共振破碎機

公路

破碎後的水泥混凝土的特征

破壞混凝土路麵的整體性

必須嚴格破壞並降低混凝土混凝土路麵的結構整體性以避免反射裂紋。在對基層和基層材料毫無損害的情況下，混凝土路麵必須縱向全部破碎，並且必須破壞水泥混凝土和任何傳力杆之間的聯結。如果以這樣一種方式破碎水泥混凝土，即保留模量、結構係數並且保留通過更寬闊的基層可能的分散路麵負載的能力，一旦混凝土路麵的整體性被破壞掉，沉重的交通負載就不會引起混凝土路麵的反射，不會導致瀝青攤鋪層出現裂縫 Figure 1 , 要達到的模量就要求混凝土以剪切平麵破碎，例如呈45度角。這種斜向的破碎方式比其他垂直的破碎方式提供了更大的模量，並且把路麵的負載分散在更寬泛的區域內比其他破碎方法獲得更大的模量。

典型的碎石基層的結構係數是.14，水泥穩定基層是.25，而在基於堅實的基層材料之上的經過共振碎石化的混凝土路麵結構係數能夠達到.25到.28之間。隻有砂石和鬆散基層材料支撐的混凝土路麵產生的結構係數也能夠達到.16到.25之間。

嵌鎖狀或鋸齒狀的破碎模式

目的是以這樣的方式把水泥混凝土破碎：破碎的混凝土路麵不會過分膨脹；破碎後的混凝土路麵不會以任何方式損壞或侵害路基；破碎後混凝土路麵的碎塊尺寸既不會太大，又不會互相脫節。碎塊尺寸太大就會產生堅固點，不會隨路麵荷載彎曲和伸縮，時間一長就會翹起，在路表產生反射裂縫。破碎的模式必須像鋸齒齧和狀，所有的碎塊呈現出穩定的，嵌鎖的樣子。這就會在更大範圍內均勻分散交通荷載；這些“或承重或彎曲”的混凝土路麵一起把荷載均勻分散到更大的麵積上。隻有使用1.27厘米振幅，高頻的共振衝擊力量破碎水泥混凝土才能達到這種效果。 Figure 1 .

落錘破碎水泥混凝土時，衝擊混凝土路麵，混凝土路麵底部產生強大張力，所以把破碎混凝土路麵的一部分砸入路基。這就破壞了碎塊相互之間的的接觸麵（嵌鎖結構），導致由於碎塊的侵入損壞路基，減小了路基的支撐能力和分散交通荷載的能力。重要的是，落錘破碎水泥混凝土的方式幾乎沒有鋸齒齧合結構或嵌鎖結構來分散路麵荷載。高壓衝擊破碎水泥混凝土在碎塊尺寸上並不一致，形成堅固點和柔軟點。結果就是使用高壓衝擊落錘破碎的水泥混凝土，幾乎不存在路麵荷載的均勻分布，也就是直接向下， Figure 2 . 這會導致出現路表麵壓轍因為破碎的水泥混凝土塊不足以分布荷載，因而改變了路基的形狀，或者為了達到同樣的預期效果，攤鋪更多的瀝青混凝土。落錘並不會把水泥混凝土碎塊與金屬傳力杆剝離。不能夠剝離鋼筋將會導致反射裂紋。
    
所有表明碎石化優點的數據都是從共振碎石機破碎後的水泥混凝土得來的。裂縫穿透整個混凝土路麵、低幅高頻的共振破碎的水泥混凝土消除了混凝土路麵運動，避免出現反射裂縫。因為這些碎塊互相之間保持鋸齒狀，這就使路基能夠提供極大的荷載分散的能力，每個碎塊都向鄰近碎塊分散一下荷載。混凝土路麵破碎呈現為粒徑均勻一致很重要，隻有這樣均勻的混凝土路麵彎曲才能通過路基均勻的分散施加的負載。 Figure 2 .

