碎石化技术.docx
《碎石化技术.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《碎石化技术.docx（13页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
碎石化技术
3.1多锤头处理方法施工的确定
《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40-2002）规定：
旧混凝土面层损坏状况等级为差时，宜将混凝土板破碎成小于400mm的小块，用于新建路面的底基层或垫层，并按新建水泥路面或沥青路面类型进行设计。
根据旧水泥路面板破碎技术研究成果常用的破碎工艺有多锤头碎石化技术、冲击压实技术。
多锤头碎石化技术和冲击压实技术比较
多锤头碎石化技术是将采用多锤头式破碎设备将旧水泥混凝土路面破碎成柔性结构的一项技术，破碎后水泥混凝土路面颗粒粒径小，力学模式更趋向于级配碎石，经多锤头碎石化破碎的水泥路面，粒径自上而下逐渐增大。
因上部小颗粒粒径经压实后形成平整表面易于摊铺，下部大颗粒之间形成嵌挤结构，故破碎并压实后的混凝土路面，易形成紧密性好、内部结构稳定、密度高的材料层，从而可为加铺层提供更好的结构强度。
重锤下落时可产生1.38～11.1kJ的冲击能量。
冲击压实技术采用多边形钢轮冲击压路机，通过调节冲击压路机的行走速度和冲击压实遍数，冲击破碎旧路面板，达到不同的作用效果。
冲击压实通过势能和动能周期性转化为集中的冲击能作用于地面，达到连续破碎和压实路面的目的。
冲击压实工艺主要的压实是依靠冲击力、振动力和碾压静重力三者共同作用。
冲击压路机应用于旧水泥混凝土路面改造，能集破碎、稳固于一身。
其压实能量一般在130～200kJ之间，通过20遍左右的重复作用于板块足以消除脱空、将碎块稳固。
除此之外，板下基层和土路基被进一步压实，承载能力进一步提高，为在上面加铺罩面层提供一个无应力状态的稳定下基层。
冲击压实技术相对于多锤头碎石技术具有优点：
⏹运行速度快、施工工序少、工期短。
⏹作用能量大，能够提高路基强度、稳定性和均匀性，防止不均匀沉陷而造成的路面损坏。
然而冲击压路机在破碎施工中也存在一些问题：
⏹冲击压路机体积比较庞大，施工作业面比较宽（一般都在6米以上）。
⏹冲击压路机转弯半径小，破碎施工不宜掉头。
⏹作用能量大，对周边环境影响比较大。
3.2多锤头碎石化技术破碎工艺和流程
3.2.1路面碎石化后强度形成机理
水泥混凝土路面碎石化后分为表面细粒散层（2～5cm）、碎石化层上部（约10cm）和碎石化下部（约10cm）三个层次。
碎石化层表面再压实过程中，颗粒被压密，形成嵌挤薄层，通过洒布透层油，具有较高的黏结力，并具有一定的强度和稳定性。
碎石化层上部强度主要来源于内摩阻角。
碎石化层下部是“裂而不碎、契合良好、联锁咬合”的块板结构，具有良好的“拱效应”，能将竖向压力变为水平推力，借以扩散荷载。
另外，该结构自稳，具有很好的咬合嵌挤作用。
3.2.2多锤头碎石化设备
1）多锤头破碎设备
多锤头破碎设备后部有排重锤。
该机械所携带的重锤质量为454～544.8kg,分两排成对装配在整台机械的尾部，锤头的提升高度可在0.8～1.3m之间可调节。
具备一次破碎宽度达3.75m的能力，典型工作效率是3600～4500m2/台班。
破碎后颗粒尺寸是可控制的，粒径范围在7.5～37.5cm之间，具有良好的使用效果。
控制破碎后颗粒尺寸可以通过控制重锤下落高度来实现。
2）Z型钢轮压路机
Z型钢轮压路机为单压实轮，携带Z型钢箍通过螺栓固定在压实轮表面，最小毛重不低于8t，而且能进行振动或静压。
其作用为：
①保证轮下颗粒不至于向外挤出；②对表面颗粒有更好的压碎效果，有利于表面平整。
3）振动钢轮压路机
