張亞剛 楊萬(wàn)紅 蘇 潤(rùn)

(1.甘肅路橋第三公路工程有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730030； 2.甘肅省道面工程技術(shù)研究中心，甘肅 蘭州 730020)

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振動(dòng)拌和在戈壁地區(qū)寬幅超厚水泥穩(wěn)定碎石中的應(yīng)用

張亞剛1楊萬(wàn)紅2蘇 潤(rùn)2

(1.甘肅路橋第三公路工程有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730030； 2.甘肅省道面工程技術(shù)研究中心，甘肅 蘭州 730020)

介紹了振動(dòng)拌和在戈壁地區(qū)寬幅超厚水泥穩(wěn)定碎石中的實(shí)踐應(yīng)用，總結(jié)了施工工藝，并從無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度、拌和質(zhì)量變異性、裂縫數(shù)量三方面，對(duì)振動(dòng)拌和在戈壁地區(qū)寬幅超厚水泥穩(wěn)定碎石中的應(yīng)用效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)，為今后的應(yīng)用提供了理論依據(jù)和技術(shù)參考。

寬幅超厚一次成型，戈壁地區(qū)，振動(dòng)拌和，水泥穩(wěn)定碎石

0 引言

水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫是影響水泥穩(wěn)定碎石基層瀝青路面耐久性的重要因素。減少水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫數(shù)量或減緩裂縫產(chǎn)生的時(shí)間是保證水泥穩(wěn)定碎石基層瀝青路面耐久性的關(guān)鍵。水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫的產(chǎn)生除了與材料自身特性相關(guān)外，還與其施工工藝、質(zhì)量過(guò)程控制相關(guān)。其中拌和的不均性導(dǎo)致混合料局部或整體水泥用量過(guò)大，分層施工的方式將基層由整體受力變?yōu)榉謱邮芰Γ瑢?dǎo)致層間產(chǎn)生彎拉應(yīng)力都是裂縫產(chǎn)生的重要原因。

G7京新高速甘肅段白明路面五標(biāo)地處甘肅省河西戈壁地區(qū)，為國(guó)家級(jí)極旱荒漠自然保護(hù)區(qū)。該區(qū)域干旱少雨、晝夜溫差大、水資源匱乏，這就對(duì)水泥穩(wěn)定碎石基層鋪筑質(zhì)量控制尤其是裂縫控制提出了更高的要求。為了有效減少水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫數(shù)量或減緩裂縫產(chǎn)生的時(shí)間，白明路面五標(biāo)應(yīng)用振動(dòng)拌和與超厚寬幅一次成型施工技術(shù)進(jìn)行了水泥穩(wěn)定碎石基層的鋪筑。

1 振動(dòng)拌和與寬幅超厚一次成型技術(shù)簡(jiǎn)介

1.1 振動(dòng)拌和

振動(dòng)拌和是指水泥穩(wěn)定碎石混合料在攪拌葉片的作用下以左右螺旋線為運(yùn)動(dòng)軌跡，同時(shí)作圓周方向的拋灑、剪切運(yùn)動(dòng)并沿軸向向出料口移動(dòng)。在移動(dòng)的過(guò)程中，通過(guò)強(qiáng)制拌和產(chǎn)生的高頻振動(dòng)作用，使物料處于震顫狀態(tài)，加強(qiáng)了粉料與水的彌散，加快了水與水泥的水化反應(yīng)速度，粗、細(xì)集料及水化產(chǎn)物三者頻繁碰撞凈化了骨料表面，使粗骨料被細(xì)集料及水泥的水化產(chǎn)物緊密包裹，從而提高了拌和均勻性。另外振動(dòng)拌和作用能使水泥充分彌散，水化反應(yīng)得到徹底進(jìn)行，降低了水泥劑量卻不影響水泥穩(wěn)定碎石基層的強(qiáng)度。

1.2 寬幅超厚一次成型

寬幅超厚一次成型技術(shù)是指將大于20 cm基層或底基層采用全斷面全厚度一次性攤鋪和碾壓成型的施工技術(shù)，能夠解決傳統(tǒng)分層鋪筑分層受力的問(wèn)題，從而減小水泥穩(wěn)定碎石基層層間彎拉應(yīng)力，提高基層的整體穩(wěn)定性，減少裂縫數(shù)量。

2 振動(dòng)拌和與寬幅超厚技術(shù)在水泥穩(wěn)定碎石基層中的應(yīng)用

2.1 工程簡(jiǎn)介

白明高速公路是G7京新高速甘肅段，主線起點(diǎn)為內(nèi)蒙古與甘肅省交界的白疙瘩，終點(diǎn)順接新疆境內(nèi)，路線全長(zhǎng)26.988 km。項(xiàng)目地處喀爾里克山脈東延部分和甘肅北山山脈的馬鬃山山地與河西走廊帶北部戈壁連接區(qū)，呈典型的荒漠景觀和干旱的準(zhǔn)平原地形。該區(qū)氣候?yàn)闇貛Ц珊禋夂騾^(qū)，降水量小，蒸發(fā)量大，風(fēng)多且大，年平均降水量?jī)H有76 mm，年平均蒸發(fā)量高達(dá)3 300 mm；年平均氣溫3.9 ℃～9.3 ℃，1月份平均氣溫-11.9 ℃，極端低溫-31.6 ℃。水泥穩(wěn)定碎石底基層和基層主要工程量為32 cm厚水泥穩(wěn)定碎石底基層766 539 m2，20 cm厚水泥穩(wěn)定碎石基層743 411 m2。

