水泥砼路面曲線拉槽機隨動刀架刀具設(shè)計-預覽頁

　

【正文】 筑水泥混凝土路面上拉制出折線型防滑槽；通過刀具的上下浮動，能夠在一定程度上適應(yīng)路面的不平度。最 大限度的保障路面防滑能力，減少路面事故的發(fā)生，現(xiàn)代化的水泥混凝土路面拉槽刻槽施工方法正逐漸得以推廣應(yīng)用。 關(guān)鍵詞 ： 水泥砼路面；曲線防滑槽；設(shè)計 II ABSTRACT Cement concrete road surface through the control surface prevent slippery slot to provide enough driving adhesion, prevent slippery groove shape curve can produce learn a lot from prevent slippery performance, in the vehicle turn or driving accident out of control, able to provide more slippery lateral force. The maximum security to prevent slippery ability, reduce the road accidents, modern cement concrete pavement pull slot groove construction method is gradually to application. This paper first analyzed preliminarily cement concrete road surface sliding the factors affecting the performance of the construction of cement concrete road surface, prevent slippery traditional art and modern construction method are analyzed and pared, mechanical control to prevent slippery slots are difficult problem curve， This paper introduces the design of new type of cement concrete pavement, the knife and cutting tools slot machine assembly, this assembly through the two knife knife knife and swingstraight line the pound movement, can not pletely of frozen in new paving cement concrete pavement control hard dine out to prevent slippery chamfer。受經(jīng)濟條件限制，我國水泥混凝土路面起步較晚，至 1980 年，水泥混凝土路面的里程僅 1600km。 水泥混凝土路面在我國高等級公路中使用 比例近幾年呈下降趨勢。另一方面，瀝青路面本身具有表面平整、耐磨、無接縫、行車舒適、振 動小、噪音低、施工期短、養(yǎng)護維修簡便、適宜分期修建等優(yōu)點，加之我國在瀝青路面施工設(shè)備、施工技術(shù)研究方面投入很大，瀝青路面優(yōu)點發(fā)揮較好。而我國有豐富的石灰石資源，水泥產(chǎn)量非常豐富， 價格低廉，無需進口。