水泥路面修复工艺及设备
水泥路面常见的损坏形式有:板块裂缝与折断,板块边缘 角隅破损,板块垂直错台与拱起,板块表面磨损与麻面等。水 泥路面维修常用的工艺有:扩缝、清缝、灌缝,凿孔、切槽、搅拌、 摊铺、振捣、拉毛、钻孔、顶升,破碎和翻修等。水泥路面常用的 维修机具有:破碎机、凿岩机、高压水清洗机、切缝机、封层机、水 泥搅拌机、振捣器等。限于篇幅,本文仅简单介绍3种具有现代技术水平的水泥路面破碎设备。
冲击压实机
该机采用异形碾辊,其外形及工作原理如图1所示。
图1 异形碾辊外形及工作原理
断裂稳固是一种在修筑加铺层前处理原水泥路面的方法,在 国外尤其在美国是一种成熟的技术、有完善的工艺。
冲击压实机的压实轮有3边、4边、5边和6边形,轮体有 实体和可填式空体。目前我国使用的多为3边轮和5边轮。
冲击压实机的压实能来自两个方面:一是冲击轮的自重;二是 冲击轮滚动时所产生的冲击功能。同时由于多边碾压轮的蓄能 快速释放,也加大了对水泥板块的冲击。其巨大的冲击能以每秒 1.5~2.2次的低频率冲击水泥板块,所产生的强烈冲击波可向 水泥板块下面的底基层和土基层传播,从而使击碎板块得到压实 稳固,不仅保持击碎板块的强度,还能使其成为块状料嵌锁型 基层结构,紧密嵌压在原路面底基层中,形成高强度的底基层, 从而减少或缓解原路面板块反射裂缝,并减小面层的水平和垂直 应力。
冲击压实机实际施工效果显示:冲压一遍,在水泥板块边出 现数条裂缝;随着冲压遍数增加,纵向裂缝增大增多,横向裂缝也 开始出现;冲压5遍后水泥板块已破碎,裂缝呈网状并分布于整 幅板块,部分板块完全破碎,其尺寸为30~40cm;冲压15~20遍 后水泥板块尺寸变为20~30cm,且碎块处于较佳的嵌锁稳固状 态,完全符合施工工艺设计的要求。
3.2液压多锤头破碎机
在较长一段时间里,人们曾利用液压挖掘机的破碎器(俗称 液压破碎锤)和落锤式水泥路面破碎机对旧水泥路面板块进行破 碎。但由于它们作业速度慢、效率低,业已被液压多锤头破碎机 所代替。
液压多锤头破碎机(MHB——Multiplt Head Breaher)由两部分组成:前半部分为动力装置柴油机和液压系统;后半部分工作 装置破碎系统——中间设有两排各3对锤头,两侧各有一对翼锤。 柴油机驱动液压泵,液压泵为液压缸提供压力油。液压缸的往复 运动带动各锤头交替地锤击水泥板块并使其破碎。每对锤头提升 高度可独立调节。液压多锤头破碎机的作业宽度可达4m/次,工 作速度可达62.5m/h。
3.3共振式破碎机
上述冲击压实机和多锤头破碎机均存在振动噪声大,工人劳 动强度大,碎块尺寸大且不均匀,需要多次重复作业、效率低 等缺点。特别是不均匀的碎块作为基层使用,难以避免新路面反射裂缝的产生,使其实际使用受到很大限制,甚至有的国家如美 国已禁止使用重锤冲击式破碎工艺来修复水泥路面。
20世纪末,美国RMI公司成功研制了共振式破碎机。
3.3.1共振破碎原理
共振式破碎机是利用振动梁带动工作锤头振动,其频率约 44Hz、振幅为20mm。锤头与水泥板接触,通过调节锤头的振动 频率使其与水泥板块的固有频率成整数倍时,激发其共振,将水 泥板块破碎。
1-振动梁; 2-锤头; 3-水泥板块
安装在工作锤头2上的专用传感器感应水泥板块的振动反馈,由控制器自动调节工作 锤头的振动频率,并搜寻水泥板块的固有频率。当两者发生 共振时,水泥板块因内部颗粒间的内摩擦阻力迅速减小而崩 溃——破碎。
共振式破碎机可同时控制水泥板块的碎块粒径和破碎深度。
3.3.2共振式破碎机的特点
由于共振式破碎机工艺合理、自动控制工作参数,因此具有如下的特点:
(1)碎块尺寸理想、均匀。由于共振破碎力发生在整个水泥板 块厚度范围内,能使工作锤头下方的水泥板块均匀破裂。通过微 调振动频率,可以使碎块粒径达到8~20cm的理想尺寸。此外, 破碎后的水泥面层,其上部粒径较小、下部的较大,不仅可有效 地阻止新铺筑的路面的反射裂缝的产生,而且提高了路基的承载 能力。
(2)由于破碎深度可以控制,可以保持路基结构及其内的管线 设施完好无损。
(3)振动噪声污染轻,施工适应范围大。由于共振式破碎机 使用的高频低幅振动波衰减速度很快、传递范围小(2~3m),因 此不影响道路下方及周围的结构物和设施,可适用于水泥路面的 公路、机场、港口、城市道路等修复工程。
(4)破碎深度大,施工效率高。通过调节振动频率和振幅, 共振式破碎机作业深度可达66cm、每天可完成2000m或近6400m 2的破碎作业量,并且由于单车道作业,可以不中断交 通。
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