2.2 施工機(jī)械配置

為了進(jìn)行振動(dòng)拌和與普通拌和兩種拌合方式拌和效果評(píng)價(jià)，設(shè)置兩個(gè)穩(wěn)拌場(chǎng)，分別安裝了振動(dòng)攪拌穩(wěn)定土拌和機(jī)和雙拌缸穩(wěn)定土拌和機(jī)，施工機(jī)械配置表見(jiàn)表1。

表1 施工機(jī)械配置表

2.3 施工工藝

2.3.1 拌和

1)水穩(wěn)拌和站標(biāo)定：正式開(kāi)工前應(yīng)對(duì)拌和設(shè)備進(jìn)行調(diào)試和標(biāo)定，確定生產(chǎn)參數(shù)。2)振動(dòng)拌和：采用振動(dòng)拌和設(shè)備對(duì)水泥穩(wěn)定碎石混合料進(jìn)行拌和。拌缸長(zhǎng)度不小于3.4 m。拌和實(shí)際產(chǎn)量應(yīng)不超過(guò)額定產(chǎn)量的85%，并保證實(shí)際出料能力應(yīng)超過(guò)實(shí)際攤鋪能力的10%～15%。拌和前應(yīng)檢查集料的含水率，計(jì)算當(dāng)天的施工配合比。在拌和過(guò)程中，應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各個(gè)料倉(cāng)的生產(chǎn)計(jì)量。

2.3.2 運(yùn)輸和攤鋪

振動(dòng)拌和與寬幅超厚一次成型水泥穩(wěn)定碎石基層混合料的運(yùn)輸及攤鋪工藝與普通厚度的水泥穩(wěn)定碎石基層基本相同。

2.3.3 碾壓

初壓：13 t雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)采用前靜后振的方式進(jìn)行碾壓，速度宜為1.5 km/h～3 km/h。

復(fù)壓：1)32 t單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)高幅低頻碾壓兩遍，中間穿插30 t膠輪跟進(jìn)霧化補(bǔ)水碾壓；2)26 t單鋼輪壓路機(jī)前振后靜碾壓一遍，30 t膠輪壓路機(jī)霧化補(bǔ)水緊跟碾壓；3)32 t單鋼輪壓路機(jī)前振后靜，30 t膠輪壓路機(jī)霧化補(bǔ)水緊跟碾壓；4)26 t單鋼輪壓路機(jī)前振后靜碾壓一遍，30 t膠輪壓路機(jī)霧化補(bǔ)水緊跟碾壓。

終壓：13 t雙鋼輪壓路機(jī)扇形收面碾壓，達(dá)到密實(shí)無(wú)輪跡為止。

2.4 應(yīng)用效果評(píng)價(jià)

2.4.1 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度

表2 兩種拌合方式下無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度

從表2可以看出，在同一水泥劑量下，振動(dòng)拌和混合料較普通拌和混合料無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度高0.9 MPa～1.1 MPa，在達(dá)到設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度3.5 MPa時(shí)，振動(dòng)拌和與普通拌和所對(duì)應(yīng)的水泥劑量分別為3.1%和3.8%，水泥消耗量降低18.5%。

2.4.2 拌合質(zhì)量變異性

通過(guò)數(shù)據(jù)收集，計(jì)算了拌和過(guò)程中水泥穩(wěn)定碎石混合料礦料級(jí)配、含水量、水泥劑量的標(biāo)準(zhǔn)差，分析了兩種拌和方式下的變異性。結(jié)果見(jiàn)表3和表4。

表3 不同拌和方式下礦料級(jí)配檢測(cè)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差

從表3和表4可以看出，兩種不同拌和方式下礦料級(jí)配、水泥劑量、含水量三種檢測(cè)指標(biāo)，振動(dòng)拌和作用下的礦料級(jí)配、水泥劑量、含水量變異性都要小于普通拌和。主要是由于振動(dòng)拌和相對(duì)于普通拌和更能提高水泥穩(wěn)定碎石基層的拌和質(zhì)量均勻性，從而降低拌和質(zhì)量變異性。

表4 不同拌和方式下含水量和水泥劑量檢測(cè)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差

2.4.3 裂縫數(shù)量

對(duì)振動(dòng)拌和以及普通拌和作用下的成型路面裂縫進(jìn)行觀測(cè)，裂縫數(shù)量統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表5。

表5 裂縫數(shù)量統(tǒng)計(jì)

由表5可以看出，兩種拌和作用下同一齡期養(yǎng)生后的水泥穩(wěn)定碎石基層進(jìn)行觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)：普通拌和作用下，裂縫形成間距最小10 m，最大90 m；振動(dòng)拌和作用下，裂縫形成間距最小150 m，裂縫形成間距最大330 m。振動(dòng)型拌和作用下裂縫形成間距較普通拌缸作用下的分別降低267%。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)將振動(dòng)拌和在戈壁地區(qū)寬幅超厚水泥穩(wěn)定碎石中的實(shí)踐應(yīng)用，總結(jié)出了施工工藝，并從無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度、拌和質(zhì)量變異性、裂縫數(shù)量三個(gè)方面對(duì)振動(dòng)拌和在戈壁地區(qū)寬幅超厚水泥穩(wěn)定碎石中的應(yīng)用效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)，為今后的應(yīng)用提供了理論依據(jù)和技術(shù)參考。

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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

張亞剛(1983- )，男，工程師

U416.1

A