振动拌和在戈壁地区宽幅超厚水泥稳定碎石中的应用

张亚刚 杨万红 苏 润

(1.甘肃路桥第三公路工程有限责任公司，甘肃 兰州 730030； 2.甘肃省道面工程技术研究中心，甘肃 兰州 730020)



振动拌和在戈壁地区宽幅超厚水泥稳定碎石中的应用

张亚刚1杨万红2苏 润2

(1.甘肃路桥第三公路工程有限责任公司，甘肃 兰州 730030； 2.甘肃省道面工程技术研究中心，甘肃 兰州 730020)

介绍了振动拌和在戈壁地区宽幅超厚水泥稳定碎石中的实践应用，总结了施工工艺，并从无侧限抗压强度、拌和质量变异性、裂缝数量三方面，对振动拌和在戈壁地区宽幅超厚水泥稳定碎石中的应用效果进行了评价，为今后的应用提供了理论依据和技术参考。

宽幅超厚一次成型，戈壁地区，振动拌和，水泥稳定碎石

0 引言

水泥稳定碎石基层裂缝是影响水泥稳定碎石基层沥青路面耐久性的重要因素。减少水泥稳定碎石基层裂缝数量或减缓裂缝产生的时间是保证水泥稳定碎石基层沥青路面耐久性的关键。水泥稳定碎石基层裂缝的产生除了与材料自身特性相关外，还与其施工工艺、质量过程控制相关。其中拌和的不均性导致混合料局部或整体水泥用量过大，分层施工的方式将基层由整体受力变为分层受力，导致层间产生弯拉应力都是裂缝产生的重要原因。

G7京新高速甘肃段白明路面五标地处甘肃省河西戈壁地区，为国家级极旱荒漠自然保护区。该区域干旱少雨、昼夜温差大、水资源匮乏，这就对水泥稳定碎石基层铺筑质量控制尤其是裂缝控制提出了更高的要求。为了有效减少水泥稳定碎石基层裂缝数量或减缓裂缝产生的时间，白明路面五标应用振动拌和与超厚宽幅一次成型施工技术进行了水泥稳定碎石基层的铺筑。

1 振动拌和与宽幅超厚一次成型技术简介

1.1 振动拌和

振动拌和是指水泥稳定碎石混合料在搅拌叶片的作用下以左右螺旋线为运动轨迹，同时作圆周方向的抛洒、剪切运动并沿轴向向出料口移动。在移动的过程中，通过强制拌和产生的高频振动作用，使物料处于震颤状态，加强了粉料与水的弥散，加快了水与水泥的水化反应速度，粗、细集料及水化产物三者频繁碰撞净化了骨料表面，使粗骨料被细集料及水泥的水化产物紧密包裹，从而提高了拌和均匀性。另外振动拌和作用能使水泥充分弥散，水化反应得到彻底进行，降低了水泥剂量却不影响水泥稳定碎石基层的强度。

1.2 宽幅超厚一次成型

宽幅超厚一次成型技术是指将大于20 cm基层或底基层采用全断面全厚度一次性摊铺和碾压成型的施工技术，能够解决传统分层铺筑分层受力的问题，从而减小水泥稳定碎石基层层间弯拉应力，提高基层的整体稳定性，减少裂缝数量。

2 振动拌和与宽幅超厚技术在水泥稳定碎石基层中的应用

2.1 工程简介

白明高速公路是G7京新高速甘肃段，主线起点为内蒙古与甘肃省交界的白疙瘩，终点顺接新疆境内，路线全长26.988 km。项目地处喀尔里克山脉东延部分和甘肃北山山脉的马鬃山山地与河西走廊带北部戈壁连接区，呈典型的荒漠景观和干旱的准平原地形。该区气候为温带干旱气候区，降水量小，蒸发量大，风多且大，年平均降水量仅有76 mm，年平均蒸发量高达3 300 mm；年平均气温3.9 ℃～9.3 ℃，1月份平均气温-11.9 ℃，极端低温-31.6 ℃。水泥稳定碎石底基层和基层主要工程量为32 cm厚水泥稳定碎石底基层766 539 m2，20 cm厚水泥稳定碎石基层743 411 m2。

