碎石化一般是通過專用的機(jī)械設(shè)備對水泥混凝土板塊進(jìn)行擊碎處理，并通過碾壓等工序使水泥混凝土板塊成為新的由較小水泥混凝土顆粒組成的相對松散的、強(qiáng)度相對均勻的結(jié)構(gòu)層，并可以利用其作為基層，從而消除了在不破碎的水泥混凝土路面上加鋪瀝青層可能的反射裂縫，提高了加鋪后新路面結(jié)構(gòu)的可靠性和耐久性。
1 水泥混凝土路面相關(guān)破碎設(shè)備
目前我國進(jìn)行碎石化的相關(guān)設(shè)備主要是沖擊壓實(shí)設(shè)備，最近幾年還有從國外引進(jìn)的MHB(MultipleHead Breaker)類設(shè)備等。沖擊壓實(shí)設(shè)備作用機(jī)理是通過3角形或5角形輪的滾動對水泥混凝土板塊形成間歇而有周期的沖擊作用，從而使其破裂。MHB類破碎設(shè)備則是一種自行式多錘頭設(shè)備，它通過重錘垂直下落的沖擊作用使水泥混凝土路面板產(chǎn)生破碎。這2類設(shè)備的破碎基本方法都是通過重力沖擊起作用，但作用方式不同。相對而言，沖擊壓實(shí)設(shè)備的作用間距較長，MHB類設(shè)備的破碎作用點(diǎn)分布均勻而密集。實(shí)際施工中，沖擊壓實(shí)設(shè)備需在水泥混凝土路面行駛多次，以達(dá)到對其進(jìn)行均勻沖擊的效果，而MHB類設(shè)備則是一次破碎完成。圖1、圖2是這2種設(shè)備的外觀情況。
正因?yàn)?種設(shè)備的破碎方式有所不同，所以其破碎效果也不一樣。沖擊壓實(shí)設(shè)備破碎后水泥混凝土路面出現(xiàn)豎向貫穿板厚的裂縫，相當(dāng)于將水泥板破碎成多個(gè)小的水泥巖塊，MHB類設(shè)備破碎后其顆粒粒徑在不同深度處是不同的，上部板塊破碎成粒徑更小的顆粒，而下面部分粒徑則較大（達(dá)到30cm左右），破碎后形成的裂紋不是豎向貫穿，這樣水泥混凝土板塊碎裂后除表面局部厚度范圍<小于2cm）外在其原位形成了裂而不碎的嵌擠效果。圖3是MHB破碎完成后的水泥混凝土路面狀況。因?yàn)镸HB類設(shè)備的效能，國外不少技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范中都對這種破碎方法作出了相關(guān)規(guī)定，一般情況下，碎石化后的舊水泥混凝土層作為基層使用，其上加鋪瀝青混凝土面層。
沖擊壓實(shí)工藝在我國水泥混凝土路面破碎工程中應(yīng)用較廣泛，如合寧高速公路改建工程中絕大部分路段采用了該設(shè)備進(jìn)行舊水泥板塊處理。MHB類設(shè)備在我國的應(yīng)用尚處于起步階段，并對其相關(guān)應(yīng)用技術(shù)在引進(jìn)的基礎(chǔ)上開展了進(jìn)一步的研究。京滬高速泰安段、國道205臨沂段均采用該設(shè)備進(jìn)行破碎。比較2種破碎方法的效果，能對舊水泥混凝土路面加鋪改造過程中的工藝選擇提供參考。
2、試驗(yàn)段概況
以MHB設(shè)備成套技術(shù)研究為背景，為對比2種設(shè)備的處治效果，在山東省泰安進(jìn)行了試驗(yàn)段對比研究，其中MHB設(shè)備的試驗(yàn)段長度為2km，沖擊壓實(shí)設(shè)備試驗(yàn)段長700m，這2段均己出現(xiàn)了較嚴(yán)重的破壞，見表1。
試驗(yàn)段施工過程中，沖擊壓實(shí)設(shè)備施工以《公路沖擊碾壓應(yīng)用技術(shù)指南》為施工工藝控制標(biāo)準(zhǔn)，MHB設(shè)備每個(gè)重錘重量為5.3kN，取落錘高度為1.10~1.20m，落錘間距為8~lOcm，根據(jù)具體路況進(jìn)行調(diào)整。
