养护修复水泥路面的高频低振幅共振破碎技术研究.pdf
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1、交通世界TRANSPOWORLD0 引言水泥混凝土路面凭借强度高、变形小、施工简便、耐久性好、造价低等优势,逐步成为我国国省道路施工的主要结构形式。但随着近年来交通运输业的飞速发展,公路交通压力倍增,重载交通造成现役水泥路面出现了一系列质量病害,严重影响行车安全。传统的“白改黑”处理技术尽管能够消除道路先期影响,但就道路实际运营状况来看,其耐久性并不理想。鉴于此,本文提出高频低振幅共振破碎处理技术,对水泥混凝土道路修复具有显著效果,有效弥补了传统修复技术存在的不足,具有广阔的应用前景。1 碎石化技术发展现状1.1 国内外碎石化技术现状碎石化技术主要包括 MHB 多锤头碎石化技术和RPB碎石化技
2、术。MHB技术是由美国 Antigo机械制造公司研发,于1955年投入使用。1986年,美国工程师JohnBrizzell对该技术进行了优化,研制出了更加先进的RPB共振破碎机,是目前国际上应用最广泛的破碎技术,其型号由传统的PB400型升级为PB500型。参考大量国外先进技术,我国中铁科研人员通过长期不懈的研究,自主研发了GZL-600全浮动式共振机,有效推动了我国破碎技术的发展。该机器紧贴水泥路面传输共振能量,功能更先进,破碎效果更明显。1.2 共振破碎技术对周围环境影响共振破碎技术主要利用对破碎机振动频率的调整,使其与水泥混凝土自振频率保持相同,从而完成对路面的破碎化处理。破碎施工时,为
3、全面探究振动波对地基和周边设施造成的影响,通过地震检测仪进行监测。1)检测时,在距振源0.3 m及5 m位置分别布设检测点,设置检测仪监控设备。破碎施工时,检测设备会自动采集道路纵向(X向)、横向(Y向)、竖向(Z向)三者的振幅变化数值。根据振动速度及主频值变化情况对振动造成影响的具体情况进行综合评估。其中距振源0.3 m处测振数据如表1所示:表1 距振源0.3 m处测振数据通道号010203通道名称道路纵向X道路横向Y道路竖向Z最大值/(cm/s)-23.8-24.9-22.1主频/Hz0.891.371.99时刻/s1.403451.462311.27816量程/(cm/s)39.943.
4、233.6灵敏度24.50022.50030.000通过表1能够看出:距离振源0.3 m时,水平方向通道X和通道Y振幅最大为25.538 cm,而地面下方部位最大振幅则为23 cm。虽未准确检测到振源部位各方向的振幅,但测点靠近振源,其振幅相差无几,可等同于振源部位的变化情况;通过数据能够看出,振动造成的水平方向的破坏,明显高于建筑结构安全规程规定的安全标准值,但就我国城市路网规划现状来看,道路与两侧建筑结构之间的距离均超过5 m。而对于道路结构下部,是否会影响道路基层,能否对埋深大于80 cm的地下管线造成破坏,仍需进行开挖检测。根据现场振动破碎实际情况来看,水平方向及道路结构下部振动强度完
5、全能够将水泥板彻底破碎。收稿日期:2023-03-15作者简介:刘兴(1985),男,河北行唐人,工程师,从事公路桥梁施工工作。养护修复水泥路面的高频低振幅共振破碎技术研究刘兴(石家庄市公路桥梁建设集团有限公司,河北 石家庄 050051)摘要:高频低幅共振破碎技术是对原混凝土路面进行破碎化处理,使传统的刚性水泥路面转变为柔性路面,在一定程度上克服了“白改黑”路面改造技术中反射裂缝的难题。基于此,首先对养护修复水泥路面的高频低振幅共振破碎技术进行研究。然后结合碎石化技术发展现状,分析了共振破碎技术的工艺原理及特点,最后提出了相关技术要点。总之该技术无需进行防裂处理,且机械化施工速度快,可在水泥
6、路面改造工程中广泛应用。关键词:水泥混凝土;共振破碎;柔性路面;反射裂缝;机械化中图分类号:U445.4文献标识码:B97总651期2023年第21期(7月 下)2)在确保破碎机各性能指标不变的条件下,将监控设备布设于距振源5 m位置处,采用与0.3 m位置相同的检测方式,其检测结果如表2所示:表2 距振源5 m处测振数据通道号010203通道名称道路纵向X道路横向Y道路竖向Z最大值/(cm/s)-0.1-0.2-0.2主频/Hz18.6594.6216.24时刻/s1.608 450.835 351.662 00量程/(cm/s)39.943.233.6灵明度24.50022.50030.0
7、00通过表2能够看出:该位置振动状况出现了显著变化。其振幅在水平方向最大值低于0.2 cm,在地面结构以下则小于 0.3 cm。根据我国建筑结构抗震设计规范,建筑结构抗震等级均不低于6级,表明此类振动不会对道路两侧建筑结构造成任何破坏;和振源部位相比,此种远距离共振无法实现对混凝土板的破碎。根据综合试验检测结果能够看出,共振破碎技术不会对周边建筑结构造成破坏,可放心使用。2 共振破碎技术的工艺原理及特点2.1 破碎工艺介绍在对共振破碎工艺的破碎机施工参数的研究过程中发现,共振破碎仅把混凝土表层以下810 cm范围内的混凝土板块碎石化,通过室内的筛分发现颗粒粒径小于5 cm的在一半以上,破碎程度
8、较好,防止反射裂缝的能力较好。下部虽然也被振裂,但仍保持良好的嵌挤性,检测坑可以看见下部呈咬合状态,且裂纹在 2050之间,绝大多数成45,因此保证了上部碎石柔性化,下部碎而不散,使基层具有良好的承载能力。2.2 破碎的强度形成机理混凝土板破碎后,其粒径大小应满足基层级配要求,确保碾压成型后,其承载力满足要求,保证基层整体稳定性。因此,本文进一步选取19、20、21 MPa三种激振力及 2.5、3、3.5 km/h 三种行走速度进行探究。并根据各种激振力及行走速度条件下,对混凝土破碎位置进行挖坑检测。影响破碎层上面层承载性能的因素较多,具体包括旧水泥混凝土面层模量、破碎层粒径与形状、细粒层与咬
9、合层厚度等。其中最关键因素为各颗粒间的抗剪强度,通过材料具有的黏聚力、内摩擦阻力能够反映出来,研究发现,破碎层各颗粒之间的黏聚力较小,因此其上面层承载性能是由颗粒之间的摩阻力决定的。而颗粒间摩阻力大小主要取决于如下三个方面:破碎层内部各种颗粒之间的滑动摩擦;颗粒体积增大导致横向位移需克服的摩擦阻力;破碎层颗粒在外部荷载作用下,重组时遇到的阻力作用。此外,原水泥混凝土板振动破碎过程中,混凝土体积急剧增大,从而产生横向位移,混凝土颗粒越小,其体积增长越迅速,所形成的内部预压力就越大,使得上面层承载性能越大。破碎层下面层强度来源。经振动破碎处理后,下面层出现裂而不碎的状态,各部位咬合完整,形成不同的
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