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碎石化技術是在沖擊壓實和打裂壓穩技術上發展起來的一種更 為徹底的水泥混凝土面板破碎技術，其目的是將水泥混凝土面板較 為均勻的破碎成為 10 ～ 20cm 的顆粒，并經過壓實穩定形成一種 類似級配碎石結構的柔性基層，從而從根本上解決瀝青混凝土加鋪 層反射裂縫的問題。 1. 碎石化技術簡介 水泥混凝土路面碎石化技術一般可分為打裂壓穩、打碎壓穩和 集料化。為完成水泥混凝土板的徹底破碎，需要專門的破碎設備， 目前用與水泥路面碎石化處理的設備主要有兩種 ：多錘頭破碎機 （MHB）和共振式破碎機（RM）。 MHB 碎石化技術專用破碎設備主要原理是利用設在自行式底 盤后部的兩排 16 個不同質量的錘頭，通過分別控制落錘高度來快 速沖擊破碎混凝土路面。工作時，通過控制每個錘頭的行程來改變 沖擊能量，以滿足不同路面狀況的破碎要求。 1.1 碎石化技術的優勢和特點 舊水泥混凝土路面碎石化后具有較高的強度，能夠滿足道路承 載要求，可作為路面基層直接加鋪路面面層。新加鋪面層可以是瀝 青混凝土路面，也可以是水泥混凝土路面。 1.2 碎石化技術的施工工藝 目前國內應用最多的是 MHB 類設備，本文主要介紹了 MHB 類設備的施工工藝。工藝流程為 ：施工準備→清除路面雜物 → MHB 類設備安裝就位→舊路面破碎施工→重型壓路機碾壓密實 →檢測壓實度及碎石化程度→表層灌漿封漿處理→碎石化施工驗收 →進入下一道工序。 2. 路面碎石化后的強度形成機理 由于水泥混凝土板吸收能量滿足從近到遠遞減的規律，因而碎 石化層并不是一個均勻的層次。破碎后的水泥混凝土顆粒粒徑由深 度方向遞增，可以根據物理特性沿板塊厚度方向，將其簡化為松散 層、碎石化層上部和碎石化層下部三個子層次，舊水泥路面碎石化 后的強度形成機理 ： 1）碎石化層不是一個均勻的層次，其組成顆粒粒徑從上到下 由細向粗過渡。 2）碎因體積膨脹受到約束，碎石化層內顆粒處于“預壓應力” 的狀態。而由于材料內裂縫沿粗骨料顆粒發展，水泥混凝土破碎后 顆粒間呈現出復雜的咬合嵌擠狀態。 3）碎石化層沿深度的強度形成原理并不相同 ：表面松散層累 死與瀝青穩定粒料 ；碎石化上部有較大的內摩擦角 ；碎石化層下部 處于聯鎖咬合嵌擠狀態，并形成“拱效應”傳遞荷載。 3. 碎石化技術的類型 3.1 打裂壓穩 打裂壓穩是指在舊水泥混凝土路面上施加高能量低頻沖擊外 力，使舊水泥混凝土路面板開裂而喪失板體性 ；隨后，用壓實機械 進行碾壓，從而形成穩定均勻的結構層。高能量低頻沖擊外力的作 用使舊水泥混凝土路面板裂縫不規則且較細微，因此，開裂的舊水 泥混凝土路面層仍有較高的整體剛性，但均勻性稍差，如直接加鋪 薄層瀝青混凝土，仍有出現反射裂縫的可能。打裂壓穩工藝的代表 性機械有沖擊式壓路機、鍘刀式沖擊破碎機兩種。 3.2 打碎壓穩 打碎壓穩是指采用落錘而低頻振動等方式使舊水泥混凝土路面 碎裂 ；進而，用專用壓實機械碾壓形成下粗上細的碎石結構層。打 碎壓穩工藝形成的結構層均勻性優于打裂壓穩工藝形成的結構層的 均勻性，但整體剛度明顯低于后者。打碎壓穩工藝的代表性機械有 多錘頭沖擊破碎機、共振式破碎機等。 3.3 集料化 集料化是一種最徹底的重建手段，是將舊水泥混凝土路面再生 為集料 ；然后，再用于修筑基層、底基層或墊層。集料化再生利用 技術的主要工藝分為 3 個過程。 1）路面破碎和清運。先將舊水泥混凝土路面破碎、挖掘、裝 運至集料處理場。 2）集料加工。①清篩粘附在水泥混凝土碎塊上的基層材料和 泥土。