振动钢轮压路机最小自重不小于12t，在Z型钢轮压路机之后压实破碎后的混凝土表面，并为罩面提供较为平坦的工作面。
3.2.3多锤头碎石化技术施工前的准备
1）清除原水泥混凝土路面上加铺或局部修补的面层修复材料
2）隐蔽构造物的调查与标记
埋深在1m以上的构造物不会因路面碎石化受到破坏；埋深在0.5～1m可能受到一定影响，可降低锤头高度进行轻度打裂；埋深不足0.5m的，应禁止破碎，避让构造物端线外侧3m以内的区域。
3）与桥梁连接段路面
与桥梁连接段应标明破碎的位置，一般可以破碎到桥头搭板的后端。
4）特殊路段的处理
在破碎之前应对出现严重病害的软弱路段进行修复处理：
1清除翻浆等不稳定部位的旧水泥混凝土面板。
2开挖至有足够稳定性的原路面的基层或底基层。
3采用级配碎石或其它材料换填至破碎混凝土板底
4采用与罩面底层相同的拌和料回填压实至破碎混凝土板顶
5开挖最小尺寸应大于全车道宽，以保证压实效果
6局部需补强的部位，采用加铺一层级配碎石补强，补强厚度视具体情况而定
5）排水系统的修复和增设
碎石化工程应清除原有边沟或增设边沟，以保证明流排水及渗透排水。
在碎石化施工及其后运营过程中，应确保路面不积水，明流排水应通畅快捷，渗水排水应不堵塞、不倒灌。
3.2.4破碎试验段和破碎化施工工艺流程
试破碎
破碎化正式施工前，应根据路况调查资料选择有代表性的路段作为试验段，长度不小于200m。
试破碎过程中安排不同落锤高度、锤迹间距（行进速度）直至破碎后路表呈现均匀的鳞片状，清除破碎层表面碎屑至破碎化嵌挤层顶，观察情况，并与粒径范围要求对比。
确定适合的施工参数。
在试验段内随机选取2个以上独立的位置开挖大于1m×1m的试坑。
试坑开挖至基层，在全深度范围内检查碎石化后的颗粒粒径是否满足要求，如不满足，调整设备控制参数，直至满足要求。
但要防止面层破碎出现大量粉状集料，防止乳化沥青透层油无法渗入，且破碎后粒径过细会使强度降低很多。
工艺流程
1采用多锤头破碎机把旧水泥混凝土路面破碎一遍。
2采用Z型钢轮压路机碾压1～3遍。
3用钢轮压路机振动压实或静压1～3遍。
4洒布乳化沥青（建议用量为3kg/m2左右，沥青含量60%左右），作防水封层，撒布适量石屑（用量不宜过多，以不黏轮为标准）进行光轮静压。
乳化沥青施工
1洒布乳化沥青
乳液加热温度最高不得超过60℃。
沥青的浇洒速度应与石料撒布机的能力相匹配。
洒布不应出现空白、缺边，否则要补洒，沥青积聚时，应予以刮除。
浇洒纵向搭接宽度宜为10～15cm。
2撒布集料
集料的撒布应在乳化沥青破乳前完成。
嵌缝料的撒布要均匀、不重叠，不得使沥青露出，当局部浇洒嵌缝料过多或过少时，人工清除或找补。
3碾压
嵌缝料撒布后应立即用6～8t钢双轮压路机碾压，碾压轮迹应重叠30cm,从路边逐渐至路中心，然后再从另一边开始移向路中心，为一遍。
已碾压3～4遍，速度一般不超过2km/h，采用8～10t，一般碾压2～3遍即可。
碎石化施工注意的问题：
1破碎施工应从外侧车道向内侧车道破碎
2两幅破碎一般要保证10cm左右的搭接破碎宽度
3破碎时，应根据旧水泥路面强度的差异随时优化调整行进速度、落锤高度、频率等破碎参数，尽量达到破碎均匀，达到施工的均匀性。
4凹处找平，根据凹处的大小和深度选择适合材料（级配碎石或沥青混合料）找平，保证加铺层较好的平整度。
3.3多锤头处理后破碎层的评定标准
3.3.1路面碎石化后的粒径要求
水泥混凝土板破碎后顶面粒径较小，下部粒径较大。
粒径太小会使强度降低，而粒径较大不利于反射裂缝的消除。
参考国内外的研究成果，粒径是控制碎石化工艺的关键指标，应满足表3-1的要求。
表3-1碎石后粒径要求
项目
检查内容
标准（cm）
保证率（%）
检查方法和频率
1
顶部粒径
<7.5
75
直尺，20m一处
2
上部粒径
<22.5
75
直尺，试验段50m一处；正常施工不均匀时抽检5%
