水泥砼路面曲線拉槽機隨動刀架刀具設計-全文預覽

　　

【正文】 槽型的基礎，擬采用軸與套筒的結構；刀頭浮動擬采用類似琴鍵的結構 。 （ 3） 刀架 刀架用來固定刀 具，實現直線和擺動的復合運動，包括直線刀架和擺動刀架 。 23 由于面層鋪筑現場有充足的電力供應，而且水泥混凝土面層鋪筑速度不超過每日二、三百米，位置變動不大，而拉槽機在未完全凝結的路面上拉槽，所需動力很小，所以拉槽機擬采用小型電機作為動力，體積小、重量輕，容易控制。 圖 設計的折線防滑槽形狀和規格 道路縱向 圖 折線防滑槽在路面上的拉制方位 要實現所設計的防滑槽線形，需要拉槽刀具在道路的橫向和縱向進行復合運動；同時，為使刀具在實際路面有微小不平度（高度 ≤ 3mm）時仍然能夠拉制出一定深度的防滑槽，刀具還必須隨路面上下浮動。我國道路工作者應根據我國的具體情況 ,積極開發水泥路面表面紋理制作機械設備 。 金剛石研磨 金剛石研磨是修復水泥砼路面表面功能的養護技術 , 是指采用密間距的金剛石刀片切割研磨水泥砼路面 ,將 4~6mm的薄層研磨掉 ,形成一定的縱向紋理構造 (見圖 ) 圖 金剛石研磨紋理 金剛石研磨技術能夠很好地恢復舊水泥砼路面的表面功能 ,恢復表面紋理構造 ,增加摩擦性能 。骨料磨光值一般應不低于 50BPN,對于危險路段或重交通量路段 ,則應為60 BPN。 骨料嵌入法 骨料嵌入法是在已經整平、振實、尚未硬化的新澆砼表面 上均勻地撒布一層一定尺寸的耐磨光碎石骨料 ,并用輥筒將其壓入未完全凝固的水泥砼中。 骨料粘結 / 嵌入法 骨料粘結法 在經過處理的水泥砼路面表面噴涂 2~ 8mm厚的聚合物改性瀝青或環氧樹脂等結合劑 , 再撒布粒徑為 3~ 6mm 的耐磨骨料或粒徑為 3~ 4mm 的軋碎鉻礦渣。這種刻槽形式的施工工藝比較復雜 ,刻槽質量難以控制。 縱向刻槽可以大大增加轉向摩擦力 ,有效地防止橫向側滑與橫向風力所造成的事故 , 同時還具有很好的降低路面噪音的效果。橫向刻槽路面美觀 ,雨天排水效率高 ,摩擦系數略高于縱向刻槽。 刻槽法 采用一組人造金剛石鋸片 ,以一定的間距安裝在同一根軸上形成刀排。 拉槽法的優點 :施工工藝簡單 ,機械施工速度與滑模攤鋪速度幾乎同步 ,費用省 ,縱向拉槽具有一定的降噪作用。而且當壓槽輥在滾動過程中遇到較大顆粒骨料時 ,會被整體抬高 ,減小槽深。 ② 控制好壓槽作業時間。而刻槽法是在水泥砼達到一定的強度 (約 40%)時 ,采用刻槽機械刻制。 圖 噴砂鑿毛法技術原理圖 高壓空氣 噴嘴 小鋼球 路面 18 在施工過程中 ,噴灑到路面上的小鋼球將與路面碎屑混雜在一起 ,可以將小鋼球和路面碎屑一同抽進分離設備 ,將碎屑與小鋼球分離開來。同時 ,還要采取必要措施來提高其摩擦的耐久性 ,如選擇磨耗性較好的材料等。 刷毛法具有施工簡單、方便、成本低等優點 ,但由于其形成的紋理深度較淺 ,耐磨耗性能較差 ,一般多用于交通量少的低等級水泥路面或鄉村公路中。 制毛法 制毛法主要包括刷毛法、拉毛法、鑿毛法 3種。 通過對試驗路的觀測結果 ,建議在水泥混凝土路面的一般路段采用橫向拉槽 ,縮短制動距離 。刻槽較晚 ,混凝土強度太高 , 刻槽難以滿足深度要求 。 采用刻槽工藝 ,可以提高路面平整度。綜合國外的研究成果和我們自己的試驗數據 ,建議在一般路段采用橫向拉槽 ,在彎道處和大縱坡路段可采用縱向拉槽 ,即橫向槽和縱向槽結合使用。 在這幾條試驗路上 ,分別做了橫槽和縱向槽。美國混凝土學會 (ACI)認為橫向槽的摩擦系數比縱向槽的大 ,橫向槽主要增加縱向制動摩擦力而縱向槽能大大增加轉向摩擦力 ,這就是說橫向槽能縮短制動距離而縱向槽能防止側滑。但槽間距受槽寬的制約。近年來 ,特別在高等級公路上 ,主張采用不等距壓槽形式。增加槽寬可以提高排水能力 ,但槽寬也有一定限度 ,超過該限度 ,對路面抗滑性能不再有明顯影響 ,而且可能影響平整度。 槽深影響到排水能力的大小 ,還影 響宏觀構造使用的耐久性。 1) 刻槽形狀和結構參數選擇 刻槽的形狀影響槽的排水能力和抗滑能力 ,一般分為矩形、梯形和非標準形。根據槽的方向 ,壓槽分橫向、縱向和斜向 。該施工方法節省了人工抹面、收光工序 ,但由于其構造 深度最大 ,平整度不理想 , 均勻性較差 ,難以保證行車平穩和舒適性 ,施工工藝還有待改進。混凝土表面無泌水時是滾槽的最佳時機 ,滾槽要均勻、慢速進行。