混凝土路面罩面维修所用到破碎技术

　　由路面维修中应用的碎石化、冲击破碎碾压、裂缝破碎碾压3种刚性路面破碎类型，以及利用落锤弯沉仪进行的非破坏试验来表征实际的破碎路面特征，并以此作为路面维修设计的指标。同时讨论了这些方法在施工中的实践应用。结果表明：破碎技术并不是在所有的情况下都是优方案，只有在设计准确的前提下才可以提供很好的路用性能。用于破碎混凝土板的方法主要分为3类.裂缝破碎、冲击破碎和碎石化。经验表明，对于弱地基材料，在应用破碎技术的时候，较长的板比较短的板更有效。即裂缝破碎、冲击破碎都能比碎石化更好的在这些弱地基材料上提供建筑平台。

　　1.1裂缝破碎和碾压

　　裂缝破碎和碾压技术主要应用于接缝素混凝土路面。裂缝破碎的目的是减少热拌混凝土罩面产生的反射裂缝。一般刚性板的有效板长范围是30～122cm，美国加利福尼亚州的研究表明，理想的有效板长范围是61～91cm。这种板裂缝的目的就是让彼此接近得足够小的分割板块来减少竖向和水平位移。但是裂缝之间的主要荷载的传递是通过集料嵌挤来完成的。需要对开裂后的板体进行固定重新建立基层或者底基层与破碎板之间的支撑，来消减相应的竖向位移。

　　1.2冲击破碎和碾压

　　冲击破碎和碾压技术的目的与裂缝破碎和碾压完全一样。但是冲击破碎和碾压应用于接缝预应力混凝土路面。因为接缝预应力混凝土路面包含钢筋预应力杆或钢丝网预应力，具有相当高的破碎能量，只能应用冲击破碎。在所有的接缝预应力混凝土路面板中的预应力都必须破坏掉，并且混凝土与钢筋的连接也要破坏掉，目的是通过减小有效板的长度来减少反射裂缝。冲击破碎技术破坏板的尺寸比裂缝破碎技术的有一定程度的减小，平均尺寸是30~61cm。冲击破碎后路面的情况见图1。

　　1.3碎石化

　　碎石化的目的是通过破坏混凝土路面来控制反射裂缝，同时减少各类混凝土板的位移。碎石化将板的尺寸减小到15～61cm，具有与碎石集料相似的级配特征。然而，混凝土板减小到这样的尺寸将会导致板体的结构性能明显降低。破碎后的混凝土板转变成了基层，能够支撑普通水泥混凝土路面或者是热拌沥青路面。这种方法已经应用于各种普通水泥混凝土路面。

　　1.4路面排水

　　对于任何类型的路面，恰当的排水设计都是必需的。在破碎混凝土板后与铺筑罩面前，轻易发生由于降雨造成的路基的破坏，考虑到路基的支撑特征，一般的经验显示采用边缘排水能较好地减小破坏的效果。地下排水在以下4个位置是很重要的。竖曲线的凹陷部;

　　现存的有明显的唧泥现象的素混凝土路面;

　　设有超高的水平曲线的较低位置;

　　其他存在排水问题的区域。在地基薄弱或者是水位较高的地区，排水系统应该在碎石化与碾压实施之前尽可能长距离的设置，以地基的稳固。碎石化必须在排水系统已经设置好2周后才可以实施，非凡是在潮湿地区。

　　2破碎板的力学特征

　　随着基于力学特征的破碎板设计技术的发展，近年来，路面罩面已经成为大家十分感爱好的课题。事实上，相对于其他的路面设计方法，力学设计方法可以用小的建设费用，提供有效的路面设计。但是，单纯的力学设计方法，经常很难得到所有的力学输入参数。将经验观察和力学分析结合是非常有必要的，可成功地完成设计任务。试验路段的碎石化路面上沥青罩面的评价告给出了根据量测的弯沉确定的各种模量值。

　　随着对破碎板技术研究的深入，进一步发展了力学技术。根据恰当的沥青混凝土温度和相应的热拌沥青的刚度条件，通过沥青罩面层底的受拉应变来计算路面疲惫寿命。弯沉的数据是由落锤弯沉试验得到的，可用作未来项目设计的输入参数值。研究得出碎石化的混凝土路面具有高抗剪强度和抗车辙能力，而不是典型的“颗粒材料”;并得到在荷载分布下沥青罩面层的相应强度值差不多是级配碎石基层的1.5-3.0倍。存在弱基的地区，碎石化在减少弯沉方面，并不优于其他的板体预制技术，也不优于破裂碾压和冲击碾压技术。而弯沉的减少可以降低热拌沥青罩面的抗拉应力水平，减小罩面层的厚度，增加估计性能寿命。足够的现场地基强度对于成功地完成碎石化和热拌沥青罩面的施工是非常必要的。通过对弱基的大量调查发现，产生问题的主要原因是很难将混凝土破碎成较小的混凝土块。另外，碎石化混凝土下的弱基产生了不稳定平面，很有可能使得破碎的混凝土块移动，从而引发路面破坏。假如混凝土路面的破坏是由弱基造成的，那么碎石化路面将会破坏混凝土板天然的桥梁作用，而引发的问题将更为明显，如会引发沥青罩面的早期破坏。近年来，裂缝破碎和碾压路面的结构刚度问题被广泛地研究，同时，碎石化与长久性长寿命路面相结合的理论也在逐步完善，说明了各项破碎技术在设计阶段相结合的内在潜力。后还要注重到破碎板的弹性模量可以看作是随着破碎板尺寸的结果变化而变化的。这个结论对于完成恰当的，高性能的，经济的维修设计是非常重要的。对力学一经验设计方法的每一次改进，对于实现力学设计程序都是很重要。

