梁波 覃捷

摘要：文章結(jié)合河池至百色高速公路№E合同段路面工程實例，從振動攪拌原理、關(guān)鍵技術(shù)、試驗方法、研究成果等方面，介紹了振動攪拌技術(shù)的實際應(yīng)用，為水泥穩(wěn)定碎石基層施工提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：振動攪拌;水泥穩(wěn)定碎石;試驗應(yīng)用;研究成果

0 引言

傳統(tǒng)的攪拌技術(shù)在水泥穩(wěn)定碎石基層施工過程中存在水泥劑量偏大、混合料拌和不均勻等問題，導(dǎo)致基層不易壓實、板結(jié)性能不良、強度不足、容易出現(xiàn)開裂，存在較大的基層質(zhì)量隱患。相對于傳統(tǒng)攪拌技術(shù)，水泥穩(wěn)定碎石振動攪拌技術(shù)在攪拌機理方面實現(xiàn)了重大突破，在強制式攪拌的基礎(chǔ)上，加入振動攪拌，使混合料更加均勻地拌和，從而提高了混合料的使用性能，而且能夠適量地減少水泥用量，有利于現(xiàn)場施工質(zhì)量管控，使得基層施工質(zhì)量得到提高，為公路基層施工提供了經(jīng)驗借鑒。

1 工程概況

河池至百色高速公路№E合同段路面工程起訖樁號為K117+000～K145+400，公路里程為28.4 km，路基寬度為24.5 m，路基主線采用雙向四車道高速公路標準建設(shè)。主線路面基層結(jié)構(gòu)為：20 cm級配碎石墊層+20 cm4%水泥穩(wěn)定碎石底基層+33 cm5%水泥穩(wěn)定碎石基層。

2 研究內(nèi)容及目的

2.1 研究內(nèi)容

在河池至百色高速公路№E合同段路面基層施工中采用振動攪拌技術(shù)，主要從以下幾個方面內(nèi)容進行研究分析：（1）進行配合比設(shè)計研究，選擇3種水泥劑量2.5%、3.0%、3.5%在相同的配比情況下，分別進行振動攪拌和非振動攪拌兩種攪拌方式的樣品對比，得出振動攪拌和非振動攪拌的各種指標的差別，尤其是強度最[KG（0.1mm]大值、強度最低值、變異系數(shù)、Rc0.95等幾個重要指標的差別;（2）按照設(shè)計配合比，在同一天、同一施工現(xiàn)場、同一拌和環(huán)境、同一運輸環(huán)境條件下，對水泥穩(wěn)定碎石混合料分別采用振動攪拌和非振動攪拌，在相同的攤鋪、碾壓、養(yǎng)護條件下，進行芯樣對比和抗壓試驗，從直觀和抗壓數(shù)據(jù)中對比評價攪拌效果;（3）根據(jù)試驗結(jié)果，在振動攪拌的各項試驗指標達到設(shè)計要求的前提下，逐步降低水泥用量，直至得出能滿足技術(shù)規(guī)范要求的現(xiàn)場施工最佳水泥用量;（4）總結(jié)成果推廣至整個合同段的基層施工，同時對施工過程和試驗數(shù)據(jù)進行嚴密控制，確保工程質(zhì)量。

2.2 研究目的

為減少因水泥穩(wěn)定碎石的水泥用量取高限值時容易產(chǎn)生開裂，水泥用量偏小時出現(xiàn)基層板結(jié)性差承載能力差等質(zhì)量問題，本文開展了水泥穩(wěn)定碎石振動攪拌技術(shù)的研究，確定施工的最佳水泥用量，提高基層的施工質(zhì)量，并且推動水泥穩(wěn)定碎石振動攪拌技術(shù)廣泛應(yīng)用。

3 振動攪拌工藝原理

水泥穩(wěn)定碎石振動攪拌裝置如圖1所示。

振動攪拌裝置是在普通強制式攪拌機上施加振動器，在對水泥穩(wěn)定碎石混合料進行強制攪拌的同時加以振動作用?；旌狭系念w粒處于振動狀態(tài)，混合料顆粒的運動速度增大，增加了物料顆粒間的相互碰撞的頻率，水泥漿及細集料就會均勻地附著于粗骨料表面，這不僅可以增加水泥水化反應(yīng)的進程，也可以改善水泥穩(wěn)定碎石的微觀結(jié)構(gòu)。如圖2所示。

4 振動攪拌關(guān)鍵技術(shù)操作

4.1 振動攪拌站安裝

振動攪拌站主要是對以下設(shè)備進行依次安裝：振動攪拌主機、水泥配料系統(tǒng)、皮帶輸送機、骨料儲料斗、骨料配料系統(tǒng)、水泥倉、螺旋輸送機、電氣部分。

