碎石化技術(shù)是將水泥混凝土路面（簡稱水泥路面，俗稱白色路面）破碎成一般小于38 cm的混凝土顆粒，產(chǎn)生一個新鋪的均勻基層，從而防止瀝青面層出現(xiàn)反射裂縫。碎石化技術(shù)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水泥混凝土顆粒，組成相對松散、強(qiáng)度相對均勻的結(jié)構(gòu)層。利用其作為基層，消除了在不破碎的舊水泥混凝土路面上加鋪瀝青面層可能出現(xiàn)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”。本文將簡單介紹水泥路面改造中用到的門刀式破碎機(jī)、多錘頭破碎機(jī)和共振式破碎機(jī)。
1、門刀式破碎機(jī)
1.1結(jié)構(gòu)與工作原理
門刀式破碎機(jī)(Guillotine Breaker)如圖1所示，是一種專用的破碎設(shè)備。該設(shè)備裝配有寬度至少為2.4 m板式?jīng)_擊錘，錘頭重量5t，沖擊錘提升一定高度后自由落下產(chǎn)生的巨大沖擊力將水泥路面橫向打裂，相當(dāng)于用2m寬的大鋼板舉升起來自由落下，將舊路面切斷成60cm長的短板，以消除因溫度或錯臺而引起的反射裂縫，對路面的沖擊能量非常大。其錘頭的提升高度可以調(diào)節(jié)，以能使混凝土板塊打裂為度，最大提升高度為270 cm，最大錘擊次數(shù)為35次／min，最大移動速度為24 m/min。對打裂后水泥板塊壓實穩(wěn)固要求采用24 t輪胎壓路機(jī)，其目的是利用壓路機(jī)的重載使搖動的板塊壓實穩(wěn)定。
破碎機(jī)沖擊能來自2個方面：一是門刀的自重所產(chǎn)生的勢能；二是門刀下落時所產(chǎn)生的沖擊能。同時，由于門刀的勢能快速釋放，也加大了對水泥板塊的沖擊。其巨大的沖擊能以35次/min的頻率沖擊水泥板塊，所產(chǎn)生的強(qiáng)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。不僅保持了擊碎板塊的強(qiáng)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(qiáng)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。破碎機(jī)的沖擊強(qiáng)度取決于刀頭高度和沖擊間距，刀頭高度由低到高不斷調(diào)整，直至達(dá)到破碎要求。根據(jù)以往施工的經(jīng)驗，要求破碎效果應(yīng)該使75%以上的路面產(chǎn)生不規(guī)則開裂，相鄰裂縫圍成的塊粒大小約為0.4～0.6m2。經(jīng)沖擊刀打裂后，混凝土板上僅留下打裂的橫向痕跡，原板塊的破裂縫除外并未使板塊產(chǎn)生嚴(yán)重破碎。
在施工的時候，產(chǎn)生的沖擊作用比較大，路面下有淺埋管線的要注意。另外一個潛在的不利影響是它的沖擊力很大，可能會將半剛性基層打裂．所以在施工過程中一定要非常慎重。目前國內(nèi)也有很多地方采用這種方法，有一些項目也取得了很不錯的應(yīng)用效果，但是長期性還有待于進(jìn)一步觀察。由于多錘沖擊式的落錘和多棱沖擊碾具有很大的質(zhì)量，對路面的沖擊能量非常大，直接破壞了原有路基的平整度和密實度的均勻性。如路基下有管線等設(shè)施，也會對其造成直接影響。產(chǎn)生的振動沖擊波很大，一般要求施工點周圍20m內(nèi)不能有振動敏感型建筑物。另外施工噪音非常高，不但工人勞動強(qiáng)度大，而且形成噪音污染。