19世纪西方工业革命重要标志是蒸汽动力的出现。1860年英国首先发明了以蒸汽机为动力的自行式压路机,人类才开始应用机械压实土方,但这时期的自行式压路机过于笨重。随后内燃机的出现,才为压实机械的发展和压实技术的进步铺平了道路。
1919年,美国首先制造出内燃机自行式压路机,更新了压路机的动力和传动装置。随着汽车运输业的兴起和发展,公路建设对路基和路面压实度的要求越来越高,压实技术也随之发展,不断更新。
德国是20世纪30年代最早利用振动原理压实土壤的国家。1930年德国在静力滚动压实的基础上采用振动压实技术,有效地提高了压实深度和压实效果。德国罗申豪森(Losen-Hausen)公司率先研制了一台安装有振动平板压实机的25t履带式拖拉机,随后生产出拖式振动压路机。20世纪50年代欧洲各国开发了串联式整体车架振动压路机。
德国20世纪60年代开发出自行式轮胎压路机和铰接式轮胎钢轮组合式振动压路机,轮胎驱动振动压路机和铰接式双钢轮驱动振动压路机,扩大了压路机的使用范围,提高了压实性能。由静力压实发展到振动压实,并可根据不同的压实要求选用花纹轮胎、光轮、凸块或羊足碾进行组合碾压,或采用“滚入滚出”的组合工艺,无需动用工具即可在施工现场快速更换轮碾,这是压实技术的一次深刻革命和变革,为压实机械的现代化奠定了基础。振动压路机利用振动荷载使土颗粒处于高频振动状态,颗粒间的内摩擦力丧失,同时利用压路机本身的重力对土壤产生压应力和剪切力,迫使土体颗粒重新排列而得到压实。振动压路机最初被用于压实非粘性材料,随着技术性能的改进,现已成功地用于粘性土壤、沥青混凝土路面的压实工作。由于振动压路机压实效果好,影响深度大,生产率高,适用于各种类型土壤的压实,因此,振动压路机得到了迅速发展。自从20世纪70年代初Dynapac公司首先在振动压路机上采用铰接技术以来,现代振动压路机已普遍采用柔性铰接车架,使后机架和驾驶室操作人员隔离振动源,改善了驾驶工作条件。采用铰接车架,可实现全液压折腰转向,不仅操纵轻便灵活,转弯半径小,而且作业稳定性好,压实生产率高。现代建筑和道路工程对其结构和基础的质量要求越来越高。振动压路机的技术进步和现代化,较好地满足了现代基础设施工程重型压实标准的要求。现代振动压路机具有良好的深层压实特性,生产率高,是施工单位一种必备的理想压实设备。
德国也是最早在振动平板压实机的基础上发明了拖式振动压路机的国家,1958年以后,随着对振动技术的深入研究,振动轴承和减振器的性能及制造工艺不断提高,促使振动压路机技术飞速发展,串联式振动压路机也问世。20世纪后期,由于液压传动技术的广泛应用,使振动压路机很容易地实现了无级调速、全轮驱动、全轮振动和调频调幅振动。此外,振动压路机还衍生出了手扶式振动压路机、拖式凸轮块和羊足轮振动压路机、轮胎驱动凸块轮振动压路机,以及组合式振动压路机等各种改型振动压路机。
随着振动压实技术的发展,20世纪80年代初,瑞典等国家开始振荡压实机理的研究。瑞典的乔戴纳米克研究并提出新的压实理论,即利用土力学交变切应变原理使土壤等压实材料的颗粒重新排列而变得更加密实。振荡压路机是应用土力学土壤交变剪应变的原理,在碾磙内对称安装同步旋转的激振偏心块(轴),使碾磙承受交变扭矩,对地面持续作用,形成前后方向的振荡波,使被压材料产生交变切应变。在这种水平激振力和滚轮垂直静载的共同作用下,实现对土壤在水平和垂直两个方向的压实。振荡压实机理是振动压实机理的延伸和发展。
20世纪80年代,德国海姆(或译悍马)(Hamm)公司根据该理论开发出了振荡压路机。20世纪80年代末,日本酒井公司推出的SD450型垂直振动压路机,其振动轮内部采用双轴交叉振动法,振动轮产生垂直方向作用力,有利于压实较厚土层,压实土壤时密实度高。
振动压路机的激振器激振时,振动轮将以一定的振幅相对地面产生跳动,利用碾磙的静载和垂直冲击力压实土壤;振荡压路机的碾磙则始终与地面保持接触状态,它是利用碾磙的静垂直荷载和水平激振力产生振荡波来推挤压实土壤的。振荡压实消除了振动压实因垂直振动和冲击给操作者和机械本身带来的危害,改善了工作条件,降低了能源消耗。同时也降低了对邻近构筑物和地下设施(如电缆、管路等)的破坏和影响,提高了压实的均匀度和相对密实度,不仅压实效果好,而且作业效率高。
