水泥稳定碎石基层振动成型法配比设计应用

刘明江

（武威公路管理局试验检测技术服务中心，甘肃 武威 733000）

水泥稳定碎石基层振动成型法配比设计应用

刘明江

（武威公路管理局试验检测技术服务中心，甘肃 武威 733000）

本文简述了基层振动成型法和传统静压法，在金昌至武威高速公路路面工程施工中的应用，主要对材料，配合比设计，施工工艺方面做了要求，取得了预期的效果有一定的借鉴价值。

水泥稳定碎石；振动成型法；施工应用

近年来，半刚性基层的应用及研究虽然取得了一定的成果，但半刚性基层沥青路面路用性能并不是都达到了预期的效果。主要表现为存在收缩裂缝，当有水渗入后可能出现唧浆现象；当结构组合设计不合理或半刚性基层自身存在质量问题时，往往会发生结构性破坏。以上问题的存在并不表明半刚性基层路用性能差。但是，工程实践中出现的一些问题却反映出目前采用的半刚性基层混合料设计、评价指标及试验方法等方面尚需进一步改进。在金昌至武威高速公路路面工程施工时，我负责试验检测及质量控制，当时就采用了振动法，进行水泥稳定碎石混合料配合比设计试验与施工。以下将从原材料，混合料组成设计，试验段及施工工艺方面应用进行阐述。

1 原材料要求

1.1 碎石

碎石的最大粒径不应超过31.5mm；碎石的压碎值应不大于30%；有机质含量不应超过2%；硫酸盐不应超过0.25%。其颗粒组成满足设计要求。同时，碎石的种类数量应与施工拌和楼的料仓数相匹配。在此使用三种规格的碎石，即10～30mm，5～10mm和0～5mm三种，其级配见表1。

表1 各种碎石通过率 单位：%

经检测，各碎石级配符合要。集料压碎值为10.5%，符合规范要求压碎值不大于30%。

1.2 水洗砂

各项指标均符合施工规范要求。

1.3 水

一般饮用水，委托有关部门化验鉴定合格。

1.4 水泥

普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥均适用。但不得使用快硬水泥、早强水泥以及已受潮变质的水泥。采用32.5的水泥。初凝时间大于3h，终凝时间大于6h。采用金泥牌PO.32.5级水泥，其主要指标见表2。

表2 水泥指标

2 混合料组成设计

水泥稳定级配碎石混合料的设计步骤均与其在 《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034-2000）中相关规定基本一致。混合料级配采用养护研究院建议级配范围。

2.1 混合料级配设计

混合料级配设计计算见表3。

表3 水泥碎石级配设计表

2.2 混合料最佳含水量、最大干密度的确定

分别对混合料进行振动击实试验和重型击实试验，确定混合料在振动击实试验方式和重型击实试验下的最佳含水量和最大干密度。见表4。

表4 水泥稳定碎石击实结果

由表4结果可以看出，振动击实最大干密度和重型击实最大干密度关系为：

P振动击实＝1.021P重型击实

2.3 7d无测限抗压强度试验

试件成型方式： 在振动击实试验确定的各种混合料的最佳含水量与最大干密度下，分别由振动和静压成型试件，振动成型试件的压实度为振动击实试验确定的各种混合料最大干密度的98%，静压成型试件的压实度为振动击实试验确定的各种混合料最大干密度的98%。成型圆柱形试件，尺寸为15cm×150cm,按标准方法进行试验，各种试件的7d无侧限抗压强度均为饱水强度。如下表5为7d无侧限抗压强度。

表5 7d无侧限抗压强度

2.4 水泥用量的确定

根据设计要求的强度标准3.8MPa，并结合混合料振动成型试件的强度，选定合适的结合料剂量为：3.5%；混合料比列：碎石（20～30）碎石：(5～10)：碎石(0～5)：砂＝21；43；21；15.施工过程中现场压实度控制为振动击实确定的最大干密度2.39g/cm3，最佳含水量5.2%，结合料剂量为：3.5%，厂拌加0.5%。

3 铺筑试验段

3.1 拌和楼的调试

通过对各料仓皮带转速的调节，使混合料级配最大限度与设计级配一致。

3.2 铺筑试验路应确定的项目

通过铺筑无结合料的集料基层试验段，确定以下主要项目：

1）用于施工的集料配合比例为试验确定的比列。

2）材料的松铺系数1.25。

3）确定标准施工方法。施工机械组合： 压实度大于等于85的摊铺机2台（2台摊铺机的夯实力量和频率必须保持一致）；机重16～22t、工作宽度190～220cm及振动频率25～40Hz的振动压路机2台；18/21t三轮静碾压路机2台。

施工工艺：振动压路机不挂振稳压1遍，振动压路机挂振碾压4遍，静碾压路机碾压2遍。

4）确定每一作业段的合适长度。

3.3 试验路质量控制的项目、频率和质量标准

试验路质量控制的项目、频率和质量标准基本与《金昌至武威高速公路项目土建工程施工招标文件》中相关规定基本一致，须特别指出的是：

1）试验路的压实度100m每车道检测10处。其检测结果都大于等于98%。

2）水泥稳定级配碎石基层龄期7d应能取出完整的钻件（钻件尺寸Φ15）；试验段表明5d钻芯取样，芯样表面光滑，完整。

4 施工要求及工艺

振动击实法试验确定的水泥稳定级配碎石混合料的施工要求与其在《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034-2000）中相关规定一致。

