混凝土路面加铺沥青层技术研究，在实际应用中可以延长公路工程使用寿命，为后续工作开展奠定基础。
一、旧水泥混凝土路面中碎石化技术
旧水泥混凝土路面改造中，破碎化技术主要包括冲击压实技术、打裂压稳技术、碎石化技术以及共振碎石化技术等多种技术。
（一）共振碎石法
共振碎石法在实际应用中，由于自身特性更好的适用于板块结构完整性较差的水泥混凝土路面，促使旧水泥混凝土板固有频率和共振设备振动频率保持一致，进而发生共振现象，导致混凝土板破碎为高强粒料层，是当前解决裂缝问题的有效途径[1]。通过共振碎石化技术的应用，促使锤头可以保持低振幅、高频率撞击地面，快速破碎水泥混凝土板，有效提升工作效率。将原本水泥板破碎处理后，贯穿于旧水泥混凝土面层全过程，促使碎块尺寸可以控制在4cm范围内；面层下部分板体性可观，存在一系列裂缝，角度大概为45°。此种裂缝促使碎石块之间相互挤压，压实后密切咬合，促使碎石层可以充分发挥稳定层的作用。
（二）多锤头碎石化法
多锤头碎石化法作业中，借助多锤头破碎设备辅助作业活动开展，在多锤头作用下破碎水泥混凝土路面板，借助振动压实机实现破碎路面的压实处理。多锤头破碎会改变原有水泥混凝土路面面层性能，逐渐趋向于级配碎石，在规避发射裂缝方面效果较为可观。但是在具体施工中，可能会在不同程度上破坏路面承重结构和周边结构物，需要设立水泥稳定碎石层，实现路面补强，凭借自身特性适用于路侧房屋少、路况差的公路路段[2]。
二、不同破碎方式的沥青加铺层受力分析
以某高速公路为例，路面结构水泥混凝土面层25cm、半刚性基层18cm和半刚性底基层15cm。通过计算机软件计算分析后，分析不同工艺在沥青加铺层底拉应力和弯沉情况起到的作用，建立完善的多层弹性体系理论，促使各层转变为均匀、连续线弹性体，荷载为BZZ-100，轮胎接地压强0.8MPa，接触面量圆0.213m。
（一）共振碎石化加铺层受力
在获取精准的检测资料基础上，取6个点承载板试验，对旧水泥混凝土路面板共振破碎处理后，回弹模量均值为534MPa，结合相关规章制度和技术规范，共振破碎后加铺沥青层，10cm ATB-25+6cmSBS改性沥青AC-20C+4cmSBS改性沥青SMA-13。通过大量实践可以确定碎石化层的取值范围，获取实际测量结果基础上，适当的修正弯沉值[3]。通常情况下，主要是通过土基模量值的修改实现，在把握轮隙中心弯沉值一致特性同时，对碎石化后的沥青层加铺结构层模量综合分析，确定各层相关参数信息。
（二）多锤头碎石化加铺层受力
多锤头碎石化在旧水泥混凝土路面破碎处理后，然后加铺沥青路面，行车道直接加铺路面结构，上面层为5cm，改性沥青砼AC-16C面层，粘层采用改性乳化沥青粘结层，下面层为7cm沥青砼AC-20C，封层则为封层+透层，基层为16cm 5%水泥稳定级配碎石。
通过对两种技术的对比和分析，共振碎石化弯沉比处于最低值，相较于共振碎石化弯沉技术而言，多锤头碎石化弯沉水平提升了26%左右。共振碎石处理后加铺沥青层，层底拉应力要远远高于多锤头碎石化技术。通过共振碎石化对旧水泥混凝土路面破碎处理，板块裂缝较为整齐，竖向荷载承载力较强，较之多锤头碎石化技术而言，较之多锤头碎石技术破碎处理下的不规律裂缝，强度更为可观。
（三）冲击破裂稳固加铺层受力