從破碎質(zhì)量上看，靠重力砸擊路面，很難一次將水泥面板打碎。雖然可反復(fù)工作或利用大噸位振動式壓路機(jī)配合進(jìn)一步碾碎，但還是難以將水泥面板擊碎到理想的尺寸，并存在埋在下面的較大未碎塊頭難以處理的問題。門刀式破碎方法的沖擊力是垂直向下，碎石裂紋也只能是大致垂直于路面的，這不利于穩(wěn)定層的承重與穩(wěn)定。沖擊力垂直向下，要以路基為依托來打碎面板，所以沖擊力通過面板直接傳遞給路基。實踐證明，破碎后的碎塊尺寸越大、越不均勻，對新加鋪層的影響就越大，即越容易引起反射裂縫。破碎后的碎塊尺寸越小，引起反射裂縫的幾率就越小，但其對路面的支撐強(qiáng)度也會變小，使作為基層使用的破碎壓實層的結(jié)構(gòu)失效概率增大。如果舊面板是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，破碎后應(yīng)使鋼筋與混凝土碎塊徹底脫離，以免鋼筋聯(lián)帶的一串碎塊對新面層的反射影響。而門刀式破碎方法在實踐中是難以使鋼筋與混凝土脫離的。所以，擁有水泥路面較多的美國，在其舊路改造過程中已很少采用這樣的方式，有的州已禁止使用門刀式破碎工藝。
1.2產(chǎn)品的特點
(1)具備足夠的沖擊能量可使水泥路面產(chǎn)生全深度的開裂破碎，75%以上的面板成不規(guī)則開裂，顆粒為0.4～0.6m2大小。
(2)其錘頭的提升高度可以調(diào)節(jié)，以能使混凝土板塊打裂為度。
(3)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。
(4)施工方便、速度快、工作面積較大。
(5)破碎深度可以控制，破碎深度大。
2、多錘頭破碎機(jī)
2.1結(jié)構(gòu)與工作原理
多錘頭破碎機(jī)(Mu…ple - Head Breaker)如圖2所示，依靠機(jī)器后部的多個重錘自一定的高度下落對水泥路面產(chǎn)生沖擊，從而達(dá)到破碎的目的。多錘頭破碎機(jī)主要由工程車輛底盤、破碎機(jī)構(gòu)和電控系統(tǒng)組成。底盤主要由動力總成、行走系統(tǒng)、車架等組成。動力總成由發(fā)動機(jī)、分動箱與液壓泵組成，滿足系統(tǒng)動力要求。行走系統(tǒng)采用液壓傳動，傳動形式為：變量液壓泵一定量液壓馬達(dá)一兩檔變速箱十驅(qū)動橋，通過變換變速箱的檔位可實現(xiàn)工作與行駛檔的轉(zhuǎn)變，調(diào)節(jié)液壓泵的排量可實現(xiàn)速度無級調(diào)節(jié)。破碎機(jī)構(gòu)中間配有2排各3對錘頭，兩側(cè)各有1對翼錘，重錘下落時可產(chǎn)生較大的沖擊能。破碎寬度可根據(jù)需求，選擇工作錘頭數(shù)目來實現(xiàn)。錘頭的提升高度可獨(dú)立調(diào)節(jié)，滿足不同類型的混凝土路面的破碎。控制系統(tǒng)采用PLC作為主控制元件，通過程序設(shè)定可調(diào)節(jié)機(jī)器的各種工作狀態(tài)。
破碎系統(tǒng)采用定量泵、插裝閥、單作用液壓缸、板錘架和板錘。動作油缸固定在板錘架上，在板錘和工作油缸之間設(shè)有舉升裝置，舉升裝置包括固定在工作油缸活塞桿頂端的滑輪、牽引板錘的牽引繩。工作油缸在高壓油的作用下，活塞桿向上運(yùn)動，通過滑輪和牽引繩的作用，板錘沿板錘架向上移動，當(dāng)工作油缸內(nèi)的高壓油瀉出時，板錘沿板錘架迅速下滑，由于板錘的重量較大，所以能夠輕松將水泥混凝土地面或其他地面破碎，達(dá)到較好的破碎效果，而且工作效率較高。
