李順

摘 要：水泥穩(wěn)定碎石基層是我國目前在高等級瀝青路面中應(yīng)用最為廣泛的基層形式，具備整體強度高、板體性好；水穩(wěn)定性與抗凍性較好；對地材要求低、造價低等優(yōu)點，但同樣具有反射裂縫、早期破壞及結(jié)構(gòu)性破壞，最后喪失板體性等缺點，文章主要介紹分析振動成型法在水泥穩(wěn)定碎石級配設(shè)計、施工過程中的應(yīng)用來避免裂縫等提高水泥穩(wěn)定碎石基層的施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：振動成型；水穩(wěn)混合料；重型擊實；設(shè)計強度

1 我國水泥穩(wěn)定碎石基層的應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 水泥穩(wěn)定碎石基層是我國在瀝青路面中應(yīng)用最為廣泛的基層形式，在新建及改擴建工程中所占比例在90%以上。作為承受路面主要荷載的水泥穩(wěn)定碎石基層有以下優(yōu)勢：水泥穩(wěn)定碎石強度形成快，養(yǎng)生期短，開放交通早；水穩(wěn)定性高，抗沖刷能力強；能避免粉煤灰中硫、磷等元素對路面的不利影響等。但水泥穩(wěn)定碎石基層缺點同樣明顯，主要表現(xiàn)在：荷載作用下強度與模量逐年衰減；因反射裂縫導(dǎo)致瀝青面層出現(xiàn)裂縫；對荷載大小的敏感性較大，容易出現(xiàn)致命破壞；密水性好，容易積水，導(dǎo)致瀝青路面水損壞；收縮、溫縮系數(shù)大，導(dǎo)致路面早期破壞。

1.2 基于半剛性基層材料以上的特點，水泥穩(wěn)定碎石基層強度和裂縫是半剛性基層的互相矛盾的兩個方面，強度是它的立身之本，有一個適宜的值，不是越大越好，強度高必然增加結(jié)合料用量，細料增加導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)的頻率增高。為了更好的利用水泥穩(wěn)定碎石的優(yōu)點，弱化缺點，應(yīng)在保證強度的基礎(chǔ)上盡量優(yōu)化級配、采用較少的結(jié)合料用量，避免裂縫的出現(xiàn)。振動成型法就是一種突出其優(yōu)點弱化其弱點的施工方法。

2 振動成型法原理及特點

2.1 振動成型法原理

2.1.1 普通標(biāo)準擊實方法是在室內(nèi)通過施加沖擊荷載對被壓材料進行壓實，與現(xiàn)場夯實過程一致，與現(xiàn)場靜力壓路機的作用過程雖不盡相同，但就通過對材料產(chǎn)生剪應(yīng)力使之壓實這一效果來說是相似的。但與振動壓實通過高頻振動作用使材料產(chǎn)生液化來壓密的過程是完全不同的。靜力壓實成型試件的方法和靜力壓路機滾壓的機理是相同的，但是和振動壓路機的振動壓實機理則不同。

2.1.2 室內(nèi)試驗作為現(xiàn)場施工質(zhì)量控制的基礎(chǔ)，應(yīng)當(dāng)力求使室內(nèi)試驗真正模擬現(xiàn)場的施工壓實工藝。為模擬振動壓實對材料的作用，振動成型法采用自上而下的振動成型壓實機。研究使用該成型機進行振動壓實試驗，確定材料的最佳含水量、最大干密度及振動成型試件測定無側(cè)限抗壓強度。

2.2 振動成型法特點

2.2.1 設(shè)計的水泥碎石混合料上下限均為骨架密實結(jié)構(gòu)，0.075 mm篩孔通過率低，干縮抗裂系數(shù)是靜壓成型條件下的1.5倍，可顯著提高基層抗裂能力。

2.2.2 振動成型法確定的水泥穩(wěn)定碎石最大干密度有所提高，平均為重型擊實法的1.024倍，因此避免了壓實度虛假超密的問題。

2.2.3 振動成型試件吸水率只有標(biāo)準擊實1/10，更加致密，無側(cè)限抗壓強度更大，因此在滿足設(shè)計強度的條件下可以盡可能的減少水泥劑量。

