共振碎石化技术

RubblizationbyResonantBreaker共振碎石化WhatisRubblization？何谓碎裂技术？•ProcessoffracturingPCCpavementintoAngularInterlockedpieces.Highwaypiecesshallbefromsandsizeontopupto8inches(20cm)onthebottom.Airportsizesshallbeupto1.25timesthethicknessoftheslab.Thesteelshallbedebondedfromallthepiecesofbrokenpavement.–碎裂技术是指将旧的水泥混凝土路面一次碎化为紧密嵌锁的砾石；其中公路的砾石尺寸从顶部的沙粒大小至底部的8英寸（20厘米）砾径；机场的尺寸则高至路面厚度的1.25倍；并且原有钢筋完全从破碎道路分离的技术。WhyRubblization?为何碎化？•Full-depthReplacement全深度更换–Mostexpensive最昂贵的方法–Timeconsuming工期长–Disposalofrubbles凿除的废料处理难以处理–Costlysolution,seldomadoptedinUS代价太大，美国已经很少采用•OverlayofasphaltorPCContopofexistingpavement在旧路面上覆盖沥青或者水泥混凝土–Economicandpopularsolution比较经济适用，很受欢迎TwoApproachesforHighwayRehabilitation：水泥混凝土道路改造两类办法：WhyRubblization?为何碎化？•World-classprobleminPCCrehabilitation–水泥混凝土路面改造的世界级难题2020/2/25为什么不能直接加铺？•反射裂纹•层间结合不紧，导致表层脱层•水渗透导致材料流失底基层基层原有的混凝土板块沥青加铺层此方法在美国已经很少采用国内很多项目也表明此方法的临时性和局限性每层要比下层有更高的强度，这样才能避免反射裂纹WhyRubblization?为何碎石化？•弹性层状体系理论ElasticLayerTheory–Materialmodulus(En)shouldincreasewithsubsequentpavementlayersinordertopreventreflectivecracking路基各层弹性模量要上强下弱，方可避免反射裂纹的产生Subgrade底基层Base路基层ConcreteLayer混凝土层HMA热混合沥青层E1E2E1E3E2E4E3WhyRubblization?为何碎石化？•ThemodulusofPCCishigher,–水泥砼的弹性模量大于沥青，•theslabneedstobebrokensothatitcanserveasanelasticbasetopreventreflectivecracking–因此在摊铺沥青前，需将原来的水泥砼碎化，令其变为柔性基层，方可避免上面沥青层产生反射裂纹！E水泥砼E沥青WhyRubblization?为何碎石化？•ThepurposeofrubblizationistoturntherigidPCCslabintoaflexiblelayerthroughfracturingitintopieces–可见，碎化的目的就是通过破碎，将水泥砼由刚性层转化为柔性层WillPCCslabbeturnedintoagoodbaseonceitisbroken???问题是，水泥砼是否一经破碎，就是合格的柔性路基???RequirementsthatRubblizationMustMeet什么是合格的碎石化工艺？•Iftherubblesaretoolarge,orsizesnotconsistent,reflectivecrackingwillstilldevelop–如果粒石尺寸太大，或者大小不均，反射裂纹仍然会产生•Iftherubblesaretoosmall,ornotinterlockedwitheachother,thewholerubblizedstructurewillfail–如果破碎的尺寸过小，或者相互没有嵌锁，整个破碎后的水泥砼层就会因缺乏强度而失效•Allreinforcementmustbetotallyde-bondedtopreventreflectivecracking–如果水泥砼内有钢筋，则水泥砼和钢筋必须完全脱离RubblizationisNOTjustslabdestruction！碎石化不等于对水泥砼的简单破碎！ProbabilityofFailure失效概率10003~20cm1~8inch反射裂纹ReflectiveCracking结构失效StructuralFailure理想碎石尺寸范围TargetZone低Low高High小Small大Large碎石名义尺寸NominalFrag.Size水泥混凝土模数PCCmodulusRequirementsthatRubblizationMustMeet什么是合格的碎石化工艺？RequirementsthatRubblizationMustMeet什么是合格的碎石化工艺？