水泥砼路面曲線拉槽機隨動刀架刀具設計-資料下載頁

【導讀】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。刻槽施工方法正逐漸得以推廣應用。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，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路面的不平度。計的刀架刀具總成原理和結構簡單，工作可靠，作業效率高。改變模板的線型，可以。實現若干種曲線防滑槽如圓弧槽、正弦槽等。

　　

【正文】 微觀構造相結合 ,選擇出合理的刻槽斷面 ,達到既抗滑、耐久又經濟的效果。現行刻槽機施工時存在的問題是刻槽時間掌握不當。 刻槽過早 ,混凝土強度尚未達到要求值 ,槽邊雜亂 。刻槽較晚 ,混凝土強度太高 , 刻槽難以滿足深度要求 。還有一個問題是刻槽機的推力不均勻 ,使槽時深時淺。建議在混凝土形成 3d 強度后進行硬性刻槽 ,這樣可以不受混凝土拌和料初期結構強度和凝固強度的影響 ,但要改進拉槽器構造 ,調整拉槽條彎起的角度 ,增加必要的配重 ,保證拉槽深度。每次拉槽前認真清理拉槽器上的混凝土 ,保持清潔。 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 。在彎道處和大縱坡路段可采用縱向拉槽 ,防止側滑 ,減少交通事故的發生。 16 第 4章 水泥砼路面表面紋理技術 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 , 先后出現了拉毛、壓槽、拉槽和刻槽等水泥砼路面表面紋理構造施工工藝。近年來 ,國外出現了新的水泥路面紋理形式 ,如金剛石研磨技術。 制毛法 制毛法主要包括刷毛法、拉毛法、鑿毛法 3種。其中刷毛法和拉毛法主要是保證路面的微觀構造 ,而鑿毛法主要是保證路面的宏觀構造。 刷毛法 一般采用人工方式 ,在水泥砼路面初凝前用刷子或掃帚刷毛 ,形成的紋理深度一般在 ~ 。在具備機械施工條件下也可進行機械刷毛。 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。 拉毛法 拉毛法是指在水泥砼路面初凝前 ,在路面拖拉潮濕的粗麻布、棉布、人造草皮等 ,形成一定的表面紋理構造 ,深度在 ~ mm,橫向、縱向均可。 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 )。 17 圖 粗麻布拉毛施工 國外有關研究表明 ,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。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。拉毛法成本費用較低 ,形成的紋理構造具有一定的抗滑性能 , 噪音較低。 噴砂鑿毛法 噴砂鑿毛法是指使用專門的機械設備在路面上噴射小鋼球或金剛砂 ,形成一定的表面紋理構造。其技術原理如下 :在一個密封倉內 ,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造 (如圖 所示 ) 。 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。碎屑儲存在收集罐內 ,裝滿后卸到指定的地點 ,小鋼球可以重復使用。 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越性能。 制槽法 制槽法主要保證水泥路面的宏觀構造 ,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。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。 壓槽法 壓槽法通常是利用壓槽輥制出抗滑槽 ,即用帶有環行凸棱或梯形凸頭的輥子 ,在抹光的砼表面上滾動 ,凸棱或凸頭在輥子重力作用下被壓入砼中形成凹槽或凹坑 (見圖)。槽型斷面多為矩形 ,一般寬 5 mm、深 1~ 2 mm,間距 15 mm。 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 ,壓槽輥停頓處會產生凹 陷 ,影響路面平整度。 ② 控制好壓槽作業時間。壓早了 ,紋理較深 ,槽壁毛糙 ,紋理深淺不一 ,平整度較差 。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。 ③ 壓槽輥對砼的適應性較差 , 砼坍落度和含水量都會對壓槽施工產生影響。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。 另外 ,在進行壓槽之前要進行拉毛等微觀構造處理 ,壓槽法在形成溝槽的同時 ,容易將拉毛等形成的微觀構造抹平。 拉槽法 拉槽法是將具有一定剛度的條狀物 ( 如鋼片、鋼條或塑料 )制作成 齒耙 ,置于抹光 19 后的砼表面上 ,在一定的壓力下拉動 ,將條狀物下面的砼刮向兩邊形成溝槽 ,橫向、縱向均可。常用的拉槽尺寸為槽深 2~ 3 mm,槽寬 3~ 5 mm,間距 15~ 25 mm。 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。其缺點 :在拉槽施工過程中 ,齒耙會在水泥路面上劃起一些小的砂漿塊 ,影響平整度 。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 。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 ,構造深 度不均勻。 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。刀排在動力驅動下高速旋轉 ,刀片對已硬化 (最少養生 3d)的水泥砼路面產生磨削 ,從而在水泥砼路面上形成邊緣整齊的凹形槽 (見圖 ) 。 圖 刻槽施工 與拉毛、拉槽、壓槽等方法相比 ,刻槽法是在水泥砼具有一定強度后硬性刻制 ,不受砼拌和料初期結構強度和凝固強度的影響 ,平整度較好。 按刻槽的方向 ,刻槽形式分為橫向、縱向和斜向 3 種。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。