因此 ,將混凝土拌和物的粗骨料振壓下去 ,同時把水泥砂漿提吊上來 ,不但 13 是粗骨料保護層的要求 ,而且是路面平整和飾紋的需要 。最佳水灰比取決于振搗能力、混合料組成、集料的類型和比例 ,通常通過多次試驗確定 [ 4] 。普通硅酸鹽水泥的強度高、收縮性小、耐磨性強、抗凍性能好 ,其耐 磨性及早期強度較礦渣水泥好 ,因此應選用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。為此 ,要達到足夠的抗滑性能 ,關鍵還在于表面整飾工藝。 3. 路面濕度的影響 干燥的情況下 ,水泥路面的摩擦系數較大 ,具有很好的抗滑性 ,但在潮濕的情況下 ,水泥路面的摩擦系數則較小 ,尤其是雨天 ,車在行駛中會出現有打滑現象。 粗集料 在混凝土路面上 ,只有當粗集料裸露出來之后才能發揮其抗滑耐磨性能 ,這是由于混凝土路面表面一般為砂漿 ,在路面投入使用的初期 ,粗集料對混凝土路面的抗滑耐磨能力影響相對較小 ,但當路面表面砂漿層被磨掉之后 ,粗集料的種類、性質、形狀對路面抗滑耐磨性就會有很大影響。 3. 材料的影響 1 、細集料 微觀構造 是由細集料和砂漿形成的 ,這是因為混凝土路面施工中要通過振搗梁把粗骨料振下去 ,再提漿作業 ,因而表面大都是砂漿 ,砂漿的強度直接影響混凝土路面的耐磨和抗滑性 ,同時細集料的抗磨光能力對路面的微觀構造也有著直接的影響 ,不同品質的細集料 , 其影響幅度不盡相同 ,為此近年的施工中特別強調了細集料的質量問題 :1)水泥砂漿的磨光值作為檢驗微觀構造的一個指標 2)砂的細度對抗滑值有一定影響 ,砂越細 ,磨光值越大 。 影響水泥混凝土路面微觀構造和宏觀構造的因素有細集料、粗集料、表面整飾工藝等。 11 第 3 章 水泥混凝土路面抗滑性能研究 影響水泥混凝土路面抗滑能力的主要因素 就路面結構本身而言 ,抗滑路面必須滿足對微觀構造、宏觀構造的要求。如果工程量一定，兩種施工方式所用的混凝土材料費用差別較小。但采用現代施工方法，由于攤鋪速度快，滿足其連續施工要求的混凝土供應量很大，需要強大的原材料供應，自動攪拌和邊疆運輸隊伍與之相配合，必須建立較大規模的混凝土攪拌站，施工投資遠遠高于傳統施工方法。碾壓混凝土路面抗滑采用帶支架的可固定力桿預先固定。 碾壓水泥混凝土路面施工 碾壓混凝土路面施工技術是 19 世紀 80 年代發展起來的一種水泥混凝土路面施工新技術，由相應設施設備完成攪拌→攤鋪→碾壓成型的施工過程，具有施工機械通用性好、施工速度快、早期強度高、接縫少等優點。滑模攤鋪機行走在平整穩定的基層上，布料機鋪料松鋪系數應根據具體的坍落度選擇。 傳統的水泥混凝土路面施工方法 為減少大型設備的購置，傳統的水泥混凝土路面施工均在不同程度上采用了人工和機械施工相結合的施工工藝，比如水泥混凝土的拌和、運輸借助機械工具完成，而攤鋪、振搗、壓入桿件、切縫、整平和拉毛等工序全部由人工完成。當然，水泥混凝土路面也存在一些不足之處，具體說明如下：①筑初期投資大； ② 水泥和水的用量大； ③ 水泥混凝土路面接縫是水泥混凝土路面的薄弱點，一方面 增加了施工的復雜性，另一方面在施工和養護不當時易于導致錯臺和斷裂等操作的出現，影響路面平整度； ④ 修筑時養生時間長（ 14～ 21 天）；⑤修補困難。 穩定性好 水泥混凝土路面的水穩定性好、熱穩定性好，特別是其強度能隨時間而增長，因而，水泥混凝土 路面用于氣倏條件急劇變化地區時，不易出現瀝青路面的某些穩定性不足的損壞。 鋼纖維混凝土路面 鋼纖維能提高路面強度和韌性，而且抗沖擊、抗凍、抗裂等性能也大大提高，有利于延長路面使用壽命、減小路面截面厚度。目前采用最廣泛 的就是素混凝土路面，簡稱混凝土路面，即除接縫區和局部范圍邊緣和角隅外不能配筋的混凝土路面。 與常用的橫拉槽相比，折線形狀的拉槽能夠產生多向防滑性能，在車輛轉彎或行駛意外失控時，能夠提供更大的側向防滑力。該機結構示意圖如下： 圖 13 LC2 型全自動監控式拉槽機機頭結構示意圖 據了解，關于非直線拉槽的研究很少。拉槽方法一般是以類似多齒耙子的工具進行手工拉槽，全憑操作人員感覺控制拉槽質量，不僅效率低，而且工藝和質量不穩定；實際工作中迫切需要采用機械拉槽。因為，即使是最差的石灰巖，這時也能達到要求，但其在通車后，會快速被磨損，造成抗滑性能急劇降低。 