结合国内外相关资料分析可以了解到，冲击压实破碎后旧路面层顶面实测回弹模量的参照值800MPa，折减系数0.66，破裂稳固后板顶面回弹模量代表值528MPa。较之共振碎石化技术，冲击破裂稳固反复冲碾可能对原有基层稳定性带来不同程度上的破坏和影响，路面基层底基层的承载力随之下降。冲击破裂稳固加铺方案为10cmAM-25+6cmSBS改性沥青，AC20C+4cmSBS改性沥青SMA-13，加铺厚度大概在20cm。在确定模型参数时候，与之前模型参数的选择方法相同。通过原有基层和各层模量有所小若削弱，对加铺层受力情况进行科学合理的计算。
通过对上述几种破碎方式对比分析，分析完成值之间的差异。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在具体弯沉比分析中，可以发现加铺层底容许应力值差异较小，并且这种应力差小到可以忽略不计。相较于多锤头碎石化加铺层层底拉力，共振碎石化沥青加铺层层底拉应力的峰值要低于18%。从整体角度来看，这三种方法在实际应用中，当属共振碎石化完沉比最低，较之共振碎石化技术多锤头碎石化弯沉比提高了大概26%左右，而冲击破裂稳固技术则介于两者之间。经过碎石化技术处理后的旧水泥混凝土路面，面层底部板块裂缝为斜裂缝，受到竖向荷载作用影响，较之多锤头碎石化技术而言会形成较多不规律的垂直裂缝，强度更高。所以，在分析路面结构极限承受能力和刚度时，碎石化技术较之冲击破裂稳固技术和多锤头随时技术而言更为适宜。需要注意的是，在轮隙中间区域冲击破裂稳固沥青加铺底层拉应力为负数。主要是由于冲击压实破碎技术可以将旧水泥混凝土面板整体性更好的保留下来，加之粒径较大，水泥混凝土面层模量仍然保持一个较高层次水平，和沥青加铺层下层抗压模量之间存在明显的差异，所以加铺层下层的竖向荷载力较大，始终处于受压状态。
三、碎石化旧水泥混凝土路面加铺沥青层技术应用
碎石化法是一种旧混凝土路面改造的有效技术手段，在实际应用中应该根据实际情况针对性发挥其原有作用，避免技术盲目使用，具体包括对旧混凝土路面压浆、灌缝改造等流程，然后加铺沥青混凝土面层，尽可能有效降低裂缝出现几率，延长工程使用寿命。
（一）适用条件
碎石化技术在实际应用中，对于旧水泥混凝土板破碎处理，会破坏原有路面结构，导致路面原本的承载力大大下降。旧水泥混凝土板局部处理表现出较强的经济性，具体选择哪一种方法进行处理，主要取决于旧水泥混凝土路面破坏程度。在确定碎石化适用条件基础上选择合适的方法，具体应该具备以下几点：首先，如果原有的水泥路面发生破损，如翻浆、错台现象，断裂面积超过25%，需要及时开挖和修补处理，或是路面出现冻胀裂缝或水泥碱化裂缝；其次，路基材料损坏程度严重或是地下水水位较高情况下，区域无法承受较大负荷，土质条件较差时不允许使用此种方法；最后，使用此种方法作业中，需要综合方案技术性能和经济性能，综合对比分析后确定最佳的处理方案[4]。
（二）碎石化技术应用要点
首先，科学评估基层特性。无论是共振碎石化技术还是多锤头碎石化法，在实际应用中都可能对路基稳定性产生不同程度上的影响。对基层强度和稳定性控制基础上，存在一系列问题和不足，无法对路基情况有效预测，混凝土板支撑作用会对路基强度和稳定性带来不利影响，对于路基特性难以形成科学、准确的认知。所以，可以通过取样测试方法来确定基层强度、含水量，保证旧水泥混凝土路面结构稳定性。在路面碎石化前处理期间，应该将路面沥青罩面层移除，将排水系统设置在路肩两侧；对于局部呈现和断裂现象严重的路段，做出明确的标记。对于埋深不足1m的区域，可以适当的通过降低锤头高度来破碎水泥路面，同时标明桥梁连接段破碎区域，在桥头搭板后端；确定高程控制点，了解高程变化的同时，为后续的施工活动有序开展提供指导和帮助；同时，严格控制交通分流，满足施工活动有序开展。