　　3破碎板的材料特征

　　目前很多公路维修工程已经开始使用落锤弯沉试验值作为板体破碎指标来控制质量。落锤弯沉试验的数据表明，冲量劲度模量可以作为质量控制手段来说明破碎板冲击严重度和刚度。ISM定义为在荷载中心处量测的弯沉单位长度上FWD的荷载干磅数。ISM代表了路面刚度，并且用来评价冲量荷载作用下路面的碾压状况。FWD数据的分析非常清楚的表明，各种类型的破碎技术的结构反映是有很大区别的。ISM值是由不同项目收集的FWD数据得到的。图2和图3分别给出了试验路段一和试验路段二的不同路段估计的JSM值。图2显示，在105路段，ISM值较试验路段一中其他路段的ISM值有明显的下降。图3显示，在试验路段二中的24647和24815路段，ISM值也明显低于平均值。图3中的数据也显示，几乎没有路段的ISM值明显高于平均值。lSM值偏低的路段，很可能是由弱基造成的。

　　lSM值的变化说明了破碎板提供给罩面的结构支撑的变化性，甚至是给予相同大小荷载的破碎冲击时的变化性，同时也说明了在破碎板施工过程中地基刚度的显著性。虽然弯沉数据的分析并不能提供对地基理想的刚度评价，但是ISM值可以帮助确定弱基点，进而提前实施潜在抗剪。设计方法应该考虑所有的地基支撑变量，终确定罩面的厚度。由此可以看出，同一条道路的路面段也很有可能有不同的结构支撑水平。实践证实，碎石化、冲击破碎碾压和裂缝破碎碾压混凝土板破碎3种的类型，所提供的碾压有明显的区别。不同破碎板技术的推荐的模量值。

　　4破碎板技术的路用性能

　　将碎石化的项目和冲击破碎碾压的项目所表现出来的性能，对比其他罩面和混凝土路面维修工程进行评价。结果表明：裂缝破碎碾压和冲击破碎碾压的性能明显好于通过研细后恢复的水泥混凝土路面的性能，也好于全厚度维修项目，并得出以下结论。碎石化的沥青罩面能够表现出较好的性能。

　　进行碎石化的路段，且罩面厚度为33-48cm时，路面表现出很好的结构性能和功能性能。

　　弯沉的量测表明，冲击破碎碾压和碎石化提高了破坏的接缝水泥混凝土路面的碾压条件。

　　接缝素混凝土路面罩面的锯槽和封缝的实施会导致路面后期的摩擦变小，碎石化罩面是一个成功的维修方法。由底裂缝产生的反射裂缝以及接缝，裂缝和补丁都减小了，碎石化混凝土路面铺筑热拌沥青罩面比补丁修补和沥青混凝土罩面表现出了较好的性能。

　　根据相关数据，板破碎每车道大约会每米增加3000美元的建设成本，相当于增力N6.35mm厚的热拌沥青罩面材料。

　　破碎板技术对于路面维修并不是全部适用的，必须对地基类型、湿度水平和等级控制进行必要的考虑。在很多情况下，破碎板技术的应用相对于完整的路面重修，会使得基础工作明显减少。刚性路面破坏的不同等级会导致不同的通行能力，考虑所有的比选方案就显得很重要，方案的数量可以通过是否能够实施来减少。例如，弱基很严重的地区根本不可能实现碎石化，但是裂缝碾压或冲击破碎碾压就可以应用到这样的地区。在2种方法都适用的时候，就要选择更经济的方案。因为碎石化提供的结构支撑水平低于裂缝破碎碾压和冲击破碎碾压提供的结构支撑水平，故需要更厚的罩面。当现存的路面无损坏或者可以通过较为经济的修补达到稳定时，那么罩面的厚度就可以相对减小。通过使用锯缝和封缝控制罩面上的反射裂缝槽的措施，可以完成一个具有较好性能的罩面，并且比破碎板技术更经济。