李文凯 李雪萍
【摘 要】高频率低振幅共振破碎技术在水泥混凝土路面大中修过程中的应用，能够达到对水泥路面共振破碎，将传统的刚性路面优化成沥青混凝土柔性路面的效果。在很大程度上缓解了“白改黑”路面养护技术应用中出现反射裂缝的问题。该技术的应用，减少了防裂处理等工序，节省了施工成本；此外，机械化施工速度快，在现有的水泥路面养护过程中有着重要的意义。
【关键词】共振破碎；柔性路面；反射裂缝；机械化
中图分类号： F426.63 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2017）20-0094-002
Study on High Frequency Low Amplitude Resonance and Crushing Technology of Cement Concrete Pavement
LI Wen-kai1 LI Xue-ping2
（1.Henan Engineering Engineering Co.，Ltd.，Zhengzhou Henan 450000，China；
2.Henan Chemical Industry Research Institute Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450000，China）
【Abstract】The application of high frequency and low amplitude resonance crushing technology in the process of large and medium-sized cement concrete pavement can achieve the effect of resonating the cement pavement and optimizing the traditional rigid pavement into asphalt concrete flexible pavement.To a large extent alleviate the "white to black" pavement curing technology applications in the emergence of reflective cracks.The application of this technology， reducing the anti-cracking process and other processes， saving construction costs；In addition，the mechanization of construction speed，in the existing cement pavement conservation process has important significance.
【Key words】Resonance broken；Flexible pavement；Reflection crack；Mechanization
0 前言
隨着我国公路事业的不断发展，重交通和重载现象使早期的水泥路面发生了不同程度的破坏。尤其城市道路，水泥路面病害的出现，很大程度上影响了人们的交通出行，给人民生活带来很大不便。传统的“白改黑”道路修补技术，虽然在一定程度上解决了先期的影响，但是在施工的过程中必须采用灌缝、封缝以及粘贴防裂层来解决反射裂缝。不仅施工周期长，而且给现场造成了巨大的交通压力，施工有效时间也短暂，工程质量也难以得到保障。从近几年传统“白改黑”道路的使用寿命来看，耐久性并不理想。针对以上“白改黑”技术出现的种种不足，高频低振幅共振破碎的先进技术的发展，为我国路面维修技术的发展，开拓了广阔的前景。
1 碎石化技术发展现状
国内外目前主要存在两种路面破碎技术：一种是MHB多锤头破碎技术和另外一种RPB破碎技术。MHB技术是由美国Wisconsin州公路Antigo设备有限公司研发，并在上个世纪中期应用于工程实践中，其主要结构是由前后按照一定间距设置8个或6个锤头组成。
2 共振破碎技术对周围环境影响
共振破碎技术的原理是将水泥路面的自振频率达到与破碎机的振动频率相一致，从而达到共振的效果。