路基的整體性

低幅高頻的共振衝擊破碎的混凝土路麵不會把碎塊擠壓進基層材料。共振破碎後混凝土路麵的基層仍舊保持破碎前一樣平整， Figure 2 . 低幅高頻的共振衝擊力在裂縫傳播至混凝土路麵底部時，全部破碎能量消失，保持混凝土路麵平整基層材料不會被損害或斷裂。錘頭的低幅振動不會把破碎材料擠入路基，並且不會損害水泥穩定層或者地下設施。

比較一下由高壓衝擊的多錘頭式破碎 Figure 3 和 Figure 4 , 的混凝土表麵和邊緣與共振破碎機破碎的水泥混凝土 Figure 5 和 Figure 6 .

碎石化的優點和局限性

經濟性---碎石化與路麵改造

碎石化是一種再生形式，與路麵的重建不相上下。當混凝土混凝土路麵已經損壞到或者需要某種改造或者需要全部重新改造的時候，成本比較差距是巨大的。在阿肯薩斯州工程中做了一份對比分析。全部重新改造的成本是采用碎石化成本的3.4 倍 。在其他州，全部重新改造與碎石化改造的成本比率由3.3：1 到4：1 範圍之內。此外，碎石化隻占用1/4的時間，並且幾乎不會對公眾造成打擾。

正確選擇使用碎石化改造的工程，加上設計良好的工序能夠造就一條預期壽命可以持續超過22年的改造道路，相當於重建的道路壽命，但隻花費相當於重建的所需成本和時間的一部分。而其他改造方法，比如打裂壓實法，修補法都隻是短期的補救措施，必須經常返工和維護。用彎沉測試儀測試過破碎後的路麵表明：與高質量的密集配碎石路基相比，在荷載分散這一特性上，碎石化層的內在承載力能達到前者效果的1.5到3倍。

經過測量，這個承載力在接下來的年份裏還會增加。在每年的測量中提高的這種差異出現的原因之一就是低幅高頻共振的錘頭形成的表麵粉碎層隨著交通荷載和震動不斷的擠入破碎的裂縫當中，也就是說產生了很小的差異。

高交通流量地區的施工優勢

許多城區都有州際公路或分散交通流量的繞城路，當地車輛加上過境車輛，這些公路使用率很高。從被施工影響的公眾和經濟發展方麵來講，這些交通大動脈對交通封閉和阻斷都非常敏感。在小程度的影響駕車群眾和當地經濟的情況下改造這些交通大動脈，碎石化是有效的方式。

可以設計夜晚施工或者在限製時段內施工來適合特定的情況，仍舊能在隻占用1/5的重建所需時間的情況下造就一條新的道路。北卡萊羅納州Raleigh的I-440繞城公路改造工程是一項碎石化並拓寬工程，贏得了質量先進成就獎。

在2000年，阿肯薩斯州開始了迄今為止的碎石化工程。將近300英裏的4車道的州際公路選擇使用了碎石化。這些工程已經開工，並在4---5年內完工。兩種碎石化的方法都得到了測試和評估。共振碎石的方法被選作的能夠提供真正的碎石產品的方法，這個方法將被用於整個阿肯薩斯工程。

碎石化的局限性

偶爾，碎石化工程也會遇見限製區域，在這些區域基層材料已經惡化到不能支持破碎後混凝土路麵上的荷載。這種情況出現在混凝土路麵下麵低窪的地方，大量積水的地方，地下水位較高的地區更加重了積水現象，在這些區域基層是由包含淤泥的粘土構成的地區。

還有些情況像需要破碎的水泥太厚後者是粘合的。粘合的水泥意思是新的水泥層直接鋪在老的水泥層上麵。如果水泥的穩定基層是23厘米，將一塊23厘米厚的鋪在這之上。那麽共振破碎機就相當於要破碎46厘米厚的水泥。通常情況下，水泥太厚而無法破碎，因此需要采用其他的方法.