②一級破碎 ：一般采用顎式破碎機（反擊式破碎機揚塵大） 將水泥混凝土塊破碎為粒徑為 152mm 以下的碎塊，并利用電磁鐵 剔除原路面板內的鋼筋。③二級破碎 ：將粒徑大于 76mm 的碎塊循 環破碎，并吸走殘余鋼筋。④分篩：在一級破碎和二級破碎過程中， 根據集料粒徑的要求安裝雙篩網篩分機，對小于 76mm 粒徑的再生 集料進行過篩分級。 3）再生集料的利用。再生集料主要用于修筑基層（貧混凝土、 水泥處治粒料基層的骨料）、底基層（級配碎石、水泥處治砂礫） 和墊層（砂礫）等。 4. 碎石化技術的防治反射裂縫的機理 反射裂縫產生的主要原因是交通荷載使水泥板接、裂縫上瀝青 層承受剪切應力，而溫度變化導致水泥板接、裂縫上瀝青層出現拉 應力集中。通常認為 ：溫度應力引起反射裂縫的產生并參與了最初 的發展，而荷載應力加速了裂縫的進一步發展。因此，欲控制反射 裂縫，必須從溫度荷載和行車荷載兩個方面考慮。 破碎穩固技術將水泥板塊充分破碎，使原來的水泥板破碎成 30~100cm 的碎塊，然后用重型壓路機碾壓，使水泥碎塊壓實穩固。 水泥板塊尺寸的減小大大降低了溫度變化時的收縮位移，從而降低 了瀝青層底拉應力，防止或抑制溫度型反射裂縫底產生，而經過重 型壓路機碾壓后，水泥板塊與基層緊密接觸，避免了脫空出現，故 最大程度地消除了板塊間的彎沉差，從而降低了瀝青層垂直剪應力， 降低了荷載型反射裂縫產生的可能性。 5. 水泥混凝土路面碎石化技術應用的關鍵問題 5.1 正確評估土基和基層的特性 MHB 強有力的重錘沖擊和 RM 的低頻高幅振動都會對路基或 基層產生破壞并引起變化，最終路基承擔路面傳遞的荷載，因此路 基和基層的強度和穩定性至關重要。碎石化的一個主要不足是在施 工前難以預測路基的狀況。由于混凝土板的支撐作用掩蓋了路基的 真實強度，混凝土板頂面的測試不能保證路基特性的正確性。最好 通過取樣測試的方式來確定路基和基層的含水量及強度，或調查舊 水泥路面性能惡化的原因，如是由較差的路基引起，則碎石化后也 會引起病害問題。國外一般要求土基層的 CBR 值大于 7。 5.2 排水設施的設置及施工過程中的防水、排水 在進行破碎前在碎石化邊設置臨時排水，使破碎后的舊路面層、 基層和路基處于較好的排水狀態，為加鋪層提供足夠的支撐強度。 并在破碎完的路面加鋪新路面結構的下基層。要求后續攤鋪工序在 碎石化完成后盡快開始，如果不能及時攤鋪，則應采取加蓋花雨布 的臨時防水措施，以減少雨水侵入。 5.3 破碎質量的監控 因為粒徑與破碎層的強度特性直接相關，所以控制破碎粒徑是 施工工藝中的重要環節。在正式進行大面積施工前，安排試驗路段 進行試破碎，詳細了解破碎后的粒徑破碎情況、強度及均勻性，找 出能夠破碎要求的 MHB 設備控制參數，指導全路段施工。進行大 面積施工時，應密切關注砼板表面破碎狀況。當某一施工路段表面 粒徑發生顯著變化時，應通過開挖試坑的方法核查板體內部粒徑分 布情況，如不滿足要求，應及時調整 MHB 設備控制參數，直至滿 足要求。 6. 結束語 碎石化技術是目前解決路面改造后出現反射裂縫問題的最有效 方法。破碎后并經壓實的混凝土路面，形成內部嵌擠、緊密結合、 高密度的材料層。從而為瀝青罩面提供更高結構強度的基層或底基 層。該技術施工簡便，改造周期短，綜合造價低。就地再生，環保 無污染，可將破碎后的路面直接作為基層或底基層，再加鋪新的面 層，是舊水泥混凝土路面翻新改造的最理想方法。
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