本文选取了福州市东二环路鳌峰大桥北桥头K8+394～K8+448作为试验路段（长约60m），同时为了便于分析数据走向，又添加北桥头沥青段，总计约100m。共振破碎机引进的是GZL-600型全浮动式共振机。在水泥路面破碎的过程中，为了进一步研究破碎过程中发出的加速度波对周边环境及路面地基的影响程度，运用地震监设备进行实时监测。
在现场操作的过程中测点分别选取距离振源0.3m和5m两处，在测点位置安装地震监控设备探头。在破碎时，监测仪会自动检测出沿行车方向X、垂直行车方向Y、以及深度方向Z的振幅随时间变化情况。通过测定振动速率及主频值变化情况，从而评价振源对测试点的影响程度。
根据表1数据和图3～图5变化情况可知：在距离振源0.3m时，水平方向的通道X和通道Y，最大振幅为25.538cm，而在地面以下最大振幅达到23cm。虽然没有能直接测出振源处各方向有效振幅，但是测试点接近震源，振幅增长幅度不大，可以近似认为是振源处的振动情况。从结果上看，水平方向的高强度振动破坏，远远超过了建筑物安全规章的建筑安全值，可是在我国城市道路整体规划建设中，两旁的建筑物大都在道路两旁5m以外。而在路面以下，对基层是否有较大伤害，会不会影响超过埋深80cm以下的地下管线，我们还将会进一步挖坑检测。从现场碎石情况看，水平和路面下的振动强度，足以将水泥板振裂并破碎掉。
有表2和图6～图8可以看到：此时的振动，发生了很大的改变。水平方向的最大振幅不到0.2cm，地面下最大振幅不到0.3cm。我国城市建筑物的抗震等级往往超过6级，除非道路附件的建筑物本身存在安全隐患，否则施工过程中产生的振动不会对周边的建筑物产生危害。与振源附近混凝土板破碎情况相比，远距离共振破碎不能达到破水泥碎混凝土板的效果。分析不同距离共振破碎变化的情况，水泥混凝土板共振破碎技术不会对施工现场附近的建筑物产生大的危害，在城市道路施工中应用比较安全。endprint
3 破碎效果研究分析
3.1 破碎的强度
虽然在共振破碎的过程中混凝土板达到了破碎的效果，但是破碎后碎石的粒径应满足相应的级配要求。这样才能够保证新建路面的强度以及整体稳定性满足相关规范要求。本课题在开展过程中选取19MPa、20MPa和21MPa三种振动力和2.5km/h、3km/h、和3.5km/h三种行进速度。同时选取不同大小振动力和行进速度对混凝土板进行共振破碎，进行挖坑检测破碎效果。在檢测中，我们得出共振破碎有以下两大特点：一、水泥混凝土表层以下8cm左右碎石化，而下部虽然也被震裂，但仍具有较好的嵌挤性，因而保证了上部的“柔性化”；二、下部振裂但没松散，基层完整性较好，仍具有较好的承载能力。进而可以得出共振破碎施工技术不会对掩埋的地下管线造成危害。
3.2 破碎后颗粒的级配特点
在破碎的基础上，选取相同振动频率（频率44Hz）下的三个破碎试验带，从各试验带处随机挖取破碎的随时，然后对碎石进行标准筛分试验，将结果绘制于图9中。
由曲线图可以看到：试坑1是在激振力为21Mpa，行走速度为3.5km/h时的情况：虽然此时的激振力比较大，但是由于速度过快，破碎效果不太理想，导致颗粒较粗。试验坑2将激振力和行走速度降到19Mpa和3.0km/h，破碎后的颗粒明显减小。为了进一步对比分析，在试验坑2的基础上，将激振力设置为20Mpa，行进速率2.5km/h，由于速率更小，此种情况下的破碎颗粒最小。由此得出，在振动频率确定的情况下，共振破碎的效果与振动力和行进速率关系密切。
结合破碎机的工作原理，对碎石筛分结果和挖坑情况进行研究分析。最终得出，激振力与前进速率对共振破碎效果的影响程度也有所差异，行进速率对破碎效果的影响更为明显。综合考虑，发现当激振力控制在20Mpa～21Mpa，行走速度设置在3.0km/h～3.5km/h时的施工状况，既能满足水泥混凝土路面的破碎效果同时还可以获得较高的生产效率。
4 小结
在如今道路改造和维修的大趋势下，水泥混凝土路面共振破碎技术不仅结合了当代实际需要，而且对施工现场周边环境影响较小，同时也能够有效预防反射裂缝隐患的发生，保证了改造后的工程质量。该技术的应用与推广，对水泥路面的升级改造有非常深远的意义。
【参考文献】
[1]George Wang.水泥混凝土路面的现场碎石化处理[J].上海公路，2004，2.
[2]徐柱杰.旧水泥混凝土路面共振碎石化及加铺技术[D].上海：同济大学，2008.
[3]王松根，李昶，黄晓明，等.旧水泥混凝土路面 MHB碎石化后强度机理分析[J].公路，2006，12.
[4]罗青海.共振破碎改造旧水泥混凝土路面机理及效应研究[D].重庆：重庆交通大学，2011.
[5]张玉宏.水泥混凝土路面碎石化综合技术[D].南京：东南大学，2006.endprint
