摘 要

水泥稳定碎石施工均匀性对路面结构的耐久性至关重要，本文介绍了振动拌和技术对改善水泥稳定碎石匀质性的机理，并通过现场性能试验对比分析了振动拌和技术与常规拌和方式的技术优势。

关键词

振动拌和 | 水泥稳定碎石 | 离析 | 二次拌和

 

振动拌和技术应用背景

随着经济建设的发展，交通荷载愈来愈繁重，为保证公路建设的可持续发展，对路面结构的耐久性的要求愈来愈迫切。基层作为路面结构的主要承重层，其质量的优劣对路面结构至关重要。新修订的《公路路面基层施工技术细则》明确提出了以提高基层施工质量均匀性为核心，以修建耐久性路面基层为目标的指导思想。匀质性是基层施工质量全过程控制的核心指标，是保证基层耐久性的重要保障，作为控制混合料均匀性的最重要一环的拌和设备尤为重要。为此，新细则明确规定:高速公路基层的混合料拌和时，宜采用两次拌和的生产工艺，也可采用间歇式拌和生产工艺，拌和时间应不少于15s;或对设备进行改造，达到能够有效控制拌和时间的目的。

 

现在工程中大多数拌和设备的拌缸长度不大于5m，混合料在拌缸中的拌和时间不超过10s，有的仅5~6s，难以保证混合料拌和的均匀性。为了保证强度，普遍提高水泥用量，造成后期裂缝增多。同时，搅拌不均匀，导致局部混合料水泥含量偏小，抗荷载能力及水稳定性降低，通车后易造成唧泥、松散、沉陷等病害。

 

此外，搅拌的水泥稳定碎石的匀质性不稳定，特别是水泥和细集料不能充分的均匀弥散和包裹粗骨料，经常出现粗集料表面干燥露白现象，与细集料间很少粘结，在装卸、运输、摊铺过程中容易离析，形成质量隐患。

 

鉴于此，机西高速二期工程为了提高水泥稳定碎石基层使用品质，在全省率先采用振动搅拌技术进行底基层和基层施工。

振动拌和技术机理及优势

(1)振动拌和的机理

振动搅拌采用搅拌轴和搅拌叶片作为振动源，在搅拌的同时，搅拌轴、搅拌臂、搅拌叶片同时释放激振力。搅拌装置每分钟释放1500次以上的振动弹力波，搅拌装置每次对混合料撞击能量达到静力搅拌机至少5倍以上，使水泥等细集料充分弥散，水泥水化更加充分，水泥水化产物与骨料表面粘结牢固，强度、耐久性及耐冲刷性等指标明显提升。

 

(2)振动拌和与常规拌和对比，见表1。

 

振动拌和技术在机西二期项目应用情况

(1)振动拌和设备

机西高速二期2标中国铁建大桥工程局集团有限公司采用DT800ZBT-1型振动拌和机，其采用YE2-160L-4型振动电动机和YE2-280M-6型搅拌电动机，搅拌时间8~11s，额定生产效率≥800t/h。

(2)基层材料施工配比设计情况

水泥稳定碎石基层、底基层施工配合比所用原材料技术指标均满足规范要求，各档矿料组成比例为1#碎石(0-4.75)mm:2#碎石(4.75-9.5)mm:3#碎石(9.5-19.0)mm:4#碎石(19.0-26.5)mm=30%:16%:33%:21%。底基层采用水泥剂量3.0%，最大干密度2.427g/cm³，最佳含水率4.4%;基层采用水泥剂量3.5%，最大干密度2.431g/cm³，最佳含水率4.6%。

(3)水泥稳定碎石铺筑情况

对振动拌和后水泥稳定碎石料外观对摊铺机两端仔细观察，发现细集料和水泥分散较为充分，粗集料表面粘附有较多细集料和水泥浆，由于细集料和水泥浆的粘滞性，粗集料滚落造成的离析有了较为明显的改善，摊铺面外观均匀一致。

(4)取芯情况

对基层养生7天后进行取芯，芯样整体完整密实，层间粘结状况良好，粗集料上下分布较均匀，无烂根现象。

 

振动拌和技术试验分析

为了更深入的认识振动拌和技术优势，机西高速二期中心试验室分别对振动拌和与目前大多数工程使用的单缸拌和和双缸拌和进行对比。具体试验检测结果如下:

 

(1)7d无侧限抗压强度对比分析

 

从表2可知，与单缸、双缸拌和相比，在相同水泥剂量下振动拌和7天无侧限抗压强度平均值较高，变异系数较小。换言之，若达到相同的强度设计值，振动拌合所需水泥剂量最小。

 

为了研究振动拌和混合料施工均匀性，机西高速二期中心试验室分别对振动拌和(2标)和双缸拌和(3标)经摊铺后的混合料在横断面上的均匀性进行了试验对比分析。

 

试验比对方案为在摊铺机后选取3个横断面，横断面纵向间隔为5m;在每个横断面上每隔1.8m共均匀布置9个检测点，其中两边最边缘检测点距边部30cm。检测水泥剂量、矿料级配主控制筛孔通过率均值在横断面的变化情况。

 

 

从表3、表4可以看出，水泥剂量和主控制筛孔通过率在横断面上的稳定性，振动拌和均比双缸拌和有较大程度的改善。

 

结论

振动搅拌通过搅拌轴的边振动边搅拌技术可以使粉料、细集料充分弥散，同时使水泥颗粒和水分子在粗骨料表面及间隙中均匀分布，大幅提升了水泥稳定碎石混合料的宏观及微观均质性。与常规拌和技术相比综合效益较明显:

(1)振动拌和均匀性好，强度变异较小，施工均匀性有较大幅度的提高。

(2)在相同的设计强度下，振动拌合可节约水泥，降低了工程造价。

(3)采用振动拌和的骨架密实型级配，因水泥用量的减少，可有效减少裂缝，减少后期养护费用。

(4)振动搅拌水泥分散性好，包裹集料程度高，提高了水泥稳定基层的水稳定性和耐久性。

 

总之，振动拌和技术的创新，较好的解决了混合料宏观微观拌和均匀问题，有利于工程按细则设计下限使用水泥，符合国家低碳可持续的交通发展要求，具有良好的推广价值和应用前景。

 

 

 


新闻来源：《公路交通技术》技应用技术版2018年8期