水泥砼路面曲線拉槽機隨動刀架刀具設(shè)計(更新版)

　　

【正文】 、噪音、平整度和施工方便性的角度綜合考慮 , 最大槽寬不宜大于 5mm。綜合考慮抗滑力、施工方便性和構(gòu)造耐久性等因素 ,槽間距以20mm為宜。當(dāng)其他因素完全相同而只有槽方向不同時 ,橫槽的橫向力系數(shù)略高于縱向槽 ,但這種差別不明顯 。現(xiàn)行刻槽機施工時存在的問題是刻槽時間掌握不當(dāng)。 16 第 4章 水泥砼路面表面紋理技術(shù) 隨著公路等級和行車速度的不斷提高 , 對水泥砼路面表面功能的要求越來越高 , 先后出現(xiàn)了拉毛、壓槽、拉槽和刻槽等水泥砼路面表面紋理構(gòu)造施工工藝。 使用大型滑模攤鋪機施工時 ,可直接在攤鋪機后面拖拽人工草皮或粗麻布進行拉毛 (見圖 )。 該法能顯著提高水泥砼路面的抗滑能力 ,主要用于舊水泥砼路面整體摩擦系數(shù)的提高和抗滑性能的改善 ,在新建砼橋面處理方面也具有優(yōu)越性能。壓晚了 ,水泥砼表面已具有一定強度 ,砼拌和料差異性對平整度影響較少 ,平整度較好 ,但紋理深度較淺。形成的溝槽邊緣不整齊 ,槽型不可控制 ,往往是有損傷的倒臺形 ,耐磨性較差 。同時 ,車輛在橫向刻槽路面上行駛時 ,輪胎會產(chǎn)生額外的低沉隆隆聲 ,行車噪音較大。 刻槽法的缺點 :施工費用高 ,效率低 ,使用的人工多 ,鋸片損耗多 ,且鋸片較貴。耐磨光碎石骨料應(yīng)具有棱角 ,呈立方體形 ,質(zhì)地堅硬、潔凈。 本章小結(jié) 水泥砼路面表 面紋理形式直接決定著其路面表面功能的好壞 ,也影響著路面使用性能的評價。這種運動的實現(xiàn)方式有多種，例如采用電液控制；但考慮到拉槽這項作業(yè)的性質(zhì)、可行性和降低造價等需要，初步擬定采用機械方式實現(xiàn)，利用橫向直線運動的刀架（簡稱直線刀架）與縱向擺動的刀架（簡 稱擺動刀架）合成平面線形，利用刀具的豎向浮動適應(yīng)路面的不平度。 （ 4） 刀具 刀具 包括刀頭及其支架。其選取是根據(jù)拉槽機的工作速度來決定的。其中一 個刀架 是沿 支架 的上沿做直線運動的，另一 個刀架有 兩個方向的運動，一方面它隨 直線刀架 做直線運動，另一方面它沿著模板的形狀做曲線運動。刀頭回轉(zhuǎn)是實現(xiàn)折線槽型的基礎(chǔ)，擬采用軸與套筒的結(jié)構(gòu)；刀頭浮動擬采用類似琴鍵的結(jié)構(gòu) 。 23 由于面層鋪筑現(xiàn)場有充足的電力供應(yīng)，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(jié)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。我國道路工作者應(yīng)根據(jù)我國的具體情況 ,積極開發(fā)水泥路面表面紋理制作機械設(shè)備 。骨料磨光值一般應(yīng)不低于 50BPN,對于危險路段或重交通量路段 ,則應(yīng)為60 BPN。 骨料粘結(jié) / 嵌入法 骨料粘結(jié)法 在經(jīng)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(huán)氧樹脂等結(jié)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。 縱向刻槽可以大大增加轉(zhuǎn)向摩擦力 ,有效地防止橫向側(cè)滑與橫向風(fēng)力所造成的事故 , 同時還具有很好的降低路面噪音的效果。 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。而且當(dāng)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。而刻槽法是在水泥砼達(dá)到一定的強度 (約 40%)時 ,采用刻槽機械刻制。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。 制毛法 制毛法主要包括刷毛法、拉毛法、鑿毛法 3種。刻槽較晚 ,混凝土強度太高 , 刻槽難以滿足深度要求 。綜合國外的研究成果和我們自己的試驗數(shù)據(jù) ,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(jié)合使用。美國混凝土學(xué)會 (ACI)認(rèn)為橫向槽的摩擦系數(shù)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(zhuǎn)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(cè)滑。近年來 ,特別在高等級公路上 ,主張采用不等距壓槽形式。 槽深影響到排水能力的大小 ,還影 響宏觀構(gòu)造使用的耐久性。根據(jù)槽的方向 ,壓槽分橫向、縱向和斜向 。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。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] 。為此 ,要達(dá)到足夠的抗滑性能 ,關(guān)鍵還在于表面整飾工藝。 粗集料 在混凝土路面上 ,只有當(dāng)粗集料裸露出來之后才能發(fā)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(dāng)路面表面砂漿層被磨掉之后 ,粗集料的種類、性質(zhì)、形狀對路面抗滑耐磨性就會有很大影響。 影響水泥混凝土路面微觀構(gòu)造和宏觀構(gòu)造的因素有細(xì)集料、粗集料、表面整飾工藝等。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。碾壓混凝土路面抗滑采用帶支架的可固定力桿預(yù)先固定。滑模攤鋪機行走在平整穩(wěn)定的基層上，布料機鋪料松鋪系數(shù)應(yīng)根據(jù)具體的坍落度選擇。當(dāng)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(fù)雜性，另一方面在施工和養(yǎng)護不當(dāng)時易于導(dǎo)致錯臺和斷裂等操作的出現(xiàn)，影響路面平整度； ④ 修筑時養(yǎng)生時間長（ 14～ 21 天）；⑤修補困難。 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。 與常用的橫拉槽相比，折線形狀的拉槽能夠產(chǎn)生多向防滑性能，在車輛轉(zhuǎn)彎或行駛意外失控時，能夠提供更大的側(cè)向防滑力。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(zhì)量，不僅效率低，而且工藝和質(zhì)量不穩(wěn)定；實際工作中迫切需要采用機械拉槽。 