MHB碎石化技术在旧水泥路面改建中的应用研究

王兆新

王兆新黑龙江省龙建路桥第一工程有限公司150000

摘要本文介绍了MHB碎石化设备，阐述了MHB碎石化设备的优点和破碎原理，并说明了水泥混凝土路面碎石化的施工质量控制要点。

关键词水泥混凝土碎石化路面

水泥混凝土路面碎石化技术是对旧水泥混凝土路面大修和改建的重要手段，其采用专用的混凝土破碎设备把旧水泥混凝土路面板破碎成小的碎石块，再用压路机将破碎后的路面板碾压成上细下粗的碎石结构层，然后再加铺沥青面层，从而阻止或延缓沥青罩面层反射裂缝的发生与发展。

1.MHB碎石化设备

MHB是MultipleHeadBreaker的简写，即多锤头破碎机。其属打碎压稳类机械，是轮胎自行式设备，其后部有两排锤头，中间有6对重为600公斤的锤头，两侧各有一对重为850公斤的边锤，每对锤头都有一套单独的液压提升系统，锤头的提升高度可独立调节，最大提升高度为1.3m，锤头每次下落可产生1.38～11.1KJ的冲击力，具备一次破碎3.96m宽车道的能力，破碎机装备了帷幕防止破碎飞屑。

MHB破碎机不具有冲击压路机的碾压功能，与之配套的压实机具为Z形(Z-grid)压路机。Z形压路机为单压实轮、自装配、自动力的钢轮压路机，并且钢轮上加了斜向Z字波纹凸出条，它在碾压粒径不太均匀的水泥混凝土碎块时，Z形波纹凸出条可保证水泥混凝土颗粒不至于向外挤出，从而确保碾压效果和表面的平整。在Z行压路机碾压之后采用钢轮震动压路机进行碾压，振动压路机的最小毛重不低于9t，而且能进行振动压实，它能够对破碎混凝土路面进行补充破碎并压实其表面。

2．MHB碎石化技术原理

研究表明：破碎后水泥混凝土路面的有效模量随着结构破坏程度的增大而减小，而反射裂缝出现的可能性随着结构破坏程度的减小而增大，如图1。因而，碎石化技术的基本原理就是：通过对水泥混凝土路面进行均匀地冲击、破碎、压实，在损失一部分结构强度和整体性的情况下，把水泥混凝土路面在温度变化和荷载作用下的位移降低到沥青混凝土面层可以允许的范围内，从而彻底解决反射裂缝，为加铺沥青混凝土路面提供坚实、安全的基础。

图1碎石化后水泥路面有效模量的适宜范围

3．MHB碎石化技术的优点

3.1有效防止反射裂缝

原水泥混凝土面板由于其基层及板体自身的损坏，处于一种不稳定状态。碎石化后破坏了原混凝土面板的板体性，破碎后的水泥块与原基层紧密接触，并在块与块之间形成牢固的嵌锁结构。破碎后的混凝土路面，整体表现出柔性，但同时又具有很高的强度及稳定性，路面回弹模量与弯沉值趋于均衡，在其上铺筑其它路面结构可有效防止反射裂缝的发生与发展。

3.2施工速度快

MHB碎石化施工的工艺简单、方便、快捷，其在正常条件下工作速度在400m/h～600m/h，破碎的面积为1600m2/h～2400m2/h。而其它一些高频低幅的破碎机械破碎一个车道宽度的水泥混凝土板块时要来回工作十几至几十次，工作效率远远低于MHB。

3.3冲击能可控

锤头的下落高度和锤击的频率决定了重锤在原水泥混凝土板块平面上的锤击位置分布特性和每个锤击位置上作用的冲击能形式，从而最终决定破碎后结构层在整个厚度范围的粒径分布特性。

