水泥路面修復工藝及設(shè)備

水泥路面常見的損壞形式有:板塊裂縫與折斷，板塊邊緣 角隅破損，板塊垂直錯臺與拱起，板塊表面磨損與麻面等。水 泥路面維修常用的工藝有:擴縫、清縫、灌縫，鑿孔、切槽、攪拌、 攤鋪、振搗、拉毛、鉆孔、頂升，破碎和翻修等。水泥路面常用的 維修機具有:破碎機、鑿巖機、高壓水清洗機、切縫機、封層機、水 泥攪拌機、振搗器等。限于篇幅，本文僅簡單介紹3種具有現(xiàn)代技術(shù)水平的水泥路面破碎設(shè)備。

3.1沖擊壓實機

該機采用異形碾輥，斷裂穩(wěn)固是一種在修筑加鋪層前處理原水泥路面的方法，在 國外尤其在美國是一種成熟的技術(shù)、有完善的工藝。

沖擊壓實機的壓實輪有3邊、4邊、5邊和6邊形，輪體有 實體和可填式空體。目前我國使用的多為3邊輪和5邊輪。

沖擊壓實機的壓實能來自兩個方面:一是沖擊輪的自重;二是 沖擊輪滾動時所產(chǎn)生的沖擊功能。同時由于多邊碾壓輪的蓄能 快速釋放，也加大了對水泥板塊的沖擊。其巨大的沖擊能以每秒 1.5～2.2次的低頻率沖擊水泥板塊，所產(chǎn)生的強烈沖擊波可向 水泥板塊下面的底基層和土基層傳播，從而使擊碎板塊得到壓實 穩(wěn)固，不僅保持擊碎板塊的強度，還能使其成為塊狀料嵌鎖型 基層結(jié)構(gòu)，緊密嵌壓在原路面底基層中，形成高強度的底基層， 從而減少或緩解原路面板塊反射裂縫，并減小面層的水平和垂直 應(yīng)力。

沖擊壓實機實際施工效果顯示:沖壓一遍，在水泥板塊邊出 現(xiàn)數(shù)條裂縫;隨著沖壓遍數(shù)增加，縱向裂縫增大增多，橫向裂縫也 開始出現(xiàn);沖壓5遍后水泥板塊已破碎，裂縫呈網(wǎng)狀并分布于整 幅板塊，部分板塊完全破碎，其尺寸為30～40cm;沖壓15～20遍 后水泥板塊尺寸變?yōu)?0～30cm，且碎塊處于穩(wěn)固狀 態(tài)，完全符合施工工藝設(shè)計的要求。

3.2液壓多錘頭破碎機

在較長一段時間里，人們曾利用液壓挖掘機的破碎器(俗稱 液壓破碎錘)和落錘式水泥路面破碎機對舊水泥路面板塊進行破 碎。但由于它們作業(yè)速度慢、效率低，業(yè)已被液壓多錘頭破碎機 所代替。

液壓多錘頭破碎機(MHB——Multiplt Head Breaher)由兩部分組成:前半部分為動力裝置柴油機和液壓系統(tǒng);后半部分工作 裝置破碎系統(tǒng)——中間設(shè)有兩排各3對錘頭，兩側(cè)各有一對翼錘。 柴油機驅(qū)動液壓泵，液壓泵為液壓缸提供壓力油。液壓缸的往復 運動帶動各錘頭交替地錘擊水泥板塊并使其破碎。每對錘頭提升 高度可獨立調(diào)節(jié)。液壓多錘頭破碎機的作業(yè)寬度可達4m/次，工 作速度可達62.5m/h。

3.3共振式破碎機

上述沖擊壓實機和多錘頭破碎機均存在振動噪聲大，工人勞 動強度大，碎塊尺寸大且不均勻，需要多次重復作業(yè)、效率低 等缺點。特別是不均勻的碎塊作為基層使用，難以避免新路面反射裂縫的產(chǎn)生，使其實際使用受到很大限制，有的國家如美 國已禁止使用重錘沖擊式破碎工藝來修復水泥路面。

20世紀末，美國RMI公司成功研制了共振式破碎機。

3.3.1共振破碎原理

共振式破碎機是利用振動梁帶動工作錘頭振動，其頻率約 44Hz、振幅為20mm。錘頭與水泥板接觸，通過調(diào)節(jié)錘頭的振動 頻率使其與水泥板塊的固有頻率成整數(shù)倍時，激發(fā)其共振，將水 泥板塊破碎。

圖2 共振式破碎機工作原理

1-振動梁; 2-錘頭; 3-水泥板塊

安裝在工作錘頭2上的專用傳感器感應(yīng)水泥板塊的振動反饋，由控制器自動調(diào)節(jié)工作 錘頭的振動頻率，并搜尋水泥板塊的固有頻率。當兩者發(fā)生 共振時，水泥板塊因內(nèi)部顆粒間的內(nèi)摩擦阻力迅速減小而崩 潰——破碎。

共振式破碎機可同時控制水泥板塊的碎塊粒徑和破碎深度。

3.3.2共振式破碎機的特點

由于共振式破碎機工藝合理、自動控制工作參數(shù)，因此具有如下的特點:

(1)碎塊尺寸理想、均勻。由于共振破碎力發(fā)生在整個水泥板 塊厚度范圍內(nèi)，能使工作錘頭下方的水泥板塊均勻破裂。通過微 調(diào)振動頻率，可以使碎塊粒徑達到8～20cm的理想尺寸。此外， 破碎后的水泥面層，其上部粒徑較小、下部的較大，不僅可有效 地阻止新鋪筑的路面的反射裂縫的產(chǎn)生，而且提高了路基的承載 能力。

(2)由于破碎深度可以控制，可以保持路基結(jié)構(gòu)及其內(nèi)的管線 設(shè)施完好無損。

(3)振動噪聲污染輕，施工適應(yīng)范圍大。由于共振式破碎機 使用的高頻低幅振動波衰減速度很快、傳遞范圍小(2～3m)，因 此不影響道路下方及周圍的結(jié)構(gòu)物和設(shè)施，可適用于水泥路面的 公路、機場、港口、城市道路等修復工程。

(4)破碎深度大，施工效率高。通過調(diào)節(jié)振動頻率和振幅， 共振式破碎機作業(yè)深度可達66cm、每天可完成2000m或近6400m 2的破碎作業(yè)量，并且由于單車道作業(yè)，可以不中斷交 通。