MHB碎石化技术探究

□文/贺志雄 虞金金 张冠涛

□虞金金、张冠涛/天津城建设计院有限公司。

MHB碎石化技术探究

□文/贺志雄 虞金金 张冠涛

MHB碎石化是一种先进的旧水泥路面破碎处理技术，该技术可以解决旧路板底脱空和裂缝对加铺层的影响问题且具有经济、环保等特点。文章介绍了MHB碎石化技术的基本原理、特点、强度形成机理、应用条件、施工设备、施工要点等。

水泥混凝土路面；碎石化；脱空；裂缝

我国20世纪80～90年代修建的水泥混凝土路面已接近使用末期，大量道路急需维修改造。碎石化技术是一种旧水泥路面原位再生利用技术，该技术于1986年起源于美国，我国于2002年首次从国外引进多锤头设备和碎石化技术并在多条道路大修中应用且效果明显，其技术已基本成熟。国内外的实践证明：碎石化技术是目前旧水泥混凝土路面维修改造最好的技术之一。

1 碎石化技术及碎石化后强度产生机理

1.1 碎石化技术原理

MHB碎石化技术是通过专用设备对旧水泥混凝土路面进行均匀冲击、破碎、压实，在损失一部分结构强度和整体性的情况下，把混凝土路面在温度、湿度变化和荷载作用下的位移降低到新铺路面可以允许的范围内，从而彻底解决反射裂缝，为加铺面层提供坚实、安全的基础。

1.2 碎石化技术的特点

与破裂压稳、打裂压稳等破碎技术相比较，碎石化技术具有以下特点：

1）能够有效解决旧路脱空和加铺层的反射裂缝问题；

2）破碎效率较高，可以半幅施工，施工周期短，对正常交通影响较小；

3）原位利用再生，节约工程费用且环保无污染；

4）破碎后的旧水泥路面性能比同厚度的级配碎石好，可直接作新路的基层；

5）破碎宽度可以根据具体路况进行调整，可以避让一些重要建筑物；

6）其锤击功可根据旧路具体情况通过落锤高度和落锤间距随时调节。

1.3 旧水泥路面碎石化后强度形成机理

旧水泥路面经过碎石化后可以分为松散层（厚约2～5cm）、碎石化层上部（厚约10cm）和碎石化层下部（厚约 10cm），见图 1。

图1 旧水泥混凝土路面碎石化后粒径分层

各层强度形成机理分析如下。

1）表面层破碎颗粒细小松散，在经Z型压路机碾压后，松散颗粒被压密，形成嵌挤层，再通过洒布透层油，形成粘聚力和内摩擦角较大的混合料，强度较高。

2）碎石化层上部强度主要来源于：

（1）破碎后碎石间的嵌挤；

（2）碎石在破碎过程中，由于碎石间产生空隙而使得体积增大，经压实后，产生预压应力，使材料强度进一步提高。

3）碎石化层下部是“裂而不碎，契合良好，联锁咬合”的块体结构，由于具有良好的拱效应，其强度主要来源于面板的强度和块体间的相互咬合作用。

2 碎石化技术适用范围

旧混凝土路面有下面一种或几种类型的损坏时，可以考虑采用现场碎石化处理方法。

1）功能性罩面上出现大量反射裂缝（接缝处、纵横及不规则裂缝处和修补）。

2）大量板底脱空、翻浆和角隅破坏，超过20%的接缝需要修补。

3）面板超过25%的开裂，路面超过20%的已经修补或需要修补、路面超过10%的需要挖出重铺。

4）基层出现较为严重的碱集料反应，需要加铺罩面或重建。

5）原水泥路面基层与面层总厚度超过33cm且路基CBR＞7。

3 碎石化技术设备

3.1 破碎设备

目前碎石化技术设备主要有MHB型破碎设备和共振型破碎设备。见图2和图3。

图2 MHB型重锤破碎机械

图3 共振型破碎机械

MHB是一种多锤头破碎设备，它利用设备所携带的多个重锤下落时的重力对旧水泥混凝土路面板进行锤击，MHB具有橡胶轮胎，以柴油机作为动力源，锤重为454～544.8kg，一般有6对或8对，重锤下落时可产生1.38～11.1kJ的冲击能量。

共振型破碎设备是由凸轮转动产生的偏心力在与路面接触处产生高频低幅的振动进行破碎的，其破碎能力大部分被水泥板块所吸收，产生的颗粒粒径相比MHB型设备要小，但其破碎宽度也较小。

3.2 专用的压实设备

Z型钢轮压路机为单钢轮振动压路机，钢轮外包Z型钢箍并通过螺栓固定在压实轮表面。见图4。

图4 Z形压路机

这种条纹在碾压时保证颗粒不至于向外挤出；对表面颗粒补充破碎，为基层提供平整的面。

4 碎石化施工

4.1 准备工作

1）碎石化实施前路况调查与检测，主要包括基本状况、历史数据和技术参数3个方面。

2）移除沥青表面修补材料，暴露的加强钢筋要切割移除。

3）在进行碎石化前至少两周设置排水设施。

4）对沿线需要保护的构造物做出明确标识，防止这些构造物因碎石化施工而造成破坏。

5）提前制定施工区段的交通管制及分流方案，保证施工区的交通安全。

6）在破碎之前修复软弱基层和底基层，对存在其他缺陷的路段应特殊处理。

7）其他如上跨构造物净空的测量以及高程控制点的设置等也应注意。

4.2 试验段施工

1）选择≮200m的代表性路段作为试验段，以验证施工方案的可行性。

2）任意选取两个独立的位置开挖＞1m×1m的试坑，以检查碎石化后的粒径是否满足表1的要求，满足要求时记录设备参数；如不满足，须调施工参数，至满足要求为止。

表1 碎石化后的检查验收标准

4.3 碎石化施工工艺流程及要求

1）主要工艺流程见图5。

图5 工艺流程

2）碎石化施工质量控制

（1）应从外车道向内车道顺序破碎。

（2）为避免造成过度破碎，在面层较薄时应适当降低外侧锤头高度。

（3）两幅破碎要有一定的搭接破碎宽度，一般为10 cm左右。

（4）施工过程中应根据旧路的强度差异随时优化调整破碎参数，尽量达到破碎均匀。

（5）应做好破碎区的交通疏导，破碎后路段均不得开放交通。

（6）根据凹处的大小和深度选择适合材料（如级配碎石）找平，保证较好的平整度。

4.4 碎石化后表层处置

1）压实。Z型压路机压实1～2遍，光轮压路机振动压实2～3遍，以便将表层的扁平状颗粒进一步破碎，也可以使下层稳固，使碎石化层表面平整。

2）撒布乳化沥青透层油。为增加表面松散粒料间的结合力，应在破碎后的表面洒布慢裂乳化沥青透层油，按2.5～3.0kg/m2的用量撒布50%的慢裂乳化沥青，渗透深度≥3cm，然后撒布适量S10石屑并用光轮压路机静压1～2遍。

5 结语

碎石化技术是一种旧水泥路面原位再生利用技术，它能够节约资源和运输费用、减少浪费，是旧水泥混凝土路面大修的理想方法，在我国有较好地应用前景。

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1008-3197（2011）04-32-02

2011-04-07

贺志雄/男，1975年出生，工程师，天津市南港工业区开发有限公司，从事市政道路交通研究工作。

□虞金金、张冠涛/天津城建设计院有限公司。