冲击稳压破碎技术及机械在旧水泥混凝土路面维护上的介绍

2022-09-11

1 国内筑水泥路面的概况及主要问题

截至2007年底, 按交通部运输部发表的统计公报, 我国已经建成公路总里程为358.37万公里, 建成水泥混凝土路面84.85万公里, 沥青混凝土路面40.16万公里, 水泥路面已经占到高等级路面的67.88%, 成为占主导地位的高等级路面结构。广东省是国内铺筑水泥混凝土路面较多的省份, 目前约有水泥混凝土路面2万多公里, 目前已修复的已达500多公里。从经验上看, 我们成功地建造长寿命水泥路面太少。由于建设工期紧, 任务重, 受地质条件限制及经验不足等因素影响, 导致部分路段质量先天不足。加上近年经济发展迅猛, 车辆超载运输现象严重, 使早期铺筑的水泥砼路面出现板底脱空、板角断裂、路面沉陷、错台、严重破碎板及唧泥等病害。对此, 我省早期破损路面修复采用“置换板修补法”, 但因此方法在施工中存在安全隐患多, 置换板结构层底下易积水、财力物力耗费大、废料无法再生利用及影响环境保护等弊端。这些因素使得高等级公路的决策者和建设者产生了不少畏难情绪, 丧失了在高速公路上建好水泥路面的信心。

2 水泥混凝土路面病害的简要分析

水泥混凝土路面早期破坏的面板即非厚度问题, 也不是强度问题, 主要是由于各结构层的脱空, 形成脱空的原因有多种, 有结构层之间的变形极不协调, 或是路面缩缝、胀缝处渗水导致基层顶面积水, 在路面荷载冲压作用下产生唧泥并形成脱空也有可能是基层产生不均匀沉降导致局部脱空。

3 冲击破碎技术的介绍

为了解决旧混凝土路面维修上的难题, 冲击破碎稳压技术也就适时而生了, 冲击破碎是在滚动冲击的作用下在板上形成紧密的裂缝, 从而形成镶嵌作用。以部分结构性的损失来换取传荷能力的增强。另一方面, 压稳则消除板下的脱空, 恢复了基层对水泥混凝土块的支承作用。同时, 对板块进行高能量的冲击打压, 可以对土基和基层进行补充压实, 彻底解决工后沉降的问题。对于非结构性病害的混凝土路面, 只需将旧路面打裂成不超过60cm×60cm的小块即可。而对于有结构性病害的混凝土路面, 则需将旧路面进行打碎压稳并以测试路面的沉降为指标, 具体操作为当每次破碎压实数遍后, 不断地测试路面的沉降, 沉降会随着冲击破碎压实的遍数而减少。当沉降减少到允许的范围时, 所击打的遍数就可作为这个工程所需要的遍数了。破碎以后, 在合格的被打裂的混凝土面板上, 先铺设一层沥青混凝土, 经初步平整后, 喷上沥青粘结层和土工布, 最后再铺沥青混凝土面层或新水泥混凝土板。根据《公路水泥混凝土路面设计规范》 (JTGD40-2002) 规定:旧水泥混凝土路面层损坏状况等级为差时, 宜将混凝土板破碎成小于40cm的小块, 用作新建路面的底基层或垫层, 并应按新建水泥混凝土路面或沥青砼路面类型进行设计。从大量的工程实践及国内外的大量实例证明, 冲击破碎是一种有效处理旧水泥混凝土路面的方法。

4 冲击破碎压实机impactor2000的介绍

4.1 工作原理

该机器通过美国产220马力牵引拖拉机牵引四边形的冲击破碎压实滚筒, 利用滚筒碾滚时重心高度变化产生的冲击力, 进而产生强大的向下作用的冲击波向地层深处传播。该冲击波具有地震波的传播特性, 使路基压实深度随碾压遍数递增而产生压实作用。同时, 由于该机四边形碾滚筒上凸齿的作用, 凸齿面积小, 冲击作用力大而产生破碎功能。

4.2 技术性能

(1) 高度1.956m、宽度2.565m、长度5.864m、重量12.7吨; (2) 每秒最高击打次数为2次; (3) 最高行驶速度为压实时13公里/小时, 破碎时11公里/小时; (4) 压实功率为30k焦耳/击打; (5) 有效压实宽度为2.13m; (6) 压实厚度为0.3m~1.2m (视土壤的种类和含水量而定) ; (7) 压实能力为每小时994m3~11927m3 (视土壤的种类和含水量而定) ; (8) 液压系统压力为15.5Mpa。

4.3 主要特点

高振幅、低频率、行速快。据相关介绍, 美国工程兵与1987年应用冲击压实破碎机和振动压路机在非粘和低粘性土壤进行对比实验, 得出冲击压实破碎机每分钟的压实能力相当于普通振动压路机的5.7倍。

5 冲击破碎技术的价值分析

实际工程中, 一台impactor2000机器每天可完成冲击压实破碎旧水泥路面10000余m3, 而采用常规人工配合机械击碎挖除路面按30人一个工班作业, 每天仅能完成80m3~100m3。由此可见冲压破碎机器作为一种高效的施工机械, 大大得提高了旧混凝土路面维修的进度, 缩短工期。

实际工程中, 使用冲击破碎机比一般的机轧碎石费用每平方米低约10元。施工成本低, 经济效益显著。并且破碎的旧混凝土的再生利用具有明显的环保和经济优势, 避免了资源的浪费。同时, 经冲击压实破碎后的路基强度基本均衡, 经回弹模量的测定, 也满足路面底基层的设计要求。

冲击破碎比传统的换板维修方法的另一个优势是可保证交通畅通。由于传统的维修方式需要封闭交通, 而且时间较长, 对于国道和省道的维修将严重影响社会经济效益。而冲击破碎后的路面仍能保持基本平整, 可以确保道路的安全畅通。

由上分析可见, 运用冲击破碎技术在旧路维修上具有明显的社会及经济效益, 符合建设节约型、环保、6可持续发展的要求。

6 结语

应用冲击压实破碎机重铺水泥砼路面是近年来国内公路系统的一项新设备、新技术、新工艺、国内部分省市在应用美国impactor2000破碎机后评价良好, 压实后重铺的路面、路基密实度好, 各结构层结合紧密, 铺后的路面均未出现板底脱空等病害。经多次实践证明, 美国impactor2000破碎压实机器是专门为旧水泥混凝土面板破碎而设计诞生的一种机械, 相关对比试验已充分表明, impactor2000比其他同类冲击破碎机器效果更好。应用此设备在维护旧水泥路面板上具备良好的社会和经济效益, 且该技术和机器已在美国水泥混凝土路面的维修上广泛应用。在目前交通事业蓬勃发展的中国, 该项技术和机器具备良好的推广价值。

摘要：通过对冲击稳压破碎技术及破碎机械的介绍, 表明此项新技术和新机械可以在旧水泥混凝土路面的维护上获得良好的社会及经济效益, 可以达到节省工程成本, 提高施工进度, 有利于环保的目的。

关键词：冲击稳压破碎技术,impactor2000