在這種形勢下，研究和解決水泥混凝土路面的不足，將有利于混凝土路面的盡快發(fā)展。 路面防滑能力與交通事故增長率的關(guān)系 汽車與交通運輸?shù)陌l(fā)展，推動了社會經(jīng)濟的進步，隨之而來的交通事故也成為社會的重大公害之一。日本從 1952 年到 1970 年間的 18 年是歷史上經(jīng)濟發(fā)展最快的時期，全國交通事故迅猛上升，交通事故死亡人數(shù)由4696 人增至 16765 人，增長 %，年均增長率為 %。我國的機動車擁有量只占世界汽車總量的 3%，而每年死于交通事故的人數(shù)約占全球每年死于交通事故人數(shù)的 15%~20%。1999 年 ~2020 年為第二階段，屬于驟然突變階段 。隨著經(jīng)濟發(fā)展，交通 3 量緩慢增加，致使產(chǎn)生的交通事故逐漸增加。 大量交通事故的調(diào)查分析表明，引發(fā)交通事故的原因是多方面的，但主要可分為人、車、路和環(huán)境四個方面的綜合作用。研究資料表明伙濕路面事故 (雨天事故 )的嚴重性與路面的抗滑能力密切相關(guān)。此時，制動和轉(zhuǎn)向操作幾乎失靈，極容易誘發(fā)交通事故。 7~10 年后，刻槽路表的 DF 值年均下降率也隨速度增加而降低。因此，應(yīng)采取措施，避免水泥混凝土路表構(gòu)造衰減過快，則問題又演變成采用何種方法評價不同技術(shù)措施的改善效果。 現(xiàn)場調(diào)查統(tǒng)計法是通過對試驗路段 (含環(huán)道試驗 )或路網(wǎng)抗滑性能指標進行長期、連續(xù)地觀測，來獲得路面抗滑性能衰減的一般性規(guī)律。抗滑性能衰減方面的研究，以英國運輸和道路研究所速度 / km h1 下降率/ % 5 (TRRL)的研究起步最早，并且最具有代表性。 經(jīng)實際監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，在 1998 年 ~2020 年間，抗折強度為 900Psi 的混凝土路面在經(jīng)過 3 個冬季后，車輪磨損程度很小，而抗折強度為 550psi 和 650psi 的混凝土路面的表面紋理已經(jīng)開始出現(xiàn)一定程度的破損。 因此，僅以路面竣工時驗收的摩擦系數(shù)表征路面抗滑性能不合理。拉槽方向通常有垂直于道路方向（橫 向拉槽）和平行于道路方向（縱向拉槽）兩種， 6 分別在道路縱向和橫向提供較大的摩擦力，而以垂直于道路方向的拉槽即橫拉槽較常見。本機具有成槽連續(xù)、不分叉 、槽形規(guī)則完整、成槽效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡單、自動化程度高、使用方便等特點；具有電腦監(jiān)控、調(diào)整、顯示和打印等功能，全機為自動化控制。 設(shè)計的主要內(nèi)容與意義 本設(shè)計的主要內(nèi)容是設(shè)計一種能夠在新鋪筑的水泥混凝土路面上拉制折線形狀防滑槽的拉槽機械的關(guān)鍵部件 —— 刀架和刀具，在實際路面有微小起伏的情況下仍然能夠拉制出需要的防滑槽，而且能夠?qū)崿F(xiàn)預定的曲線槽型。 水泥混凝土路面概念 水泥混凝土路面包括素混凝土、鋼筋混凝土、纖維混凝土和混凝土小塊鋪砌等面層板和基層所組成的路面。 碾壓混凝土路面 我國于 20 世紀 80 年代末從國外引進，收效較大，目前主要用于低速和重荷載道路、重型汽車停放場等的鋪筑。混凝土路面的抗彎強度達 ～ ，抗壓力強度達 30MPa～ 40MPa，具有較高的承載力和擴散荷載能力。 養(yǎng)護費用少 在正常設(shè)計和施工養(yǎng)護的條件小，水泥混凝土路面的養(yǎng)護工作量和養(yǎng)護費用僅約為瀝青路面的 1/3～ 1/4。