整個系統(tǒng)的核心是破碎裝置的液壓控制系統(tǒng)，插裝式油路設(shè)計，結(jié)構(gòu)簡單、布置方便。該系統(tǒng)采用梭閥，液控單向閥來控制回油，油缸回油速度快，重錘靠自身的重量下落，引起的沖擊力強(qiáng)，并可頻繁操作。通過調(diào)節(jié)破碎錘提升的高度即可控制重錘對水泥路面的沖擊力，得到合適的破碎效果。液壓回路中必不大的負(fù)載引起壓力升高時，保護(hù)液壓缸、設(shè)備、液壓回路的配管等。每個工作油缸帶動2個錘頭升降，這種結(jié)構(gòu)可以同時使用多個工作油缸和錘頭，對路面進(jìn)行破碎作業(yè)時力量更大。在控制閥塊的作用下，多個錘頭可以保持不同步連續(xù)不斷的升降，比一個錘頭或少量錘頭破碎的效果更好，支撐的錘架的結(jié)構(gòu)也比較牢固，保證破碎作業(yè)的有效完成。
2.2產(chǎn)品的特點
(1)工作效率高，作業(yè)效果好。
(2)沖擊力相對較小，作用力比較均勻。
(3)破碎顆粒面層粒徑一般不超過7.5 cm，中部不超過22.5 cm，底部不超過37.5 cm（如圖5），可有效消除舊路面反射裂縫。
(4)參數(shù)可根據(jù)工況任意設(shè)定，控制系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定自動實現(xiàn)各種動作。
(5)施工方便，速度快。
3、共振式破碎機(jī)
3.1結(jié)構(gòu)與工作原理
共振式破碎機(jī)(Resonant Breaker)如圖6所示，其工作原理如圖7所示。利用振動梁帶動工作錘頭振動，錘頭與路面接觸。錘頭的振動頻率為35- 53Hz，振幅不到20 mm。由計算機(jī)確認(rèn)使用前頻率中的哪一個固定值，舊水泥混凝土路面的固有頻率被確認(rèn)和模仿后，就引起其共振，即可輕而易舉地將水泥混凝土擊碎。工作裝置上裝有專用傳感器感應(yīng)路面的振動，進(jìn)行信息反饋，并由電腦自動調(diào)節(jié)振動頻率，搜尋被擊物的自有頻率，共振式破碎設(shè)備同時還可控制被擊碎的碎塊粒度和破碎深度。
以美國共振機(jī)器公司(RMI)的共振式破碎設(shè)備為例，其專門破碎高厚度水泥混凝土路面。共振碎石化過程中產(chǎn)生斜向裂紋如圖8所示。經(jīng)過該機(jī)器破碎后的礫石緊密皎合，使整個路面碎石化后具有更高的柔性和更高的彈性模量，同時鋼筋與混凝土完全脫離。這樣的結(jié)果使水泥路面具有更高的強(qiáng)度并且避免產(chǎn)生反射裂紋。碎石后礫石的大小因水泥層的厚度而異，碎石均勻是它的特點。因該機(jī)采用高頻低幅破碎不僅有效地破碎水泥路面，更有效地降低噪聲和揚(yáng)塵，因此也更科學(xué)、更環(huán)保。該機(jī)工作過程中基層和路邊建筑物都不會產(chǎn)生影響，甚至對構(gòu)造物上的路面，只要路面下有基層，沒有與橋面連成一體，也可以進(jìn)行破碎，破碎后用振動壓實機(jī)進(jìn)行碾壓，即可鋪設(shè)新路面。
3.2產(chǎn)品的特點
(1)工作頻率高，工作裝備振幅小，以較小的力頻繁交替工作。
(2)不侵入路基，不損壞路基下的設(shè)施。
(3)破碎顆粒均勻，碎石后水泥顆粒直徑不超過16 cm。
(4)碎石過程中產(chǎn)生斜向裂紋。
(5)施工方便，速度快。
(6)破碎深度可控制，破碎深度較大。
(7)振動、噪聲小，施工適應(yīng)范圍大，不擾民。
相關(guān)破碎機(jī)產(chǎn)品：
1、顎式破碎機(jī)
2、圓錐破碎機(jī)
3、雷蒙磨粉機(jī)