3
下部粒径
<37.5
75
直尺，试验段50m一处；正常施工不均匀时抽检5%
对粒径的确认应通过开挖试坑后直尺结合目测的方式进行（试坑面积1m×1m），要求75%面积内的颗粒满足要求。
3.3.2路面碎石化后顶面的当量回弹模量和回弹弯沉
水泥混凝土路面碎石化后顶面的当量回弹模量是新加铺路面结构设计的基本参数之一。
碎石化后回弹弯沉与回弹模量之间存在着联系，在将碎石化后板块及其下结构层视为同种材料构成的情况下，可以参照《公路路基路面现场测试规程》（T0941-2007）贝克曼梁测定路基路面回弹模量试验方法进行弯沉测定，并可根据以下公式得到碎石化后的回弹模量
式中：
—弯沉测定车的轮胎压力（MPa）
—与弯沉测定车双圆轮迹面积当量的承载板半径（cm）
—原路面回弹弯沉（0.01mm）
—弯沉系数，为0.712，
—测定层材料的泊松比，碎石化层取0.3。
公式中当量回弹模量和计算弯沉成反比关系，所以计算弯沉的变异性应与当量回弹模量的变异性相同。
但因弯沉测试点尺寸较小，受局部情况差异影响较大，路面碎石化后顶面的颗粒较为松散，粒径又存在一定的随机性，实测数据往往偏差很大。
所以设计参数顶面当量回弹模量以现场实测回弹模量作为指标较好。
但因回弹模量测试比较复杂且费时，现场采用检测弯沉的方法，计算回弹模量。
现场试破段400m（K0+140～K0+540），试破路段具有一定代表性，试破透层后检测弯沉（共42个测点）。
按《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）关于路基、柔性基层、沥青路面弯沉值评定计算的平均值为33.2（0.01mm）、标准差为17.2、代表值61.5（其中超过2.5倍标准差的1点，超过2倍标准差的共2点）。
如把每测点弯沉转化成回弹模量，按照4.2节优化设计阶段计算平均模量390MPa，代表值104MPa。
图3-1试破段弯沉检测数据
根据试破段的检测结果，弯沉检测的变异性较大，建议弯沉控制指标为60，对超过68（超过2倍标准差）的特异点进行特殊处理（重新碾压或换填）。
6施工控制技术要求
广青公路二期的沥青路面施工应严格按照《公路沥青路面施工技术规范》的要求。
6.1破碎后路面找平
破碎后的旧水泥路面必须经过碾压、乳化沥青封层后，形成一个相对比较平整的下承层。
路面结构沉降等处需要翻挖换填，对于大的破损低洼处应首先进行找平，综合考虑技术经济性：
1）对于破损坑洼处深度大于15cm的地方，开挖成形状规则合理、适于施工的槽形，建议采用级配碎石或水泥稳定碎石材料进行找平，必须采用适当的压实机具进行压实，对于大面积施工应考虑采用压路机压实。
2）对于破损坑洼处深度小于15cm的地方，同样开挖成形状规则合理、适于施工的槽形，建议采用沥青碎石材料进行找平，也必须采用适当的压实机具进行压实，对于大面积施工同样应考虑采用压路机压实。
6.2旧水泥路面破碎后及时封层
旧水泥路面破碎后，应及时铺筑乳化沥青封层，防止雨水进入结构层造成水损坏的隐患。
所洒布的乳化沥青中沥青含量和洒布量既要满足能够渗入破碎水泥板裂缝又要防止乳化沥青过稀全部渗入结构层，应根据现场破碎后的实际状况通过试验确定，根据国内实践经验建议乳化沥青（沥青含量55-60%）撒铺量为2.5~3L/m2，具体数量根据现场试验确定，界定标准为乳化沥青渗透深度不小于10mm，洒布乳化沥青破乳后应及时均匀洒布0～5mm石屑，满布石屑用量以不粘轮为标准，多余未粘结石屑及时清扫，石屑规格按规范和技术指标满足现行施工技术规范表4.8.3、4.9.2，经碾压后形成封层，并及时铺筑上面结构层。
6.3沥青混合料施工
试验路施工前，应进行三阶段配合比设计。
第一阶段：
主要试验内容是现场各种原材料的质量检测，包括沥青指标、石料的技术指标、矿料的筛分级配。
根据现场混合料的级配情况和试验路设计级配的要求进行掺配，验证级配的可行性。