20世纪后期,压实度的测量技术,“机-电-液”一体化技术,逐渐在振动压路机上应用,使压实技术获得了新的飞跃。
与此同时,夯实机械也在国外得到快速发展。夯实机械特别适合压实粒状填筑材料,对粘性土壤也有良好的压实效果。夯实机械主要用于作业量不大及狭小场地的压实作业,特别适合路肩和GBM工程,以及道路维修养护工程等压实工作。(www.daowen.com)
压实机械沿着静碾压路机—轮胎压路机—振动压路机—振荡压路机的方向发展,至今已有100多年历史。
为了适应大型工程对基础的承载能力、高密实度和高稳定性的要求,瑞士、美国等欧美国家于10多年前成功研制出一种高密实度振动压路机。这种新型的高密实度压路机采用轮胎行走机构,其振动装置具有深层高密实度的压实功能,对提高砂石、稳定土等铺层的工程质量和加快施工进度发挥了重要作用,现已在国外广泛使用。我国已于近年引进这种压实设备,并正在研究和开发符合我国国情的高密实度振动压路机。
冲击式压路机是一种高密实度的重型拖式压路机,也是20世纪末由南非经长时间研究试验制造出来的一种新型压实机械。冲击式压路机突破了传统的滚压方式,创新了压实机理,更新了碾压磙的结构和设计思想,是压实技术发展的一次飞跃。
冲击式压路机首次采用多边形非圆碾压磙,由轮式牵引车快速拖动,各碾边冲击弧面按顺序冲击地面,所产生巨大的冲击波瞬间向地层深处传播,其压实深度可随碾压遍数的增加而递增。实践证明,一台冲击能量为15kJ的冲击式压路机,对新铺层碾压15~20遍后,在5m深处的压实度可达90%~92%。冲击式压路机的作业速度可达12~15km/h,是普通振动压路机的4倍左右;冲击式压路机对原地基的有效压实深度可达4~5m,可明显提高铺层厚度。冲击压实的生产率和压实效果是现有其他重型压实机械难以达到的,特别适合对软地基、干砂土和填方土的压实,应用前景十分广阔。
当前,振动压路机已成为现代压路机的主要机型,也是世界各国压实机械制造厂家生产和销售的主要机种。由于振动压路机所产生的压力与运输车辆对道路所产生的压力大体一致,所以振动压路机已被广泛用于沥青混合料路面的压实作业,使得振动压路机的销售市场日渐扩展。在欧洲,基础压实工作主要靠振动压路机完成,振动压实机械的生产量约占总生产量的75%以上。
就世界范围而言,现代压实机械的主要生产国有德国、美国、瑞典、日本、英国、法国、俄罗斯和我国。国外主要制造商有德国宝马(Bomag)、瑞典戴纳派克(Dynapac)、美国英格索兰(Ingersoll-Rand)和卡特彼勒(Caterpillar)等主要公司。20世纪末,世界各国每年生产各类型压路机已超过6万台。其中德国宝马公司(Bomag)年产量高达1.3万台,产值超过4.8亿马克。其中德国和瑞典是世界上压实机械产量最高、技术最先进的国家,也是世界上压实机械的科研试验中心。
德国的宝马公司是目前世界上最大的压实机械制造商,据统计,早在1990年该公司压实机械的销售量约占世界市场总销售量的23%,其产量居世界第一。宝马公司的研究机构是世界上最庞大的压实机械研究中心,其研究和试验手段领先于世界先进水平。在德国,生产振动压路机的著名厂家还有ABG公司、原劳森豪森(Losen-Hausen)公司、原魏伯乐马克斯(Vi-bromax)公司,其产品畅销世界各地。
瑞典戴纳派克公司是世界上著名的压实机械制造厂家之一,该公司生产的重型压路机销量居世界之首,技术先进,其产品在世界市场上占有极为重要的地位。
日本的压实机械是近40年才发展起来的,现已成为世界上生产振动压路机最多的国家之一。其产品有一半出口,振动压实机械品种齐全。日本压实机械的生产厂家主要有酒井(Sa-kai)重工业株式会社、渡边机械工业和川崎重工业等生产企业。
免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。