在破碎过程中锤头的冲击能量太小，则破碎后的水泥混凝土颗粒粒径过大，这样不利于消除原水泥混凝土路面沥青加铺层的反射裂缝；如果锤头的冲击能量太大，则使原水泥混凝土板块“粉末化”，这样虽然会提高该层强度的均匀性，但是同时会明显降低该层强度，强度的降低会使沥青混凝土层底面弯拉应力增大，使沥青混凝土层抵抗疲劳的时间缩短，或者不得不增大加铺层厚度，带来负面影响，所以必须采用合适的破碎冲击能量来保证碎石化效果。而MHB可以根据工程实际情况通过控制系统来控制其重锤下落高度和设备的行驶速度，从而控制锤头的下落高度和锤击的频率来调节锤头的冲击能量以达到最佳的破碎效果。

3.4扰民少

MHB碎石化破碎设备的锤头重量仅几百千克，锤击板块所产生的冲击振动和噪音较小，一般不会对附近居民产生太大影响，沿途居民可以承受。相反打裂压稳和冲击稳固等方法施工时产生的振动较为强烈，严重的影响附近居民生活以及沿途建造物的安全，给施工带来不便。

4．碎石化技术的适用范围

因为碎石化技术的成本相对较高，只有当路面损坏较严重时才考虑使用。其使用的范围和条件为：

（1）水泥混凝土路面有大量接缝缺陷，例如，错台、唧泥、板角断裂达20%以上。

（2）断板和开裂板块达20%以上。

（3）20%的路面板已被修补或需要修补。

（4）原路面板接缝或裂缝处平均弯沉大于70（0.01mm）；

5．碎石化施工工艺及施工质量控制

5.1碎石化前的准备工作

（1）构造物的调查与标记

碎石化施工前，要对施工路段上的桥梁、涵洞、通道、地下管线等的位置调查清楚，确定碎石化施工是否会对这些构造物造成损坏，对这些构造物的位置应予以标记。施工时必须对碎石化影响范围内的构造物进行安全避让。

碎石化边界据桥头和通道边应不少于3m，并须在桥头搭板之外；地下构造物埋藏上方土层厚度在1.5m以上时，不会由于碎石化而损坏，如果不能满足此条件，碎石化边界据管涵中线或板涵中线不少于2m，或者根据实际情况降低破碎机锤头的落锤高度。

（2）清理旧路路面

在碎石化之前，应清扫路面，清除旧路表面杂物；由于有些旧水泥混

凝土路面板破损处曾用沥青材料进行过修复，而这些会影响到碎石化破碎的效果，所以在破碎之前应清除这些沥青修复材料。

（3）交通管制

为了保证施工进度与安全，碎石化施工采用全封闭式施工管制，除施工车辆、机械外禁止其它车辆通行。

5.2碎石化施工质量控制

（1）破碎顺序

破碎时应从水泥混凝土路面高处向低处破碎。

（2）路面破碎块尺寸要求

碎石化要把75%的水泥混凝土路面破碎成颗粒（肉眼观测），表面尺寸要小于7.5cm，中间部分要小于22.5cm，底部要小于37.5cm。如果破碎后的颗粒粒径超过要求尺寸，应该对其进行再破碎或清除，清除后用密级配碎石替换并压实。

（3）凹处回填

旧路面局部碎石化后出现低洼现象时，当低洼处小于5cm时可不予处理，超过5cm时采用密级配碎石回填找平并碾压密实成型。

（4）清除原有填缝料

在铺筑加铺结构层前应清除所有松散的填缝料、胀缝料或其它类似物。

（5）控制加铺层铺筑时间

由于旧路面碎石化后，丧失了抵抗雨水渗透侵蚀的能力，会造成板下基层和土基含水量增大，且不易散发，所以路面碎石化后应及时进行加铺层的铺筑，一般应在48h内铺筑加铺结构。在未铺筑加铺结构层前，禁止车辆在其上通行。

6．结束语

工程实践证明，碎石化是一种很好的旧水泥混凝土路面改建技术，水泥混凝土路面破碎后的沥青加铺层通常采用三层沥青混凝土加铺的方式，这已经为国内外的工程实践所证明。但是各个工程的实际情况不同，再加上原水泥混凝土路面情况又是复杂多变的，所以不能绝对的采用同一标准。应该根据工程实际情况，因时因地的选择适宜的沥青加铺结构。