第二阶段：
进行目标配合比设计。
根据确定的原材料和级配要求进行配合比设计，对0.3cm以下的细料应通过0.075mm的筛，以模拟拌和楼除尘效果。
需要进行马歇尔击实试验（油石比不少于4级，每级间隔0.3%），测定马歇尔试验参数；三层混合料均需要进行混合料的高温性能试验和水稳定性能试验。
因此要求工地实验室具备相关的试验设备。
目标配合比需要确定各个冷料仓的比例。
第三阶段：
生产配合比设计，该阶段配合比设计除了调整拌和楼的热料仓比例外，还应对抽提仪器的误差（或燃烧炉误差）、拌和楼油石比的误差进行标定，绘制相应的标定曲线。
为了减少拌和楼等料、溢料的程度，混合料热料仓比例可以在级配范围内进行适当调整，但应补充进行相关的混合料性能试验，满足设计要求。
生产配合比时首先应根据目标配合比设计初步确定的冷料仓比例同时上料，分别进行各个热料仓的筛分，然后初步确定各个热料仓的级配和掺配比例。
然后按确定的冷料仓和热料仓比例出混合料（此时不掺加矿粉或水泥），进行筛分，验证级配。
如不满足级配要求，需要调整冷料仓或热料仓比例。
混合料（白料）出料前应将石料加热到正常生产时的温度，并同时注意调整除尘口的风量。
头两盘作为废料，取第三盘混合料进行马歇尔试验，验证混合料的空隙率及高稳性能和水稳性能。
6.3.1沥青拌和场
拌合场的场地需要硬化，各种料应隔仓堆放，细集料应采取防雨、防淋的措施，避免潮湿。
每个施工单位应采用3000型以上的拌和楼，拌合楼每盘料的重量应大于2~2.5吨，拌和楼应具备连续打印每盘料配比和时间（精确到秒）的能力和手段。
拌和楼应带有储料仓，储料仓的容量应大于60吨。
冷料仓之间必须用隔板隔开，在现有隔板的基础上增加50cm的高度，避免在生产过程中的冷料掺混。
同时，拌和楼应具有不少于4个热料仓。
在正式生产前，拌和楼应进行调试，一方面是保证各种机械能正常运转，另一方面对拌和楼各个计量装置进行标定。
6.3.2混合料生产
混合料生产过程中，贮油罐中的改性沥青的加热温度为175℃～180℃（极端不应低于170℃）；普通沥青的加热温度为155℃～160℃（极端不应低于150℃）；沥青温度不够时，不应开始生产。
矿料的加热温度比沥青的加热温度高10℃。
普通沥青混合料的出料温度为155℃～165℃，改性沥青混合料的出厂温度为175℃～185℃。
混合料在贮料仓贮存时的温度损失不应超过5℃。
考虑到运距长短和施工延误，出料温度可适当提高。
拌和楼应随时打印每盘料的各个热料仓的比例、喷油量及时间（精确到秒）。
生产时严禁矿料在冷料仓出现掺混。
确定的热料仓比例在生产过程中严禁拌和楼机手随意调整，如确需调整，应根据实验室的试验结果，经监理批准后方可调整。
每种混合料在生产过程中，应使用不少于4个热料仓。
考虑到马歇尔试验的击实功与现场碾压的压实功的差异，表面层混合料实际生产时的油石比应比马歇尔试验确定的油石比降低0.3%左右，而中下面层混合料可不用调整。
每天开机前的头2盘加油后的热料应作为废料废弃。
6.3.3混合料运输
应保证足够的运输车辆，一般不宜少于10台。
每天运输车装料前应将车厢清理干净。
运输车装料时应有专人指挥，使料均匀装入车中。
运输车出厂前应用篷布覆盖，直到摊铺前方可打开。
运输车上路运输时，应清理车轮，车帮，防止污染路面。
运输车在摊铺现场应有专人指挥，防止冲撞摊铺机。
运输车不应在摊铺断面随意调头，应有专人指挥。
运输车中的废料、剩料应集中堆放，禁止撒铺在摊铺现场。
6.3.4摊铺
摊铺机具有自动找平设备。
改性沥青混合料的摊铺温度不低于170℃，普通沥青混合料的摊铺温度不低于150℃。
应设专人指挥料车及时后退到摊铺机前和及时卸料。
摊铺作业过程中，分料室中的沥青混合料应保持不低于螺旋分料器的轴顶。
摊铺机的速度应与混合料生产和运输的能力相匹配，保持匀速摊铺，摊铺速度不宜大于3米/分钟。