•Idealrangeoftherubblesshouldbe3~20cm•Resonantrubblizationcanpreventbothstructuralfailureandreflectivecracking:–Microprocessorimpactadjustment,consistencyinparticlesize–Thoroughde-bondingofsteelfromtheslabs•最佳碎石尺寸应该在3~20cm间•共振碎化确保既无反射裂纹，又避免结构失效:–电脑瞬时调节以便控制碎石尺寸–钢筋完全同混凝土脱离3cm20cmIdealSize最佳尺寸RequirementsForAGoodRubblization合格的碎石化应该满足的要求：•Rubblesizerangesfrom3~20cmtoavoidbothReflectiveCrackingandStructuralFailure–碎石尺寸在3~20厘米之间，方可既避免反射裂纹、又防止结构失效•NoRoughRiding/Faulting–破碎后没有断层，保证行驶的舒适度•PreventMoistureDamage–防止水害•Maintainsintegrityofbase–保持路基的完好无损•UtilitiesunderneathareNOTdamagedafterrubblization–碎石后保持路基及路基下设施完好无损•PresentAlkaliSilicaReaction(ASR)stops–防止混凝土内酸（硅）碱反应ResonantRubblizingCan!共振碎化技术能够满足以上所有要求！•紧密嵌锁的结构•均匀的砾石尺寸•绝不伤害地基•消除酸碱反应•Provideproperlyfracturedslabswithtightlyinterlockedpieces•Produceconsistentrubblesize•Nodamagetobases•MigrationofASRiseliminatedResonantBeam振动梁工作原理•Resonantbeamvibratesat44Hz–振动梁以44赫兹的速度振动•Amplitudeis2cm–振幅只有2公分左右•Twosupportingpointsarestill–两个支点静止•Sensorsensethepavementconditionsandtransmittomicrocomputer–锤头传感器感应路面状况，并传递给电脑•Microcomputerwilladjustthefrequencyaccordingly,thuskeepingtherubblesizeconsistent–电脑自动调整振动频率，改变力度，从而控制碎石尺寸保持均匀2cmBreakingshoe破碎头Resonantbeam共振梁Counterweights配重块Flotationtires加宽轮胎PrincipleComponentsofResonantPavementBreaker共振破碎机的主要组件HowDoesResonantRubblizingWork共振碎化工作原理•Speciallymaderesonantbeamgenerateharmonicwavebetween42~46Hz–特制振动梁在偏心轴的驱动下，在42~46赫兹频率下产生振动谐波•Amplitudeatsupportingpointandcounterweightpointiszero–支点和配重点振幅为零•Breakingshoestrikesthesurfaceoftheconcretewithhighfrequencyandlowamplitudeimpacts–破碎头以高频低幅（2厘米）敲击混凝土路面•Facturesgenerateundershearforcesandexpandatcertainpatternuntiltheyreachtheedgeofthematerial–混凝土内部因剪切力而产生裂纹，并随着振动迅速有规律地扩展，直到材料边界•Nodamagetothebaseduetolowimpactforceanddissipationoftheenergyattheboundaryofslabs–由于冲击力很小，且裂纹只扩展到边界，所以对基层没有任何损害高频(44Hz)低幅(2cm)混凝土完全碎裂路基完好无损碎块相互嵌锁使承载均匀分布混凝土层没有错位，不会压入路基混凝土碎石层底部平整、整体承载能力巨大HowDoesResonantRubblizingWork共振碎石化工作原理2020/2/218基层空陷基层的完整性遭到破坏承载力随机削弱高幅（24-42”）高压冲击锤高幅低频冲击锤的破碎效果2020/2/219普通高压冲击锤共振碎石化受力不能分散形成压辙受力均匀分布个别点集中受力造成底基损坏缺少排水设施造成底基存水整个路面得到支撑不存在车辙碎石效果比较2020/2/220破碎后(碾压前）表面比原路面高0.6cm而采用多锤式破碎方式则破碎表面下沉5厘米2020/2/221只有共振碎石化能够满足以上所有要求！•高频低幅破碎锤•板块完全破碎，尺寸一致•紧密啮合的碎石和斜向裂纹•钢筋完全分离(防止反射裂纹）•破碎锤不会对基层产生任何影响，保持基层板结完好•破碎力度和碎石尺寸能够通过电脑自动调整ReliefTrench≈35˚至40˚AngularFracturePatternforGreaterModulus斜向的嵌锁结构保证更大的路面模量FracturePatternRB500用RB500破碎的破裂形状CementStabilizedBase水泥稳定基层MemphisInternationalAirport，15”ConcreteSteelDebondedMemphis国际机场,15”钢筋分离现场SteelMustBeDe-bonded钢筋必须完全分离WhyOtherSlabDestructionMethodsNotGoodEnough?为什么其他水泥砼破碎方法不够理想？•其他方法均采用自上而下的，强大的外部物理冲击力，造成：–破碎不均匀，无法避免反射裂纹–路基破坏–路基下面设施的伤害–噪音扰民，周边建筑物震动•Allothermethodsapplylowfrequency,highamplitudeandheavyimpacttobreaktheslabsapart,resultingin:–Largeandinconsistentrubblesleadingtoreflectiv