4.1 设备

拌和设备，采用强制式拌合机，每小时产量不小于500t。

摊铺设备，振实度大于等于85的摊铺机两台，要求两台的夯实力量及频率必须保持一致，工作宽度满足幅宽，双机摊铺宽度重叠20cm。上下层次之间的纵向摊铺接缝必须错开。

压实机械，配备18～22t振动压路机2～3台，20～26t胶轮压路机2台，电夯机1台。养生设备，洒水车2台，土工布（一布一膜）按7天养生期所施工的路段长度确定。

4.2 准备下承层

下承层必须干净，密实无松散，平整，湿润。

4.3 拌和质量控制

配料必须准确，保证满足级配要求，原材料规格质量稳定，上料均匀防止离析，料仓仓门开启度、电机转速必须经过“流量——转速”曲线标定。

含水量，根据具体的天气情况和各种原材料含水量的变化，及时调节拌和楼的加水量，以保证施工现场混合料的含水量接近或略大于振动击实确定的最佳含水量，但不能过大或过小。

4.4 施工工艺

4.4.1 机械组合

摊铺机2台 （2台摊铺机的夯实力量和频率必须保持一致）；机重22～22t、工作宽度190～220cm及振动频率25～40Hz的振动压路机2台；18/21t轮胎压路机2台。

4.4.2 施工工艺

初步压密阶段。这个阶段采用振动压路机不挂振稳压1遍，混和料铺筑后要尽快完成初压，以减缓混和料中水分的散失。混和料的密度将由铺平时的自然密度过渡到一种重力静止密度。此时集料接触形成一种不稳定的骨架，分布在集料间隙中的结合料由自然状态过渡到被挤压状态。

成型压密阶段。此阶段采用振动压路机低频、高幅的挂振碾压方式碾压2遍。在压路机的反复碾压作用下集料互相接触形成自然排列状态骨架。分布在集料空隙中的结合料原地压密。

液化超强压实。这一阶段宜采用振动压路机高频、低幅的振动挂振碾压方式碾压1～2遍。在振动压路机的往复振动作用下压密的水泥稳定碎石或二灰稳定碎石有液化现象，结合料与集料表面会聚有析出的浆体，集料空隙中多余的结合料会呈现出再分布的迹象。已经形成自然松排状态的集料骨架会因为液化现象提供的润滑条件而克服集料摩阻力再紧靠排列，而形成嵌入式骨架。

封闭碾压。这一阶段采用胶轮静碾压路机碾压1～2遍。一是对振动碾压后基层表面个别活动的集料再做一次就位性碾压，二是将已经压实的基层表面再做一次提浆封闭，避免水分散失，封闭碾压可以作为一个整形、处理局部小缺陷的工序。

当然，施工设备不尽相同，现场具体的施工工艺也会有较大差异，因此在正式大面积施工作业前，要铺筑一定长度的试验段以确定其相应的合理、有效的施工工艺。

5 质量控制

级配必须严格控制在养护研究院设计的范围内；振动击实法试验确定的水泥稳定级配碎石混合料的质量检查项目及其要求与《金昌至武威高速公路项目土建工程施工招标文件》中相关规定基本一致，不同之处在于：以振动击实试验确定的最大干密度作为现场压实度检测的标准。强度控制，是在振动击实试验确定的水泥稳定碎石混合料的最佳含水量与最大干密度下，室内静压成型圆柱形试件，静压成型试件的压实度为振动击实试验确定的各种混合料最大干密度的 96%～98%，尺寸为Φ15cm×15cm。按试验标准方法进行了试验。

6 结论

经过振动成型法配合比设计及施工实践，总结出振动成型法主要优点是：采用振动成型半刚性基层混合料，模拟现场施工碾压工艺；基层混合料的级配采用细集料用量少的优化级配；减少水泥用量；低剂量水泥能大大减少裂缝的产生；振动成型的试件空间结构排列合理，密度大、强度高、孔隙率小、吸水率低、干缩系数小。但要求施工水平较高。因此，采用振动法进行水泥稳定碎石混合料配合比设计优化，可充分发挥半刚性基层的优势，提高路面的使用性能。

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［3］ 中华人民共和国行业标准.公路工程集料试验规程（JTG E42-2005）［S］.北京：人民交通出版社，2005.

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［7］ 贾谦恒.水泥碎石振动成型设计方法与路面结构优化研究［D］.河北工业大学，2009.

图12 水煮前常温浸泡时间对锁阳多糖得率的影响

图13 水煮前常温浸泡时间对锁阳多糖含量的影响

而采用不同的蒸煮时间比提取，锁阳多糖粗品中多糖含量随蒸煮时间比的增加而降低，但其最低值仍高于“先泡后煮”的最高值。

3 结论

通过实验表明：“先泡后煮”和“先蒸后煮”2种锁阳提取工艺相比较，选定合适的工艺操作参数，虽然锁阳多糖粗品得率基本相等，但采用“先蒸后煮” 提取工艺，锁阳多糖粗品中的多糖含量可提高7%以上，“先蒸后煮”优于“先泡后煮”提取工艺。

参考文献：

［1］ 王晋,刘乐乐,罗素琴,等，不同条件对锁阳多糖提取率的影响［J］.内蒙古医学院学报.2008(6):540-541.

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U416.213