完成上述工序，應(yīng)視機械化強度、機械的類型和施工方法來決定。 水泥混凝土路面滑模施工工藝流程為： 混凝土攪拌→混凝土運輸→混凝土布料→滑模攤鋪→抗滑構(gòu)造制作→后置縫制作→路面養(yǎng)護。抗滑 處理采用軟拖或人工制作微觀構(gòu)造，保證橫向抗滑，縱向抗滑可采用人工拉槽或硬刻槽方式制作，路面養(yǎng)生采用噴灑養(yǎng)生劑或覆蓋保濕的方式進行。碾壓混凝土路面接縫設(shè)計及施工具有特殊性，對全厚式碾壓混凝土路面，路面縮縫間距為 6m～ 8m，路面縱縫拉桿采用拉桿設(shè)置裝置完成，橫向施工縫、脹縫采用帶支架的可固定傳力桿預先固定。 對比分析 傳統(tǒng)施工方法需要的大型施工設(shè)備 較少，而現(xiàn)代施工方法較多地采用了集成化的施工機械裝置，一次完成整個路面的鋪筑成型，施工效率和施工質(zhì)量得到了明顯提高，而且具有良好的施工經(jīng)濟性。傳統(tǒng)的人工施工方法需專門支模，而現(xiàn)代化施 10 工方法則不必。本文明確了水泥混凝土路面的結(jié)構(gòu)特點和性能優(yōu)缺點，重點對傳統(tǒng)的人工施工方法和現(xiàn)代施工方法進行了分析和對比，為滿足水泥混凝土路面里程增加的要求，保障 施工質(zhì)量，現(xiàn)代化的水泥混凝土路面施工方法正逐漸得以推廣應(yīng)用。宏觀構(gòu)造主要影響高速行車時的抗滑能力 , 可以用攤砂法或激光構(gòu)造深度儀進行直接測定 ,也可用透水儀法或路面排水能力法間接測定 [ 2] 。正是由于這種特性 ,很多國家非常重視混凝土路面修建時初始構(gòu)造的形成 ,并多從材料特性和施工工藝這兩方面來進行研究。因此 ,在施工中 ,可以通過提高原材料的質(zhì)量、加強施工管理、嚴格級配、控制砂子的細度模數(shù)和含泥量、嚴格控制水灰比、加強初期養(yǎng)護等措施來提高路面的表面質(zhì)量 [ 3] 。所以為提高路面的耐磨抗滑性 ,粗集料一般選用質(zhì)地堅硬、強度高、顆粒近立方體的多棱角、最大粒徑不超過 40mm 的酸性碎石 ,其針片狀顆粒含量小于 15% ,硫化物及硫酸鹽含量(折算為 SO3)小于 1%。 3. 表面整飾工藝的影響 當一條公路路網(wǎng)至規(guī)劃實施時 ,實際上也就確定了要使用當?shù)氐慕ㄖ牧稀Ｋ嗷炷谅访婵够湍ツ芰艽蟪潭壬先Q于水泥的質(zhì)量。降低水灰比 ,可以提高混凝土的強度 ,但水灰比過低 ,混凝土混合料的和易性降低 ,影響振搗的密實程度 ,反而使強度下降 ,因而存在一個最佳水灰比。水泥砂漿層厚度不足時 ,交通流量較大的路面薄砂漿層很快遭到腐蝕 ,路面會產(chǎn)生“露骨”現(xiàn)象 ,耐久性明顯降低。 3. 3. 2 滾槽法 滾槽法是用鋼制的 滾槽器對塑性混凝土進行人工推拉滾壓 ,使混凝土路面出現(xiàn)一定規(guī)則、一定深度的溝槽 ,其紋理較掃毛法深。采用這種施工工藝路面的使用壽命可達 7~ 8a。從表 31 可知 ,應(yīng)用刻槽施工工藝的水泥混凝土路面優(yōu)越于其它幾種施工工藝的路面 ,混凝土表面紋理深度均勻一致 ,并能持久保持路面的防滑性能。近年來許多 學者推薦使用不等距壓槽 [ 6] 。 14 針對目前國內(nèi)外研究狀況及已有研究成果 ,在吉林省長農(nóng)公路、吉琿公路水泥混凝土路面上選擇了 5 段試驗路 ,槽采用不同走向、形狀、槽深和槽寬 ,對比了不同間距壓槽尺寸的路面服務(wù)性能。 槽寬直接影響排水通道空間的大小。 槽間距及間距分布是施工中主要考慮的一個因素 ,為了施工方便 ,橫向等距壓槽應(yīng)用最廣。因此 ,從抗滑力的角度出發(fā) ,槽間距越小越好。 槽的走向有橫向、縱向、斜向 3 種方向 ,橫向槽用的較普遍。