摊铺时应尽量减少停机、等待。
摊铺时应严格控制摊铺厚度，随时检查。
两台摊铺机梯队铺设时，应控制有效距离，保持接缝位置的碾压。
摊铺的接缝位置应避开行车道的轮迹带位置。
6.3.5碾压
为了保证足够的碾压，施工单位应配备足够的压路机。
应严格按照试验路段确定的碾压程序进行碾压，现场应设专人指挥碾压，记录碾压次数。
在碾压的终压阶段应用三米直尺检查路面的平整度，发现不足时，及时用压路机找平。
6.3.6试验路铺设
在正式摊铺前，三层沥青混凝土均须分别进行试验路铺筑，总结施工工艺和质量控制方法。
严格按现行施工技术规范的要求进行。
6.3.7施工抽检
在试验路施工过程中，现场应进行以下试验以控制施工质量：
①抽提筛分试验：
每台拌和机每天1～2次，以2个试样的平均值评定；
②车辙试验和浸水马歇尔试验：
混合料应进行车辙试验。
现场成型混合料试件。
每种混合料每天应不少于三个车辙试样；混合料都应进行浸水马歇尔试验，每种混合料应少于4个试件；
③混合料马歇尔试验：
每台拌和机每天1～2次，以4～6个试样的平均值评定；
④钻芯试验：
按《公路工程质量检验评定标准》每200m测一处。
钻芯试样晾干后采用测定密度。
6.4加强层间粘结，防止污染
铺筑好的封层和沥青层应严格控制交通，必要时应做好土工织物覆盖等保护措施，不得造成污染，严禁在沥青层上堆放施工产生的土或杂物，严禁在已铺沥青层上制作水泥砂浆。
由于广青公路的施工不能中断交通、半副施工半副开放交通轮流施工，在施工过程中不可避免的会造成层间污染，但必须采取交通管制、疏导等措施减少层间污染，铺筑前应检查下卧层的质量，不符合要求的不得铺筑上一结构层。
下卧层已被污染时必须清洗，污染严重的宜铣刨处理后再铺筑。
沥青层与沥青层之间必须洒布粘层，粘层沥青的质量和数量和洒布质量必须满足规范要求。
6.5纵向接缝和横向接缝的处理
沥青路面的施工必须接缝紧密、连接平顺，不得产生明显的接缝离析。
上下层的纵缝应错开150mm（热接缝）或300~400mm（冷接缝）以上。
相邻两幅及上下层的横向接缝均应错位1m以上。
1）纵向接缝部位
半幅施工产生的纵向冷接缝，宜加设挡板或设切刀切齐，也可在混合料尚未完全冷却前用镐刨除边缘毛茬的方式，但不宜在冷却后采用切割机作纵向切缝。
加铺另半幅前应在纵向接缝处涂洒少量沥青，与已铺半幅层重叠摊铺50~100mm，再铲走铺在已铺半幅上面的混合料，碾压时由边向中碾压留下100~150mm，再跨缝挤紧压实，或者先在已压实路面上行走碾压新铺层150mm左右，然后压实新铺部分。
2）横向接缝部位
表面层横向接缝应采用垂直的平接缝，以下各层可采用自然碾压的斜接缝，下面层、柔性基层较厚时也可作阶梯形接缝或斜接缝。
斜接缝的搭接长度与层厚有关，宜为0.4~0.8m。
搭接处应洒少量沥青，混合料中的粗集料颗粒应予剔除，并补上细料，搭接平整，充分压实。
阶梯形接缝的台阶经铣刨而成，并洒粘层沥青，搭接长度不宜小于3m。
6.6加强施工组织和交通组织
在不能中断交通半副施工半幅开放交通轮流施工过程中，应加强施工组织，使得施工有序顺利进行。
加强交通组织，应在施工路段两端设置专人指挥疏导交通，在两端及路中线处设置足够交通警示墩、提示牌等标志，保证交通顺畅，防止发生交通事故。
热拌沥青混合料路面应待摊铺层完全自然冷却，混合料表面温度低于50℃后，方可开放交通。
需要提早开放交通时，可洒水冷却降低混合料温度。
6.7加强施工过程控制，确保施工质量
沥青混合料的拌和、运输、摊铺、压实应严格按照规范要求进行，特别是防止大面积离析和压实度不够的情况发生，确保摊铺机工况良好，压路机的吨位和型号满足要求。
6.8加强质量检测
严格按照现行《公路工程检验评定标准》的要求进行检测，对于关键指标如压实度、空隙率、渗水系数、弯沉等进行重点检测。
升级会员 