水泥路面修復(fù)工藝及設(shè)備

水泥路面常見(jiàn)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(cuò)臺(tái)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(kuò)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(jī)具有:破碎機(jī)、鑿巖機(jī)、高壓水清洗機(jī)、切縫機(jī)、封層機(jī)、水 泥攪拌機(jī)、振搗器等。限于篇幅，本文僅簡(jiǎn)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(shí)機(jī)

該機(jī)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(guó)外尤其在美國(guó)是一種成熟的技術(shù)、有完善的工藝。

沖擊壓實(shí)機(jī)的壓實(shí)輪有3邊、4邊、5邊和6邊形，輪體有 實(shí)體和可填式空體。目前我國(guó)使用的多為3邊輪和5邊輪。

沖擊壓實(shí)機(jī)的壓實(shí)能來(lái)自?xún)蓚€(gè)方面:一是沖擊輪的自重;二是 沖擊輪滾動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的沖擊功能。同時(shí)由于多邊碾壓輪的蓄能 快速釋放，也加大了對(duì)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(qiáng)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(shí) 穩(wěn)固，不僅保持擊碎板塊的強(qiáng)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(qiáng)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(shí)機(jī)實(shí)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(kāi)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(jì)的要求。

3.2液壓多錘頭破碎機(jī)

在較長(zhǎng)一段時(shí)間里，人們?cè)靡簤和诰驒C(jī)的破碎器(俗稱(chēng) 液壓破碎錘)和落錘式水泥路面破碎機(jī)對(duì)舊水泥路面板塊進(jìn)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(jī) 所代替。

液壓多錘頭破碎機(jī)(MHB——Multiplt Head Breaher)由兩部分組成:前半部分為動(dòng)力裝置柴油機(jī)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(duì)錘頭，兩側(cè)各有一對(duì)翼錘。 柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵，液壓泵為液壓缸提供壓力油。液壓缸的往復(fù) 運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)各錘頭交替地錘擊水泥板塊并使其破碎。每對(duì)錘頭提升 高度可獨(dú)立調(diào)節(jié)。液壓多錘頭破碎機(jī)的作業(yè)寬度可達(dá)4m/次，工 作速度可達(dá)62.5m/h。

3.3共振式破碎機(jī)

上述沖擊壓實(shí)機(jī)和多錘頭破碎機(jī)均存在振動(dòng)噪聲大，工人勞 動(dòng)強(qiáng)度大，碎塊尺寸大且不均勻，需要多次重復(fù)作業(yè)、效率低 等缺點(diǎn)。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(shí)際使用受到很大限制，有的國(guó)家如美 國(guó)已禁止使用重錘沖擊式破碎工藝來(lái)修復(fù)水泥路面。

20世紀(jì)末，美國(guó)RMI公司成功研制了共振式破碎機(jī)。

3.3.1共振破碎原理

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

圖2 共振式破碎機(jī)工作原理

1-振動(dòng)梁; 2-錘頭; 3-水泥板塊

安裝在工作錘頭2上的專(zhuān)用傳感器感應(yīng)水泥板塊的振動(dòng)反饋，由控制器自動(dòng)調(diào)節(jié)工作 錘頭的振動(dòng)頻率，并搜尋水泥板塊的固有頻率。當(dāng)兩者發(fā)生 共振時(shí)，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(jī)可同時(shí)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(jī)的特點(diǎn)

由于共振式破碎機(jī)工藝合理、自動(dòng)控制工作參數(shù)，因此具有如下的特點(diǎn):

(1)碎塊尺寸理想、均勻。由于共振破碎力發(fā)生在整個(gè)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(guò)微 調(diào)振動(dòng)頻率，可以使碎塊粒徑達(dá)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(xiàn) 設(shè)施完好無(wú)損。

(3)振動(dòng)噪聲污染輕，施工適應(yīng)范圍大。由于共振式破碎機(jī) 使用的高頻低幅振動(dòng)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?chē)慕Y(jié)構(gòu)物和設(shè)施，可適用于水泥路面的 公路、機(jī)場(chǎng)、港口、城市道路等修復(fù)工程。

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