水泥路面早期損壞原因及檢測修復(fù)新工藝
發(fā)布時間：2010-01-14 共2頁
2.2雷達檢測技術(shù)
由于雷達檢測技術(shù)具有無損、快速、簡易、精度高等突出 優(yōu)點，我國于20世紀90年代開始應(yīng)用于公路工程施工和養(yǎng)護質(zhì)量的監(jiān)控以及水泥路面路基狀態(tài)檢測中。
雷達檢測技術(shù)實質(zhì)上是一種高頻電磁波發(fā)射與接收技術(shù)。 雷達波由自身激振產(chǎn)生，直接向路面路基發(fā)射射頻電磁波， 通過波的反射與接收獲得路面路基的采樣信號，再經(jīng)過硬件、 軟件及圖文顯示系統(tǒng)得到檢測結(jié)果。雷達所用的采樣頻率一 般為數(shù)兆赫（MHz），而發(fā)射與接收的射頻頻率有的要達到吉赫 （GHz）以上。
射頻電磁波的產(chǎn)生是依靠一種特制的固體共振腔獲得。雷達 波雖然頻率很高、波長很短，但同樣遵守波的傳播規(guī)律，即也有 入射、反射、折射與衰變等傳播特點，人們正是利用這些特點， 為公路工程質(zhì)量監(jiān)控和狀態(tài)檢測服務(wù)，滿足無損、快速、高精度 的檢測要求。
用于水泥路面路基狀態(tài)檢測的探地雷達主要由天線、發(fā) 射機、接收機、信號處理和終端設(shè)備（計算機）等組成。探地雷 達檢測是利用高頻電磁波以寬頻帶短脈沖的形式，其工作過 程是由置于地面的發(fā)射天線發(fā)送入地下一高頻電磁脈沖波， 地層系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層可以根據(jù)其電磁特性如介電常數(shù)來區(qū)分， 當相鄰的結(jié)構(gòu)層材料的電磁特性不同時，就會在其界面間影響射頻信號的傳播，發(fā)生透射和反射。一部分電磁波能量被界面 反射回來，另一部分能量會繼續(xù)穿透界面而進入下一層介質(zhì)材 料。電磁波在地層系統(tǒng)內(nèi)傳播過程中，每遇到不同的結(jié)構(gòu)層就會 在層間界面發(fā)生透射和反射。由于介質(zhì)材料對電磁波信號有損耗 作用。所以透射的雷達信號會越來越弱。各界面反射電磁波由天 線中的接收器接收，并由主機記錄，利用采樣技術(shù)將其轉(zhuǎn)化為數(shù) 字信號進行處理。從測試結(jié)果剖面圖得到從發(fā)射經(jīng)地下界面反射 回到接收天線的雙程走時t，當?shù)叵陆橘|(zhì)材料的波速已知時，可 根據(jù)測到的精確t值求得目標體的位置和深度。這樣，可對各測 點進行快速連續(xù)地探測，并根據(jù)反射波組的波形與強度特征，通 過數(shù)據(jù)處理得到探地雷達剖面圖像。通過多條測線的探測，即可 知道場地目標體平面分布情況。通過對電磁波反射信號（即回波 信號）的時頻特征、振幅特征、相位特征等進行分析，便能得知地 層的特征信息——介電常數(shù)、層厚、空洞等。
2.3振動檢測技術(shù)
與聲波法、雷達法比較，振動檢測技術(shù)有其自身特點，理論 較為成熟，對測試設(shè)備和測試環(huán)境要求不高；利用計算機技術(shù)可 實時檢測、快速處理數(shù)據(jù)。
振動檢測技術(shù)是采用動力學方法，分析水泥板塊在不同的支 撐條件下的固有振動特性及響應(yīng)特性的變化，比較水泥板塊在懸 空狀態(tài)下振動響應(yīng)特性的差異，從而找出水泥板塊是否懸空的判 定依據(jù)。
用于水泥板塊振動檢測系統(tǒng)的原理是：通過聲卡記錄水泥板 塊的振動響應(yīng)信號，首先把拾音器（麥克風）接到聲卡的接口上， 然后打開Win9附件中的錄音機應(yīng)用程序，用鼠標單擊紅色的錄 音按鈕。使用基頻為440Hz的激振器激振水泥板塊，緊貼路面的 拾音器即記錄需要的記錄內(nèi)容。錄音結(jié)束后再用鼠標單擊“停 止”按鈕，計算機中就形成一個以WAV作擴展名的聲音文件， 錄音過程到此結(jié)束。此時單擊一下“回放”按鈕，即可播放剛才 記錄的文件，對采集的數(shù)據(jù)進行FFT處理，即可得出不同支撐條 件下水泥板塊的振動信號的頻率成分。
3、水泥路面修復(fù)工藝及設(shè)備
水泥路面常見的損壞形式有：板塊裂縫與折斷，板塊邊緣 角隅破損，板塊垂直錯臺與拱起，板塊表面磨損與麻面等。水 泥路面維修常用的工藝有：擴縫、清縫、灌縫，鑿孔、切槽、攪拌、 攤鋪、振搗、拉毛、鉆孔、頂升，破碎和翻修等。水泥路面常用的 維修機具有：破碎機、鑿巖機、高壓水清洗機、切縫機、封層機、水 泥攪拌機、振搗器等。限于篇幅，本文僅簡單介紹3種具有現(xiàn)代技術(shù)水平的水泥路面破碎設(shè)備。
3.1沖擊壓實機
該機采用異形碾輥，其外形及工作原理如圖1所示。
