0、引言
碎石化技術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，產生一個新鋪的均勻基層，從而防止瀝青面層出現反射裂縫。碎石化技術通過專用的機械設備對水泥混凝土板塊進行擊碎處理，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、強度相對均勻的結構層。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的反射裂縫，提高了加鋪后新路面結構的可靠性和耐久性”。本文將簡單介紹水泥路面改造中用到的門刀式破碎機、多錘頭
破碎機和共振式破碎機。
1、門刀式破碎機
1.1結構與工作原理
門刀式破碎機(Guillotine Breaker)如圖1所示，是一種專用的破碎設備。該設備裝配有寬度至少為2.4 m板式沖擊錘，錘頭重量5t，沖擊錘提升一定高度后自由落下產生的巨大沖擊力將水泥路面橫向打裂，相當于用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節，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固要求采用24 t輪胎壓路機，其目的是利用壓路機的重載使搖動的板塊壓實穩定。
破碎機沖擊能來自2個方面：一是門刀的自重所產生的勢能；二是門刀下落時所產生的沖擊能。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固。不僅保持了擊碎板塊的強度，還能使其成為塊狀料嵌鎖型基層結構，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力。破碎機的沖擊強度取決于刀頭高度和沖擊間距，刀頭高度由低到高不斷調整，直至達到破碎要求。根據以往施工的經驗，要求破碎效果應該使75%以上的路面產生不規則開裂，相鄰裂縫圍成的塊粒大小約為0.4～0.6m2。經沖擊刀打裂后，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生嚴重破碎。
在施工的時候，產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用效果，但是長期性還有待于進一步觀察。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施，也會對其造成直接影響。產生的振動沖擊波很大，一般要求施工點周圍20m內不能有振動敏感型建筑物。另外施工噪音非常高，不但工人勞動強度大，而且形成噪音污染。從破碎質量上看，靠重力砸擊路面，很難一次將水泥面板打碎。雖然可反復工作或利用大噸位振動式壓路機配合進一步碾碎，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，這不利于穩定層的承重與穩定。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度也會變小，使作為基層使用的破碎壓實層的結構失效概率增大。如果舊面板是鋼筋混凝土結構，破碎后應使鋼筋與混凝土碎塊徹底脫離，以免鋼筋聯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產品的特點
(1)具備足夠的沖擊能量可使水泥路面產生全深度的開裂破碎，75%以上的面板成不規則開裂，顆粒為0.4～0.6m2大小。
(2)其錘頭的提升高度可以調節，以能使混凝土板塊打裂為度。
(3)碎塊處于極佳的嵌鎖穩固狀態，完全符合施工工藝設計的要求。
(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
2.1結構與工作原理
多錘頭破碎機(Mu…ple - Head Breaker)如圖2所示，依靠機器后部的多個重錘自一定的高度下落對水泥路面產生沖擊，從而達到破碎的目的。多錘頭破碎機主要由工程車輛底盤、破碎機構和電控系統組成。底盤主要由動力總成、行走系統、車架等組成。動力總成由發動機、分動箱與液壓泵組成，滿足系統動力要求。行走系統采用液壓傳動，傳動形式為：變量液壓泵一定量液壓馬達一兩檔變速箱十驅動橋，通過變換變速箱的檔位可實現工作與行駛檔的轉變，調節液壓泵的排量可實現速度無級調節。破碎機構中間配有2排各3對錘頭，兩側各有1對翼錘，重錘下落時可產生較大的沖擊能。破碎寬度可根據需求，選擇工作錘頭數目來實現。錘頭的提升高度可獨立調節，滿足不同類型的混凝土路面的破碎。控制系統采用PLC作為主控制元件，通過程序設定可調節機器的各種工作狀態。
破碎系統采用定量泵、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，活塞桿向上運動，通過滑輪和牽引繩的作用，板錘沿板錘架向上移動，當工作油缸內的高壓油瀉出時，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，達到較好的破碎效果，而且工作效率較高。
整個系統的核心是破碎裝置的液壓控制系統，插裝式油路設計，結構簡單、布置方便。該系統采用梭閥，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，并可頻繁操作。通過調節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載引起壓力升高時，保護液壓缸、設備、液壓回路的配管等。每個工作油缸帶動2個錘頭升降，這種結構可以同時使用多個工作油缸和錘頭，對路面進行破碎作業時力量更大。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，支撐的錘架的結構也比較牢固，保證破碎作業的有效完成。
2.2產品的特點
(1)工作效率高，作業效果好。
(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)參數可根據工況任意設定，控制系統根據設定自動實現各種動作。
(5)施工方便，速度快。
3、共振式破碎機
3.1結構與工作原理
共振式破碎機(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。由計算機確認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路面的振動，進行信息反饋，并由電腦自動調節振動頻率，搜尋被擊物的自有頻率，共振式破碎設備同時還可控制被擊碎的碎塊粒度和破碎深度。
以美國共振機器公司(RMI)的共振式破碎設備為例，其專門破碎高厚度水泥混凝土路面。共振碎石化過程中產生斜向裂紋如圖8所示。經過該機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。這樣的結果使水泥路面具有更高的強度并且避免產生反射裂紋。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塵，因此也更科學、更環保。該機工作過程中基層和路邊建筑物都不會產生影響，甚至對構造物上的路面，只要路面下有基層，沒有與橋面連成一體，也可以進行破碎，破碎后用振動壓實機進行碾壓，即可鋪設新路面。
3.2產品的特點
(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，施工適應范圍大，不擾民。
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