3、試驗(yàn)段測試數(shù)據(jù)
為考察2類設(shè)備破碎后結(jié)構(gòu)層的強(qiáng)度狀況，進(jìn)行了回彈彎沉、回彈模量等測定。在測試沖擊壓實(shí)設(shè)備使用效果時(shí)，按5遍為增量考察了其回彈模量和回彈彎沉。回彈彎沉采用彎沉車自動測定，回彈模量參照土基回彈模量快速測試方法測定。
3.1 回彈模量
在MHB施工段隨機(jī)選取5個(gè)測試位置進(jìn)行現(xiàn)場承載板試驗(yàn)，測定了正常破碎施工情況下回彈模量，測試數(shù)據(jù)見表2。碎石化層頂面回彈模量為179.2MPa。表3是沖擊壓實(shí)設(shè)備200m(K22+100~+ 300)子區(qū)段內(nèi)隨機(jī)測試點(diǎn)不同壓實(shí)遍數(shù)時(shí)回彈模量測試數(shù)據(jù)的平均值和方差。
表2中測試數(shù)據(jù)的變異很小，說明了使用MHB類設(shè)備進(jìn)行施工后，破碎層頂面的強(qiáng)度比較均勻，這對于提高加鋪的瀝青面層質(zhì)量至關(guān)重要，強(qiáng)度的均勻性大大降低了反射裂縫出現(xiàn)的可能性。沖擊壓實(shí)設(shè)備項(xiàng)面強(qiáng)度的變異性隨著碾壓遍數(shù)的增加而減小，同時(shí)其平均值也迅速減小，說明在進(jìn)行沖擊壓實(shí)施工中要考慮碾壓遍數(shù)的均衡，既保證一定的平均強(qiáng)度又要使變異性降低到可接受的范圍內(nèi)。
3.2 回彈彎沉
在試驗(yàn)段( K22+100~+300)采用沖擊壓實(shí)設(shè)備和MHB設(shè)備測的回彈彎沉見表4、表5所示。
表5表明MHB重錘下落高度變化時(shí)，回彈彎沉隨落錘高度的提升、錘擊功增大而增大，從而使得破碎層的承載能力有所降低，破碎層頂面的回彈彎沉增大。
4、結(jié)論
(1) MHB與沖擊壓實(shí)設(shè)備相比，破碎后平面位置上強(qiáng)度變異性較低，破碎后層頂回彈彎沉、回彈模量標(biāo)準(zhǔn)差均較小。
(2)沖擊壓實(shí)設(shè)備隨沖擊碾壓遍數(shù)的增加，其強(qiáng)度變異性（由回彈彎沉變異性表征）有增加的趨勢，這可能與施工時(shí)控制方式有關(guān)，施工中未能將輪跡合理安排。
(3) MHB破碎后層項(xiàng)強(qiáng)度與落錘高度密切相關(guān)，高度越小，對原水泥混凝土板塊的破碎程度越低，從而表現(xiàn)出較高的強(qiáng)度，但標(biāo)準(zhǔn)差增大，變異性增加，這表明單純用回彈彎沉或回彈模量作為評價(jià)破碎效果的指標(biāo)是不合理的，需要結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)差，即平面上的強(qiáng)度變異性綜合評定。
(4)沖擊壓實(shí)設(shè)備隨碾壓遍數(shù)提高，破碎層強(qiáng)度逐漸下降，標(biāo)準(zhǔn)差也逐步縮小，說明破碎更加均勻，但總體上其標(biāo)準(zhǔn)差高于MHB設(shè)備破碎后的測試數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差。
(5)對比2種水泥混凝土破碎設(shè)備的破碎效果可以發(fā)現(xiàn)，MHB類設(shè)備由于采用小重量、高頻度、多位置的沖擊作用形成了強(qiáng)度更加均勻的破碎層，為加鋪瀝青面層提供了更好的基礎(chǔ)條件，是一種優(yōu)良的水泥混凝土路面破碎（碎石化）設(shè)備。