其次，完善排水设施。如果在阴雨天气进行碎石作业，可能导致雨水渗透到路基中，为路面行驶安全埋下一系列安全隐患。所以，应该完善排水设施，确保路基材料干燥，为后续施工质量提供坚实保障。通过设计安装，可以满足这一作业要求[5]。对于边缘排水系统的设计，主要是在路面结构外缘设置集水沟，可以将路面渗透的水流入到集水沟中，通过带孔集水管引出路基。集水沟中采用的透水性材料，主要包括级配碎石、粗砂材料构成，内衬油毡，集水沟深度控制在45cm～60cm左右。通过安装排水系统，可以将积水有效排出，确保路基干燥，提升路基强度和稳定性，避免对路基结构带来破坏作用。
最后，破碎旧水泥。在施工前，对路面不同路段破碎情况记录下来，设置对应的多锤头破碎机。结合试验路段开挖试坑，设置更多符合个性化要求的多锤头破碎机，根据技术要求，破碎快粒径不超过7.50cm，中间区域不超过22.50cm，底部不超过37.50.自高相抵触进行破碎处理，尽可能避免摊铺后排水不畅。需要注意的是，两侧破碎的搭接宽度保持在10cm左右，施工期间可以灵活进行，将落锤高度和频率控制在合理范围内，确保旧水泥破碎处理更为均匀。破碎处理后充分碾压，主要是借助Z型压路机碾压作业，对于不平整的区域通过2cm～4cm碎石找平处理，然后使用CA-25单钢轮压路机进行两遍碾压，碾压期间保持匀速行驶，速度不超过5km/h，提升碾压成效。在这个过程中，应该做好拼接缝的处理，避让道路周边的构造物。对于面层的保养，通过智能沥青洒布车和碎石洒布车，在透层使用2.5kg/㎡～3kg/㎡的慢裂洒布型乳化沥青，撒布碎石大概10mm～15mm，大概用量12m³/km²。上述工序结束后，采用地面层材料对道路上局部不平整区域进行整平处理，结束封层活动后进行面层摊铺活动，确保施工质量可以得到有效控制。
结论：综上所述，在旧水泥混凝土路面碎石化处理中，可以有效减少裂缝带来的不良影响，改善路基稳定性和强度，避免破坏路面结构，切实提升施工效率和施工质量，以求推动公路工程建设和发展。
参考文献：
[1]蒋鑫.湿热地区旧水泥混凝土路面病害处治与沥青加铺层材料研究[D].长安大学,2017.
[2]梁玉霞.高速公路水泥混凝土路面加铺沥青层综合技术研究[J].黑龙江科技信息,2017，31(05):232.
[3]刘兵,马尉倘.水泥路面加铺沥青层反射裂缝防治技术与特性分析[J].内蒙古公路与运输,2016，20(03):7-10+43.
[4]包永刚,田野.基于混凝土路面碎石化过程及加铺结构的有限元分析[J].公路工程,2016,41(03):49-54+88.
[5]展宏图.旧水泥混凝土路面提质改造沥青层加铺方案研究[J].湖南交通科技,2015,41(01):40-43.
论文作者:朱勇
论文发表刊物:《基层建设》2018年第22期
论文发表时间:2018/9/10
标签：碎石论文; 路面论文; 混凝土论文; 锤头论文; 水泥论文; 沥青论文; 技术论文; 《基层建设》2018年第22期论文;