2.2 施工机械配置

为了进行振动拌和与普通拌和两种拌合方式拌和效果评价，设置两个稳拌场，分别安装了振动搅拌稳定土拌和机和双拌缸稳定土拌和机，施工机械配置表见表1。

表1 施工机械配置表

2.3 施工工艺

2.3.1 拌和

1)水稳拌和站标定：正式开工前应对拌和设备进行调试和标定，确定生产参数。2)振动拌和：采用振动拌和设备对水泥稳定碎石混合料进行拌和。拌缸长度不小于3.4 m。拌和实际产量应不超过额定产量的85%，并保证实际出料能力应超过实际摊铺能力的10%～15%。拌和前应检查集料的含水率，计算当天的施工配合比。在拌和过程中，应实时监测各个料仓的生产计量。

2.3.2 运输和摊铺

振动拌和与宽幅超厚一次成型水泥稳定碎石基层混合料的运输及摊铺工艺与普通厚度的水泥稳定碎石基层基本相同。

2.3.3 碾压

初压：13 t双钢轮振动压路机采用前静后振的方式进行碾压，速度宜为1.5 km/h～3 km/h。

复压：1)32 t单钢轮振动压路机高幅低频碾压两遍，中间穿插30 t胶轮跟进雾化补水碾压；2)26 t单钢轮压路机前振后静碾压一遍，30 t胶轮压路机雾化补水紧跟碾压；3)32 t单钢轮压路机前振后静，30 t胶轮压路机雾化补水紧跟碾压；4)26 t单钢轮压路机前振后静碾压一遍，30 t胶轮压路机雾化补水紧跟碾压。

终压：13 t双钢轮压路机扇形收面碾压，达到密实无轮迹为止。

2.4 应用效果评价

2.4.1 无侧限抗压强度

表2 两种拌合方式下无侧限抗压强度

从表2可以看出，在同一水泥剂量下，振动拌和混合料较普通拌和混合料无侧限抗压强度高0.9 MPa～1.1 MPa，在达到设计要求强度3.5 MPa时，振动拌和与普通拌和所对应的水泥剂量分别为3.1%和3.8%，水泥消耗量降低18.5%。

2.4.2 拌合质量变异性

通过数据收集，计算了拌和过程中水泥稳定碎石混合料矿料级配、含水量、水泥剂量的标准差，分析了两种拌和方式下的变异性。结果见表3和表4。

表3 不同拌和方式下矿料级配检测数据标准差

从表3和表4可以看出，两种不同拌和方式下矿料级配、水泥剂量、含水量三种检测指标，振动拌和作用下的矿料级配、水泥剂量、含水量变异性都要小于普通拌和。主要是由于振动拌和相对于普通拌和更能提高水泥稳定碎石基层的拌和质量均匀性，从而降低拌和质量变异性。

表4 不同拌和方式下含水量和水泥剂量检测数据标准差

2.4.3 裂缝数量

对振动拌和以及普通拌和作用下的成型路面裂缝进行观测，裂缝数量统计见表5。

表5 裂缝数量统计

由表5可以看出，两种拌和作用下同一龄期养生后的水泥稳定碎石基层进行观测，发现：普通拌和作用下，裂缝形成间距最小10 m，最大90 m；振动拌和作用下，裂缝形成间距最小150 m，裂缝形成间距最大330 m。振动型拌和作用下裂缝形成间距较普通拌缸作用下的分别降低267%。

3 结语

通过将振动拌和在戈壁地区宽幅超厚水泥稳定碎石中的实践应用，总结出了施工工艺，并从无侧限抗压强度、拌和质量变异性、裂缝数量三个方面对振动拌和在戈壁地区宽幅超厚水泥稳定碎石中的应用效果进行了评价，为今后的应用提供了理论依据和技术参考。

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Application of vibration mixing technology in wide super-thick cement stabilized gravel in Gobi region

Zhang Yagang1Yang Wanhong2Su Run2

(1.GansuHighwayBridge3rdHighwayEngineeringCo.,Ltd,Lanzhou730030,China;2.GansuPavementEngineeringTechnologyResearchCenter,Lanzhou730020,China)

The paper introduces the practical application of vibration mixing in wide super-thick cement stabilized gravel, summarizes its construction technologies, and evaluates its application effect from three aspects of unconfined compressive strength, mixing quality variability and crack amount, which has provided theoretical base and technical guidance for future application.

wide super-thick once-forming, Gobi region, vibration mixing, cement stabilized gravel

1009-6825(2017)17-0137-02

2017-03-21

张亚刚(1983- )，男，工程师

U416.1

A