混凝土路面罩面維修所用到破碎技術

　　由路面維修中應用的碎石化、沖擊破碎碾壓、裂縫破碎碾壓3種剛性路面破碎類型，以及利用落錘彎沉儀進行的非破壞試驗來表征實際的破碎路面特征，并以此作為路面維修設計的指標。同時討論了這些方法在施工中的實踐應用。結果表明：破碎技術并不是在所有的情況下都是優方案，只有在設計準確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為3類.裂縫破碎、沖擊破碎和碎石化。經驗表明，對于弱地基材料，在應用破碎技術的時候，較長的板比較短的板更有效。即裂縫破碎、沖擊破碎都能比碎石化更好的在這些弱地基材料上提供建筑平臺。

　　1.1裂縫破碎和碾壓

　　裂縫破碎和碾壓技術主要應用于接縫素混凝土路面。裂縫破碎的目的是減少熱拌混凝土罩面產生的反射裂縫。一般剛性板的有效板長范圍是30～122cm，美國加利福尼亞州的研究表明，理想的有效板長范圍是61～91cm。這種板裂縫的目的就是讓彼此接近得足夠小的分割板塊來減少豎向和水平位移。但是裂縫之間的主要荷載的傳遞是通過集料嵌擠來完成的。需要對開裂后的板體進行固定重新建立基層或者底基層與破碎板之間的支撐，來消減相應的豎向位移。

　　1.2沖擊破碎和碾壓

　　沖擊破碎和碾壓技術的目的與裂縫破碎和碾壓完全一樣。但是沖擊破碎和碾壓應用于接縫預應力混凝土路面。因為接縫預應力混凝土路面包含鋼筋預應力桿或鋼絲網預應力，具有相當高的破碎能量，只能應用沖擊破碎。在所有的接縫預應力混凝土路面板中的預應力都必須破壞掉，并且混凝土與鋼筋的連接也要破壞掉，目的是通過減小有效板的長度來減少反射裂縫。沖擊破碎技術破壞板的尺寸比裂縫破碎技術的有一定程度的減小，平均尺寸是30~61cm。沖擊破碎后路面的情況見圖1。

　　1.3碎石化

　　碎石化的目的是通過破壞混凝土路面來控制反射裂縫，同時減少各類混凝土板的位移。碎石化將板的尺寸減小到15～61cm，具有與碎石集料相似的級配特征。然而，混凝土板減小到這樣的尺寸將會導致板體的結構性能明顯降低。破碎后的混凝土板轉變成了基層，能夠支撐普通水泥混凝土路面或者是熱拌瀝青路面。這種方法已經應用于各種普通水泥混凝土路面。

　　1.4路面排水

　　對于任何類型的路面，恰當的排水設計都是必需的。在破碎混凝土板后與鋪筑罩面前，輕易發生由于降雨造成的路基的破壞，考慮到路基的支撐特征，一般的經驗顯示采用邊緣排水能較好地減小破壞的效果。地下排水在以下4個位置是很重要的。豎曲線的凹陷部;

　　現存的有明顯的唧泥現象的素混凝土路面;

　　設有超高的水平曲線的較低位置;

　　其他存在排水問題的區域。在地基薄弱或者是水位較高的地區，排水系統應該在碎石化與碾壓實施之前盡可能長距離的設置，以地基的穩固。碎石化必須在排水系統已經設置好2周后才可以實施，非凡是在潮濕地區。

　　2破碎板的力學特征

　　隨著基于力學特征的破碎板設計技術的發展，近年來，路面罩面已經成為大家十分感愛好的課題。事實上，相對于其他的路面設計方法，力學設計方法可以用小的建設費用，提供有效的路面設計。但是，單純的力學設計方法，經常很難得到所有的力學輸入參數。將經驗觀察和力學分析結合是非常有必要的，可成功地完成設計任務。試驗路段的碎石化路面上瀝青罩面的評價告給出了根據量測的彎沉確定的各種模量值。

　　隨著對破碎板技術研究的深入，進一步發展了力學技術。根據恰當的瀝青混凝土溫度和相應的熱拌瀝青的剛度條件，通過瀝青罩面層底的受拉應變來計算路面疲憊壽命。彎沉的數據是由落錘彎沉試驗得到的，可用作未來項目設計的輸入參數值。研究得出碎石化的混凝土路面具有高抗剪強度和抗車轍能力，而不是典型的“顆粒材料”;并得到在荷載分布下瀝青罩面層的相應強度值差不多是級配碎石基層的1.5-3.0倍。存在弱基的地區，碎石化在減少彎沉方面，并不優于其他的板體預制技術，也不優于破裂碾壓和沖擊碾壓技術。而彎沉的減少可以降低熱拌瀝青罩面的抗拉應力水平，減小罩面層的厚度，增加估計性能壽命。足夠的現場地基強度對于成功地完成碎石化和熱拌瀝青罩面的施工是非常必要的。通過對弱基的大量調查發現，產生問題的主要原因是很難將混凝土破碎成較小的混凝土塊。另外，碎石化混凝土下的弱基產生了不穩定平面，很有可能使得破碎的混凝土塊移動，從而引發路面破壞。假如混凝土路面的破壞是由弱基造成的，那么碎石化路面將會破壞混凝土板天然的橋梁作用，而引發的問題將更為明顯，如會引發瀝青罩面的早期破壞。近年來，裂縫破碎和碾壓路面的結構剛度問題被廣泛地研究，同時，碎石化與長久性長壽命路面相結合的理論也在逐步完善，說明了各項破碎技術在設計階段相結合的內在潛力。后還要注重到破碎板的彈性模量可以看作是隨著破碎板尺寸的結果變化而變化的。這個結論對于完成恰當的，高性能的，經濟的維修設計是非常重要的。對力學一經驗設計方法的每一次改進，對于實現力學設計程序都是很重要。