圖1 異形碾輥外形及工作原理
斷裂穩(wěn)固是一種在修筑加鋪層前處理原水泥路面的方法，在 國外尤其在美國是一種成熟的技術(shù)、有完善的工藝。
沖擊壓實機的壓實輪有3邊、4邊、5邊和6邊形，輪體有 實體和可填式空體。目前我國使用的多為3邊輪和5邊輪。
沖擊壓實機的壓實能來自兩個方面：一是沖擊輪的自重；二是 沖擊輪滾動時所產(chǎn)生的沖擊功能。同時由于多邊碾壓輪的蓄能 快速釋放，也加大了對水泥板塊的沖擊。其巨大的沖擊能以每秒 1.5～2.2次的低頻率沖擊水泥板塊，所產(chǎn)生的強烈沖擊波可向 水泥板塊下面的底基層和土基層傳播，從而使擊碎板塊得到壓實 穩(wěn)固，不僅保持擊碎板塊的強度，還能使其成為塊狀料嵌鎖型 基層結(jié)構(gòu)，緊密嵌壓在原路面底基層中，形成高強度的底基層， 從而減少或緩解原路面板塊反射裂縫，并減小面層的水平和垂直 應(yīng)力。
沖擊壓實機實際施工效果顯示：沖壓一遍，在水泥板塊邊出 現(xiàn)數(shù)條裂縫；隨著沖壓遍數(shù)增加，縱向裂縫增大增多，橫向裂縫也 開始出現(xiàn)；沖壓5遍后水泥板塊已破碎，裂縫呈網(wǎng)狀并分布于整 幅板塊，部分板塊完全破碎，其尺寸為30～40cm；沖壓15～20遍 后水泥板塊尺寸變?yōu)?0～30cm，且碎塊處于極佳的嵌鎖穩(wěn)固狀態(tài)，完全符合施工工藝設(shè)計的要求。
3.2 液壓多錘頭破碎機
在較長一段時間里，人們曾利用液壓挖掘機的破碎器（俗稱 液壓破碎錘）和落錘式水泥路面破碎機對舊水泥路面板塊進行破 碎。但由于它們作業(yè)速度慢、效率低，業(yè)已被液壓多錘頭破碎機 所代替。
液壓多錘頭破碎機（MHB——Multiplt Head Breaher）由兩部分組成：前半部分為動力裝置柴油機和液壓系統(tǒng)；后半部分工作 裝置破碎系統(tǒng)——中間設(shè)有兩排各3對錘頭，兩側(cè)各有一對翼錘。 柴油機驅(qū)動液壓泵，液壓泵為液壓缸提供壓力油。液壓缸的往復(fù) 運動帶動各錘頭交替地錘擊水泥板塊并使其破碎。每對錘頭提升 高度可獨立調(diào)節(jié)。液壓多錘頭破碎機的作業(yè)寬度可達4m/次，工 作速度可達62.5m/h.
3.3共振式破碎機
上述沖擊壓實機和多錘頭破碎機均存在振動噪聲大，工人勞 動強度大，碎塊尺寸大且不均勻，需要多次重復(fù)作業(yè)、效率低 等缺點。特別是不均勻的碎塊作為基層使用，難以避免新路面反射裂縫的產(chǎn)生，使其實際使用受到很大限制，甚至有的國家如美 國已禁止使用重錘沖擊式破碎工藝來修復(fù)水泥路面。
20世紀末，美國RMI公司成功研制了共振式破碎機。
3.3.1共振破碎原理
共振式破碎機是利用振動梁帶動工作錘頭振動，其頻率約 44Hz、振幅為20mm.錘頭與水泥板接觸，通過調(diào)節(jié)錘頭的振動 頻率使其與水泥板塊的固有頻率成整數(shù)倍時，激發(fā)其共振，將水 泥板塊破碎。
共振破碎機工作原理，如圖2所示。
圖2 共振式破碎機工作原理1-振動梁； 2-錘頭； 3-水泥板塊
安裝在工作錘頭2上的專用傳感器感應(yīng)水泥板塊的振動反饋，由控制器自動調(diào)節(jié)工作 錘頭的振動頻率，并搜尋水泥板塊的固有頻率。當兩者發(fā)生 共振時，水泥板塊因內(nèi)部顆粒間的內(nèi)摩擦阻力迅速減小而崩 潰——破碎。
共振式破碎機可同時控制水泥板塊的碎塊粒徑和破碎深度。
3.3.2共振式破碎機的特點
由于共振式破碎機工藝合理、自動控制工作參數(shù)，因此具有如下的特點：
（1）碎塊尺寸理想、均勻。由于共振破碎力發(fā)生在整個水泥板 塊厚度范圍內(nèi)，能使工作錘頭下方的水泥板塊均勻破裂。通過微 調(diào)振動頻率，可以使碎塊粒徑達到8～20cm的理想尺寸。此外， 破碎后的水泥面層，其上部粒徑較小、下部的較大，不僅可有效 地阻止新鋪筑的路面的反射裂縫的產(chǎn)生，而且提高了路基的承載 能力。
（2）由于破碎深度可以控制，可以保持路基結(jié)構(gòu)及其內(nèi)的管線 設(shè)施完好無損。
（3）振動噪聲污染輕，施工適應(yīng)范圍大。由于共振式破碎機 使用的高頻低幅振動波衰減速度很快、傳遞范圍小（2～3m），因 此不影響道路下方及周圍的結(jié)構(gòu)物和設(shè)施，可適用于水泥路面的 公路、機場、港口、城市道路等修復(fù)工程。
（4）破碎深度大，施工效率高。通過調(diào)節(jié)振動頻率和振幅， 共振式破碎機作業(yè)深度可達66cm、每天可完成2000m或近6400m 2的破碎作業(yè)量，并且由于單車道作業(yè)，可以不中斷交 通。
參考文獻：
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