我國在公路發(fā)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(shè)計以及施工環(huán)節(jié)監(jiān)控，而在路面使用狀態(tài)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(zhǔn)確模擬、試驗方式及結(jié)果的差異性等。這種方法出現(xiàn)較早，最初可能來自于路段 (網(wǎng) )抗滑性能的定期檢測，以及相關(guān)路段的事故率統(tǒng)計。這是因為，隨著 使用年限增加，細(xì)觀構(gòu)造和宏觀構(gòu)造都處于一個穩(wěn)定的磨耗狀態(tài)，故摩擦系數(shù)變化較平穩(wěn)。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(chǎn)生的事故是十分重要的。 1999 年 ~2020 年，中國改革開放的步伐放大，以經(jīng)濟為主導(dǎo)，加大基礎(chǔ)設(shè)施投資力度，高速公路建設(shè)里程不斷創(chuàng)新高，交通量迅速增大，致使交通事故率驟然上升 。 20202020 年間我國交通事故死亡率為 %~%，而同期美國、日本僅為 %~2%。據(jù)世界銀行和世界衛(wèi)生組織 (WTO)的統(tǒng)計資料顯示，全世界每年死于交通事故的人數(shù)高達(dá) 120 萬，受傷者多達(dá) 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(zhàn)爭”。根據(jù)中國建筑材料科學(xué)研究院的統(tǒng)計，我國目前擁有 11000 多家水泥廠，己連續(xù)十多年產(chǎn)量位居世界第一， 2020年的產(chǎn)量更達(dá)創(chuàng)記錄的 億 t。主要有兩方面原因：一方面是水泥混凝土路面設(shè)計未能適應(yīng)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(fā)一系列的破壞 。 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。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。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。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。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。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 %。1999 年 ~2020 年為第二階段，屬于驟然突變階段 。 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。此時，制動和轉(zhuǎn)向操作幾乎失靈，極容易誘發(fā)交通事故。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。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。 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。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。 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。混凝土路面的抗彎強度達(dá) ～ ，抗壓力強度達(dá) 30MPa～ 40MPa，具有較高的承載力和擴散荷載能力。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。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。 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。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。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。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%。水泥混凝土路面抗滑耐磨能力很大程度上取決于水泥的質(zhì)量。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。采用這種施工工藝路面的使用壽命可達(dá) 7~ 8a。近年來許多 學(xué)者推薦使用不等距壓槽 [ 6] 。 槽寬直接影響排水通道空間的大小。因此 ,從抗滑力的角度出發(fā) ,槽間距越小越好。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] 。抗滑耐磨的指標(biāo)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。每次拉槽前認(rèn)真清理拉槽器上的混凝土 ,保持清潔。在具備機械施工條件下也可進行機械刷毛。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 ) 。 圖 壓槽施工 壓槽法施工工藝比較簡單 ,但要嚴(yán)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。常用的拉槽尺寸為槽深 2~ 3 mm,槽寬 3~ 5 mm,間距 15~ 25 mm。 按刻槽的方向 ,刻槽形式分為橫向、縱向和斜向 3 種。斜向刻槽 ,即刻槽走向與路中線形成一 定的角度 ( 0~ 90o)。 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。 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。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。 （ 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 。 （ 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。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