　　3破碎板的材料特征

　　目前很多公路維修工程已經開始使用落錘彎沉試驗值作為板體破碎指標來控制質量。落錘彎沉試驗的數據表明，沖量勁度模量可以作為質量控制手段來說明破碎板沖擊嚴重度和剛度。ISM定義為在荷載中心處量測的彎沉單位長度上FWD的荷載干磅數。ISM代表了路面剛度，并且用來評價沖量荷載作用下路面的碾壓狀況。FWD數據的分析非常清楚的表明，各種類型的破碎技術的結構反映是有很大區別的。ISM值是由不同項目收集的FWD數據得到的。圖2和圖3分別給出了試驗路段一和試驗路段二的不同路段估計的JSM值。圖2顯示，在105路段，ISM值較試驗路段一中其他路段的ISM值有明顯的下降。圖3顯示，在試驗路段二中的24647和24815路段，ISM值也明顯低于平均值。圖3中的數據也顯示，幾乎沒有路段的ISM值明顯高于平均值。lSM值偏低的路段，很可能是由弱基造成的。

　　lSM值的變化說明了破碎板提供給罩面的結構支撐的變化性，甚至是給予相同大小荷載的破碎沖擊時的變化性，同時也說明了在破碎板施工過程中地基剛度的顯著性。雖然彎沉數據的分析并不能提供對地基理想的剛度評價，但是ISM值可以幫助確定弱基點，進而提前實施潛在抗剪。設計方法應該考慮所有的地基支撐變量，終確定罩面的厚度。由此可以看出，同一條道路的路面段也很有可能有不同的結構支撐水平。實踐證實，碎石化、沖擊破碎碾壓和裂縫破碎碾壓混凝土板破碎3種的類型，所提供的碾壓有明顯的區別。不同破碎板技術的推薦的模量值。

　　4破碎板技術的路用性能

　　將碎石化的項目和沖擊破碎碾壓的項目所表現出來的性能，對比其他罩面和混凝土路面維修工程進行評價。結果表明：裂縫破碎碾壓和沖擊破碎碾壓的性能明顯好于通過研細后恢復的水泥混凝土路面的性能，也好于全厚度維修項目，并得出以下結論。碎石化的瀝青罩面能夠表現出較好的性能。

　　進行碎石化的路段，且罩面厚度為33-48cm時，路面表現出很好的結構性能和功能性能。

　　彎沉的量測表明，沖擊破碎碾壓和碎石化提高了破壞的接縫水泥混凝土路面的碾壓條件。

　　接縫素混凝土路面罩面的鋸槽和封縫的實施會導致路面后期的摩擦變小，碎石化罩面是一個成功的維修方法。由底裂縫產生的反射裂縫以及接縫，裂縫和補丁都減小了，碎石化混凝土路面鋪筑熱拌瀝青罩面比補丁修補和瀝青混凝土罩面表現出了較好的性能。

　　根據相關數據，板破碎每車道大約會每米增加3000美元的建設成本，相當于增力N6.35mm厚的熱拌瀝青罩面材料。

　　破碎板技術對于路面維修并不是全部適用的，必須對地基類型、濕度水平和等級控制進行必要的考慮。在很多情況下，破碎板技術的應用相對于完整的路面重修，會使得基礎工作明顯減少。剛性路面破壞的不同等級會導致不同的通行能力，考慮所有的比選方案就顯得很重要，方案的數量可以通過是否能夠實施來減少。例如，弱基很嚴重的地區根本不可能實現碎石化，但是裂縫碾壓或沖擊破碎碾壓就可以應用到這樣的地區。在2種方法都適用的時候，就要選擇更經濟的方案。因為碎石化提供的結構支撐水平低于裂縫破碎碾壓和沖擊破碎碾壓提供的結構支撐水平，故需要更厚的罩面。當現存的路面無損壞或者可以通過較為經濟的修補達到穩定時，那么罩面的厚度就可以相對減小。通過使用鋸縫和封縫控制罩面上的反射裂縫槽的措施，可以完成一個具有較好性能的罩面，并且比破碎板技術更經濟。