當共振破碎機留下5.08厘米或更深的車轍，這就表明這個地區不適合共振破碎或者需要清除並回填。這種區域不會有支撐力，應該清除和更換。然而，如果共振破碎機導致混凝土路麵起伏，但並未產生很大的車轍，證明混凝土路麵正在支撐27，215.542公斤的機器的重量，隨著邊緣排水係統開始排掉基層和底基層的水，應該足夠堅固以支撐交通荷載。即使不使用膠輪壓路機來檢測證明，共振碎石機的重量也足以暴露這些問題。

一台很重的“用於檢測的”膠輪壓路機有可能導致路基的損壞，破壞互相嵌鎖的破碎後的水泥混凝土。使用10噸的光輥的震動式壓路機碾壓2到3遍，就足以使表麵的粉末層擠入或滲透入表麵的縫隙中，進一步贈加了破碎後水泥混凝土的模量，也把混凝土路麵擠入到可能在基層中可能存在的板底脫空的區域， 並且為攤鋪提供了平整一致的表麵。在一遍震動式碾壓時，配合水車灑水，被證實有助於攤鋪，即提供了平整的表麵。

有幾個州在它們的操作規範中，用文字的方式表達了這個理念：破碎後的混凝土需要壓實。水泥混凝土路麵是被打裂的，而不是破碎成粉末的，隻要表麵能夠平整，並且穩定，在一般意義上不可能也沒有必要壓實。

排水
（把水從基層和底基層中清除掉）

碎石化係統的第二部分是使破碎的水泥混凝土路麵能夠支持基層材料幹燥，並保持基層材料幹燥。這可以通過邊緣排水的安裝實現。邊緣排水有多種設計方法，但常見的是45.72到60.96厘米深，30.48厘米寬，並鑲嵌毛氈或土工織物的過濾層。在排水溝底部或放置10.16厘米的鑿孔的 PVC管或放置土工織物覆蓋的管道並用骨料或豌豆礫石覆蓋。 Figure 7 . 大約每91.44米到274.32米距離，或者在低窪地區，需要橫向的管道把水排出。每個行車方向車道的外邊緣和所有曲線超高地段的較低的一側需要排水。

一旦安裝好了排水，淤積在基層和底基層數年的積水就有了出路。邊緣排水與土壩的區別就是邊緣排水允許積水從混凝土路麵底部流走，形成幹燥的更堅實的路基，也就是說獲得更高的模量。車輛駛過路麵的較小的振動更有助於先前的積水的運動。保持基層材料不被破碎的混凝土侵害很重要。每一處受到破壞的路基就是一個潛在的積水點，並且不容易通過邊緣排水係統排出。破碎的混凝土路麵在這些積水點的運動導致基層和路麵攤鋪的損壞和惡化。

碎石化後的混凝土路麵頂層的5.08-7.62厘米是可滲透層。設計良好的邊緣排水延伸至可滲透層，這樣，當水一旦經過瀝青表麵縫隙，積水可以排掉。碎石化部分底部的15.24-20.32厘米是非滲透層，也就是說來自路表的水從來不會進入基層或底基層。

瀝青攤鋪

從2002年開始，大多數的碎石化工程都攤鋪了超級路麵。結合破碎良好的混凝土板塊；安裝設計出色的邊緣排水係統，設計良好的路麵因該能夠提供22年以上的路麵壽命。攤鋪的厚度根據每個工程的具體情況不同而不同，主要考慮到的要素有：日平均交通量（ADT），重型卡車的百分比，基層和底基層的模量，環境和設計標準。

碎石化消除了熱混合瀝青路麵的固有的弊病，例如：

• 反射裂縫
• 粘結性不足/坑洞
• 水損害
• 缺乏駕駛舒適度/斷層
• 堿矽酸反應和其他變質反應

設計程序信息資源如下：

• AASHTO（美國州公路及運輸官員） 路麵設計程序 （結構數）
• AI（美國瀝青學會）-操作規範手冊係列-17
• AI（美國瀝青學會）電腦程序-4
• 聯合美國瀝青路麵協會（NAPA）信息係列-117
• 各周交通局信息