我國在公路發展前期對路 面抗滑能力研究的重點，主要是集中在抗滑石料的選擇、混合料的配合比設計以及施工環節監控，而在路面使用狀態下抗滑性能的衰減方面進行的研究工作相對較少，主要原因是衰減歷時較長、實際行車條件難以準確模擬、試驗方式及結果的差異性等。在利用自制設備連續多年的抗滑性能檢測的基礎上， TRRL 早在 1973 年就以國家道路網抗滑標準指南 LR51o 的形式，按照路段的抗滑困睡情況，根據由難至易的次序規定了 4 種不同路段的抗滑標準建議值；英國運輸部 1976 年公布的技術備忘錄 H16/76 中，又根據公路設計類型、交通流量的不同，對新建公路的骨料性質和構造深度提出了要求 :考慮到一年當中抗滑性能的變化高達 25%，因此 TRRL 采用夏季平均 SCRIM 系數法 (即 MASSC 法，在限定的試驗季節 5~9 月份獲得至三個 SCRIM 系數平均值 )作為不同季節路面抗滑能力比較的基礎。這種方法出現較早，最初可能來自于路段 (網 )抗滑性能的定期檢測，以及相關路段的事故率統計。所以，對水泥混凝土路表拉槽防滑進行研究，是有重要的工程意義和社會意義。這是因為，隨著 使用年限增加，細觀構造和宏觀構造都處于一個穩定的磨耗狀態，故摩擦系數變化較平穩。 速度 / km h1 圖 刻槽路 面路齡 1~4 年路面路齡與摩擦系數下降率關系 下降率 % 4 圖 刻槽路面路齡 7~10 年路面路齡與摩擦系數下降率關系 上圖中的下降率為動態摩擦系數值 (DF)從速度 20km/h增加到 80km/h時下降的百分率。因此，路面在使用過程中保持一定的抗滑性能，對減少因滑溜而產生的事故是十分重要的。這四種因素中，人、車和環境因素是隨機出現，不易短期得到解決，只能通過長期普及交通安全知識等手段來加以限制。 1999 年 ~2020 年，中國改革開放的步伐放大，以經濟為主導，加大基礎設施投資力度，高速公路建設里程不斷創新高，交通量迅速增大，致使交通事故率驟然上升 。2020年 ~2020 年為第三階段，屬于逐漸遞減階段。 20202020 年間我國交通事故死亡率為 %~%，而同期美國、日本僅為 %~2%。美國 從 1952 年至 1972 年的21 年間，是二 戰后美國經濟發展較快的時期，其交通事故死亡人數由 37794 人增加到56278 人，增長 49%，年均增長率為 。據世界銀行和世界衛生組織 (WTO)的統計資料顯示，全世界每年死于交通事故的人數高達 120 萬，受傷者多達 5000 萬，即每天有 3000 多人死于道路交通傷害，故有人稱其為“世界第一公害”、“和平時代的戰爭”。現代交通日益呈現高速度、大流量、重軸載的特點。根據中國建筑材料科學研究院的統計，我國目前擁有 11000 多家水泥廠，己連續十多年產量位居世界第一， 2020年的產量更達創記錄的 億 t。 這兩方面的原因，使得瀝青混凝土路面在我國高等級公路里程中所占比例不斷增大，進而使高等級公路中水泥混凝土路面所占里程降低。主要有兩方面原因：一方面是水泥混凝土路面設計未能適應近些年交通特點，路面在超重、超限車輛作用下極易斷板，并由此引發一系列的破壞 。隨著社會經濟水平提高與高等級公路的發展，水泥混凝土路面的使用也得到了快速發展。 Through the tool to fluctuate, can, to some extent, adapt to the pavement roughness. The design of the knife cutting tool assembly principle and structure is simple, reliable operation, high efficiency. Change the template, can realize some kind of linear curve prevent slippery slot as circular trough, sine trough etc. Key words： Concrete Pavement。 本文首先初步分析了水泥砼路面抗滑性能的影響因素，對水泥砼路面防滑施工傳統工藝和現代施工方法進行了分析和對比， 針對機械拉制曲線防滑槽比較困難問題，本文 設計了 新型 水泥混凝土路面拉槽機的刀架和刀具總成，該總成通過兩個刀架 ——直線刀架和擺動刀架的復合運動 ，能夠在未完全凝結的新鋪