水泥路面早期損壞原因及檢測修復新工藝
發布時間：2010-01-14 共2頁
2.2雷達檢測技術
由于雷達檢測技術具有無損、快速、簡易、精度高等突出 優點，我國于20世紀90年代開始應用于公路工程施工和養護質量的監控以及水泥路面路基狀態檢測中。
雷達檢測技術實質上是一種高頻電磁波發射與接收技術。 雷達波由自身激振產生，直接向路面路基發射射頻電磁波， 通過波的反射與接收獲得路面路基的采樣信號，再經過硬件、 軟件及圖文顯示系統得到檢測結果。雷達所用的采樣頻率一 般為數兆赫（MHz），而發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， 為公路工程質量監控和狀態檢測服務，滿足無損、快速、高精度 的檢測要求。
用于水泥路面路基狀態檢測的探地雷達主要由天線、發 射機、接收機、信號處理和終端設備（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射天線發送入地下一高頻電磁脈沖波， 地層系統的結構層可以根據其電磁特性如介電常數來區分， 當相鄰的結構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穿透界面而進入下一層介質材 料。電磁波在地層系統內傳播過程中，每遇到不同的結構層就會 在層間界面發生透射和反射。由于介質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，利用采樣技術將其轉化為數 字信號進行處理。從測試結果剖面圖得到從發射經地下界面反射 回到接收天線的雙程走時t，當地下介質材料的波速已知時，可 根據測到的精確t值求得目標體的位置和深度。這樣，可對各測 點進行快速連續地探測，并根據反射波組的波形與強度特征，通 過數據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、層厚、空洞等。
2.3振動檢測技術
與聲波法、雷達法比較，振動檢測技術有其自身特點，理論 較為成熟，對測試設備和測試環境要求不高；利用計算機技術可 實時檢測、快速處理數據。
振動檢測技術是采用動力學方法，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特性的變化，比較水泥板塊在懸 空狀態下振動響應特性的差異，從而找出水泥板塊是否懸空的判 定依據。
用于水泥板塊振動檢測系統的原理是：通過聲卡記錄水泥板 塊的振動響應信號，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容。錄音結束后再用鼠標單擊“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，對采集的數據進行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、水泥路面修復工藝及設備
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種具有現代技術水平的水泥路面破碎設備。
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、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。
沖擊壓實機實際施工效果顯示：沖壓一遍，在水泥板塊邊出 現數條裂縫；隨著沖壓遍數增加，縱向裂縫增大增多，橫向裂縫也 開始出現；沖壓5遍后水泥板塊已破碎，裂縫呈網狀并分布于整 幅板塊，部分板塊完全破碎，其尺寸為30～40cm；沖壓15～20遍 后水泥板塊尺寸變為20～30cm，且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。
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。但由于它們作業速度慢、效率低，業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；后半部分工作 裝置破碎系統——中間設有兩排各3對錘頭，兩側各有一對翼錘。 柴油機驅動液壓泵，液壓泵為液壓缸提供壓力油。液壓缸的往復 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 高度可獨立調節。液壓多錘頭破碎機的作業寬度可達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，需要多次重復作業、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，通過調節錘頭的振動 頻率使其與水泥板塊的固有頻率成整數倍時，激發其共振，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水泥板塊的振動反饋，由控制器自動調節工作 錘頭的振動頻率，并搜尋水泥板塊的固有頻率。當兩者發生 共振時，水泥板塊因內部顆粒間的內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，因此具有如下的特點：
（1）碎塊尺寸理想、均勻。由于共振破碎力發生在整個水泥板 塊厚度范圍內，能使工作錘頭下方的水泥板塊均勻破裂。通過微 調振動頻率，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，可以保持路基結構及其內的管線 設施完好無損。
（3）振動噪聲污染輕，施工適應范圍大。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構物和設施，可適用于水泥路面的 公路、機場、港口、城市道路等修復工程。
（4）破碎深度大，施工效率高。通過調節振動頻率和振幅， 共振式破碎機作業深度可達66cm、每天可完成2000m或近6400m 2的破碎作業量，并且由于單車道作業，可以不中斷交 通。
參考文獻：
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