2.2.4 振動成型法在提高混合料強度的同時，對剛度的影響較小，試件表現(xiàn)出更優(yōu)的抗干縮性能。

2.2.5 振動法設(shè)計的混合料可以達到強度及抗裂能力同時增加的最優(yōu)效果，而靜壓法則只能取其一，振動法設(shè)計可降低工程施工成本。

3 振動成型法施工質(zhì)量控制

3.1 原材料控制，水穩(wěn)穩(wěn)定碎石的原材料質(zhì)量不如瀝青面層的質(zhì)量高，另外水穩(wěn)混合料采用連續(xù)式拌和機，原材料規(guī)格（級配）的水穩(wěn)性至關(guān)重要。因此，水泥穩(wěn)定碎石質(zhì)量控制的關(guān)鍵在于原材料的質(zhì)量控制。

3.2 設(shè)計級配，目標(biāo)是骨架密實結(jié)構(gòu)，采用0.45次方級配圖，最好呈S型（其優(yōu)點：既能嵌擠、又能密實，且能夠減少離析現(xiàn)象）。

關(guān)鍵篩孔的控制：通過率19mm（80%左右）、4.75（<35%）、0.075（<5%）

3.3 設(shè)計強度，設(shè)計強度是配合比設(shè)計時的唯一控制參數(shù)，其作用可想而知。關(guān)于其大小的問題，現(xiàn)行《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》規(guī)定“對于高速公路和一級公路，水泥定土的7d浸水抗壓強度應(yīng)根據(jù)交通量在3～5MPa之間”而新版《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》規(guī)定“對于重交通而言，水泥穩(wěn)定類材料的7d無側(cè)限抗壓強度應(yīng)在3～4MPa之間，且不宜超過高限”。根據(jù)實踐經(jīng)驗，靜壓成型的設(shè)計強度在3.5MPa左右，7d芯樣較為完整，振動成型的設(shè)計強度可設(shè)定在4.0～5.0MPa。

3.4 水泥劑量，水泥劑量的大小對于控制裂縫至關(guān)重要。一般來說，確定的成型方法下設(shè)計強度標(biāo)準決定著水泥劑量的大小，一般水泥劑量增加一個百分點，強度提高40%左右。為了保證盡可能少的裂縫，在滿足設(shè)計強度的基礎(chǔ)上限制水泥用量。由于水穩(wěn)碎石施工中存在較大的變異性，考慮芯樣的完整性，建議水泥劑量控制在3.5%～4.5%。

4 振動成型法存在的不足

4.1 試驗參數(shù)不明確，影響振動擊實效果的參數(shù)主要是靜壓力、振動效率和振動時間，前兩者已經(jīng)基本上達成共識，但對振動時間的控制一直存在爭議，目前存在幾個版本：100s、120s、140s～150s、回彈跳起、無規(guī)則回彈跳起、無規(guī)則回彈跳起后20～30s等，這是研究的重點。

4.2 試驗過程需進一步細化，混合料含水量較高時，混合料中的水泥漿易被振動擠出，影響試驗結(jié)果的有效性。

4.3 振動壓實時間的不確定性，導(dǎo)致?lián)魧嵐ψ兓?，對于過振的混合料，集料破碎較嚴重。

4.4 試驗強度的離散程度大，比對困難。

5 結(jié)束語

根據(jù)已建項目施工經(jīng)驗，采用靜壓成型方法設(shè)計的水穩(wěn)混合料，最大干密度小，現(xiàn)場壓實度出現(xiàn)虛假的超密，且試件強度小，為了滿足設(shè)計強度必須用較高的水泥用量，因而出現(xiàn)裂縫較多的現(xiàn)象。靜壓成型方法設(shè)計水穩(wěn)混合料室內(nèi)的擊實功與現(xiàn)場的壓實機具不匹配，室內(nèi)試驗的目的是指導(dǎo)生產(chǎn)，振動成型能很好的模擬現(xiàn)場，設(shè)計的混合料更接近現(xiàn)場壓實的混合料性質(zhì)，能很好的指導(dǎo)生產(chǎn)。但振動成型法尚存在一些不足，需要同行們在日常的科學(xué)試驗、施工生產(chǎn)中不斷研究共同探討，使之成為一種科學(xué)成熟的施工工法。

參考文獻

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