但在制動或驅動過程中易造成 車輛側滑 ,且行車一段時間后磨損較大。同時 ,車輛在橫向刻槽路面上行駛時 ,輪胎會產生額外的低沉隆隆聲 ,行車噪音較大。因此 ,橫向刻槽主要適用于一般路段。 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。另外 ,縱向槽的耐磨耗性能比橫向槽好。AASHTO《 防滑路面設計指南》中認為 ,縱向刻槽雖然不能極大地提高路面滑溜數 ( SN),但它能增進方向控制 ,行車導向性較好 ,能有效降低事故率 ,適用于彎道以及對噪音敏 20 感程度較高的路段。斜向刻槽 ,即刻槽走向與路中線形成一 定的角度 ( 0~ 90o)。這種刻槽形式的施工工藝比較復雜 ,刻槽質量難以控制。同時 ,還存在誘發車輛側向滑移的潛在危險 ,不推薦使用。 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。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。 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。固化 后 ,將表面未粘結牢固的骨料清掃干凈 ,得到馬賽克式鑲嵌結構的抗滑耐磨薄層 (見圖 ),其最終的路面顏色取決于所選骨料的顏色。骨料粘結法主要適用于隧道、橋梁、機場跑道和高等級路面彎道等特殊路面的鋪筑和舊水泥砼路面的修復。 圖 骨料粘結法鋪裝結構 骨料粘結法的關鍵在于骨料與路面之間的粘結性能要良好 ,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。壓入深度為骨料的2/3,使路面外露一層粗骨料層 ,從而產生一種較粗的宏觀構造 ,提高路面抗滑性能。耐磨光碎石骨料應具有棱角 ,呈立方體形 ,質地堅硬、潔凈。骨料尺寸應為 15~ 20mm 或10~ 15mm。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。骨料撒布前要灑水潤濕 ,以便骨料更好地與面層砼粘結在一起。撒布量為 6~ 8 ①耐磨碎石骨料（粒徑 36mm） ②粘結 材料（厚度 28mm） ③水泥砼 21 kg/ m2 ,人工和機械撒布均可 ,骨料撒布和壓入的時間間隔不宜超過 90min。 目前 ,比利時和法國已采用機撒骨料 40 多萬 m2,有關水泥砼攤鋪和粒料撒布的最佳實施方法的指南已出版發行。 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 。同時 ,應用于新建水泥砼路面時 ,能夠降低輪胎 路面噪音 ,提高路面平整度和抗滑能力。 本章小結 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。目前國內外應用的各種紋理形式都具有一定缺陷和適用范圍。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 。同時 ,學習國外經驗 ,提出新的表面紋理形式 ,促進我國水泥砼路面的應用和發展。 22 第 5 章 設計方案的確定 拉槽機總體結構的確定 折線型式的拉槽由于要提供多向防滑力，拉槽方向應介于橫拉槽與縱拉槽之間。兼顧多向防滑需要與線形實現的工藝性，本文設計折線防滑槽的形狀和規格如圖 所示，防滑槽在路面上的布置如圖 所 示。 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。所以，刀具的實際運動是在橫、縱、豎三個方向的綜合運動。這種運動的實現方式有多種，例如采用電液控制；但考慮到拉槽這項作業的性質、可行性和降低造價等需要，初步擬定采用機械方式實現，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路面的不平度。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 。 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。電機到直線刀架的動力傳遞可采用類似卷揚機的方式，用鋼索 —— 滑輪牽引刀架運動。 （ 1） 機架 機架 是 拉槽機所有 零 部 件包括電機、鋼索 —— 滑輪傳動、直線刀架、擺動刀架以及刀具、控制部分的載體； 并且 拉槽沿道路方向的延伸也是通過整體搬移機架更換工位實現的，所以機架應選擇 質量較輕的材料 制作， 由于鋁合金 型材 質量輕，便于工人在工作的時候搬運，剛度 和 強度足夠，所以本設計選取鋁合金 型材制作機架 。 （ 2） 電機 由于作業速度低、所需功率小， 選擇 低速、重量輕的小型或微型電機 。 （ 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 。 由于刀架與機架構成一個運動系統，拉槽機整體是動量守恒的，擺動刀架的質量可能影響機架的穩定，所以直線刀 架和擺動刀架均選取輕質的鋁合金材料，以盡量減小質量 。 （ 4） 刀具 刀具 包括刀頭及其支架。刀具應能實現刀頭的回轉、刀頭的上下浮動。刀頭回轉是實現折線槽型的基礎，擬采用軸與套筒的結構；刀頭浮動擬采用類似琴鍵的結構 。由于 未凝結的水泥混凝土路面 非常柔軟 ， 所以刀 頭 材料 可采用塑料制作，重量輕、成本低 。 圖 是拉槽機支架結構示意圖。 （ a） 俯視圖 24 （ b） 正視圖 圖 53 拉槽機底座結構示意圖 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。兩個 刀架 同時運動即可拉出規定的曲線槽型。 電機的主要作用是帶動 直線刀架 沿 支架 的上沿做直線運動，這樣下面的 擺動刀架在 直線刀架的 作用下，既能夠與其做直線運動，又能做垂直于 支架 （即沿著道路方向）的往復運動。其選取是根據拉槽機的工作速度來決定的。 隨動部分的主體由 兩個刀架 組成，這兩 個刀架 在結構上基本相同，只是在大小等方面有所不同。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。兩 個刀架 的這種運動，就能夠實現曲線形狀槽型的拉制。 刀架部分是此次設計的主要部分之一，其作用主 要是用來固定刀具。由于刀具本身比較小、數量很多，所以刀架數量也很多，設計時考慮到其結構要簡單、緊湊，所以每