斜向槽很少采用 ,不僅因為施工困難 , 而且還有誘發(fā)側(cè)滑的潛在危險 [ 7] 。縱向槽的橫向跑偏量優(yōu)于橫向槽。抗滑耐磨的指標十分重要 ,必須從宏觀到微觀 ,從設(shè)計、施工到維護 , 都引起足夠的重視 ,防止因抗滑、耐磨性能不足帶來的不必要損失。 刻槽過早 ,混凝土強度尚未達到要求值 ,槽邊雜亂 。每次拉槽前認真清理拉槽器上的混凝土 ,保持清潔。近年來 ,國外出現(xiàn)了新的水泥路面紋理形式 ,如金剛石研磨技術(shù)。在具備機械施工條件下也可進行機械刷毛。 17 圖 粗麻布拉毛施工 國外有關(guān)研究表明 ,拉毛紋理完全滿足車速低 72 km/ h 的路面抗滑性能要求 ,但車速較高時 ,其抗滑性能較差。其技術(shù)原理如下 :在一個密封倉內(nèi) ,以一定噴射壓力向路面均勻噴射小鋼球或金剛砂 ,利用其沖擊力撞擊水泥砼路面表面比較軟弱的浮漿層 ,使其與強度較高的下層砼層剝離 ,從而清除浮漿并得到粗糙的宏觀構(gòu)造 (如圖 所示 ) 。 制槽法 制槽法主要保證水泥路面的宏觀構(gòu)造 ,包括壓槽法、拉槽法和刻槽法 ,其中壓槽和拉槽都是在新澆 注水泥砼初凝前進行 ,通過一定的附加外力完成。 圖 壓槽施工 壓槽法施工工藝比較簡單 ,但要嚴格控制施工過程 ,應(yīng)特別注意 :① 壓槽輥的滾動速度要均勻 ,不能隨意停頓 ,否則 ,壓槽輥停頓處會產(chǎn)生凹 陷 ,影響路面平整度。 ③ 壓槽輥對砼的適應(yīng)性較差 , 砼坍落度和含水量都會對壓槽施工產(chǎn)生影響。常用的拉槽尺寸為槽深 2~ 3 mm,槽寬 3~ 5 mm,間距 15~ 25 mm。溝槽的深度難控制 ,條狀物的硬度、彈性、傾角及所受到的壓力都會明顯影響溝槽的深度 ,構(gòu)造深 度不均勻。 按刻槽的方向 ,刻槽形式分為橫向、縱向和斜向 3 種。因此 ,橫向刻槽主要適用于一般路段。斜向刻槽 ,即刻槽走向與路中線形成一 定的角度 ( 0~ 90o)。目前我國高速公路水泥砼路面硬刻槽的施工費用為 5~ 8 元 / m2 ,對高速公路和一級公路來說可以接受。 圖 骨料粘結(jié)法鋪裝結(jié)構(gòu) 骨料粘結(jié)法的關(guān)鍵在于骨料與路面之間的粘結(jié)性能要良好 ,否則很容易引起骨料的脫落 ,不但得不到防滑耐磨的效果 ,還可能加劇原路面的磨耗。骨料尺寸應(yīng)為 15~ 20mm 或10~ 15mm。 目前 ,比利時和法國已采用機撒骨料 40 多萬 m2,有關(guān)水泥砼攤鋪和粒料撒布的最佳實施方法的指南已出版發(fā)行。目前國內(nèi)外應(yīng)用的各種紋理形式都具有一定缺陷和適用范圍。兼顧多向防滑需要與線形實現(xiàn)的工藝性，本文設(shè)計折線防滑槽的形狀和規(guī)格如圖 所示，防滑槽在路面上的布置如圖 所 示。這樣，折線 拉槽機主要由 機架 、電機、刀架、刀具等部件組成 ，直線刀架以機架為 軌道 運動 ， 擺動刀架以直線運動刀架為 軌道 擺動 ，刀具 則安裝在擺動刀架上 。 （ 2） 電機 由于作業(yè)速度低、所需功率小， 選擇 低速、重量輕的小型或微型電機 。刀具應(yīng)能實現(xiàn)刀頭的回轉(zhuǎn)、刀頭的上下浮動。 （ a） 俯視圖 24 （ b） 正視圖 圖 53 拉槽機底座結(jié)構(gòu)示意圖 拉槽機上共有兩個 刀架 ， 直線刀架 沿 支架 上緣做直線運動； 擺動刀架 沿折線型軌道行進。 隨動部分的主體由 兩個刀架 組成，這兩 個刀架 在結(jié)構(gòu)上基本相同，只是在大小等方面有所不同。由于刀具本身比較小、數(shù)量很多，所以刀架數(shù)量也很多，設(shè)計時考慮到其結(jié)構(gòu)要簡單、緊湊，所