4.2 振動攪拌站試機

在調(diào)試前進行準備工作，檢查各部分的緊固情況，檢查各部位潤滑情況，檢查各減速箱及電動滾筒油位是否在要求范圍內(nèi)等。然后對振動攪拌主機、原材料及混合料皮帶輸送機、粒料皮帶秤、粉料電子螺旋秤等進行單元調(diào)試。單元調(diào)試一切正常后進行空載試機，再進行負載試機，確定施工配合比后，先將水箱加滿水，水泥倉上好料，粒料在皮帶秤啟動后上料，將粒料用量輸入控制系統(tǒng)，調(diào)節(jié)好供水系統(tǒng)、水泥計量系統(tǒng)、粒料計量系統(tǒng)，然后手動單元負載試機后再整機負載試機。

4.3 混合料拌和

首先根據(jù)施工配合比對混合料級配范圍內(nèi)不同集料、水泥、水進行單獨計量，然后將計量好的各種物料通過輸送機和供水系統(tǒng)輸入振動攪拌主機內(nèi)，混合料在攪拌機內(nèi)得到充分強制攪拌及振動作用，拌和均勻后混合料從出料口出來通過皮帶輸送機輸送至成品料儲料斗內(nèi)，以備車輛裝載運至施工現(xiàn)場。

皮帶輸送機采用稱重傳感器對骨料進行連續(xù)稱量，稱重傳感器將稱量信號不斷反饋至電氣控制系統(tǒng)，電氣控制系統(tǒng)進而給對應(yīng)的配料倉底部卸料口的控制泵發(fā)出指令信號，實時對骨料實際輸送量進行調(diào)節(jié)。振動攪拌站工作如圖3所示。

5 試驗方法

5.1 水泥穩(wěn)定碎石級配范圍，如表1所示。

5.2 級配設(shè)計

采用1#（19～31.5）、2#（9.5～19）、3#（4.75～9.5）、4#（0～4.75）四種集料進行骨架密實型級配設(shè)計。如表2、表3所示。

5.3 確定最佳含水量和最大干密度

選擇水泥劑量為2.5%、3.0%、3.5%，分別測定各劑量條件下混合料的最佳含水率和最大干密度。確定混合料最大干密度采用重型擊實法，至少做最小、中間和最大三種不同水泥劑量混合料的擊實試驗。其他兩種劑量混合料的最佳含水量和最大干密度用內(nèi)插法確定，結(jié)果見表4。

5.4 無側(cè)限抗壓強度試驗

根據(jù)《公路路面基層施工技術(shù)細則》（JTG/T F20-2015）規(guī)定，本項目水泥穩(wěn)定碎石基層的7 d齡期無側(cè)限抗壓強度≥4.0～6.0 MPa，根據(jù)試驗確定的最佳含水率、最大干密度及壓實度要求，用靜壓法按壓實度（98%）成型標準試件，分別對不振動和振動攪拌進行試驗，兩種條件下每種水泥劑量均制作9個試件，在標準條件下養(yǎng)生6 d，浸水24 d后取出，進行無側(cè)限抗壓強度試驗，試驗結(jié)果見下頁表5、表6。

5.5 現(xiàn)場芯樣抗壓強度試驗

根據(jù)現(xiàn)場具體施工情況，分別對不振動和振動攪拌段落進行鉆芯取樣，兩種條件下每種水泥劑量均鉆取3個芯樣，并制作成標準試件，進行抗壓強度試驗。試驗結(jié)果見表7、表8。

根據(jù)以上的試驗結(jié)果可知，采用振動攪拌時，水泥劑量為3.0%，滿足設(shè)計要求;采用常規(guī)攪拌時，水泥劑量為3.5%，滿足設(shè)計要求。

5.6 推廣實施數(shù)據(jù)情況

6 主要研究成果

（1）減少水泥用量，節(jié)約生產(chǎn)成本

河池至百色高速公路土建工程№E合同段，水泥穩(wěn)定碎石基層采用振動攪拌施工工藝，完成28.4 km水泥穩(wěn)定碎石基層、底基層的施工。為滿足規(guī)范要求，不振動攪拌水泥用量底基層為3.5%，基層為4.5%;而采用振動攪拌技術(shù)，底基層水泥用量可調(diào)整為3.0%，基層為4.0%，同等條件下所需水泥用量可減少5%～10%。經(jīng)計算可得單幅路基每公里水泥穩(wěn)定碎石基層和底基層可以減少水泥用量約為72.7 t，按水泥價350元/t計算則可以節(jié)省2.5萬元/km（單幅）。

（2）改善混合料的綜合性能，提高工程質(zhì)量

水泥穩(wěn)定碎石底基層、基層采用振動攪拌施工工藝后，水泥顆粒分布更加均勻，水泥水化反應(yīng)速度更加快，增加了水泥和骨料間的粘結(jié)力，提高混合料的強度與均質(zhì)性，能夠解決因水泥穩(wěn)定碎石的水泥分布不均導(dǎo)致局部水泥含量高而產(chǎn)生裂紋的問題和局部水泥用量低而產(chǎn)生的抗載荷能力及水穩(wěn)定性降低、局部唧漿沉陷等問題。在運輸、攤鋪過程中混合料的離析程度顯著減小，碾壓壓實效果更好，工程質(zhì)量得到大幅提升。

（3）減少占地，適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境施工

傳統(tǒng)攪拌機為了保證攪拌質(zhì)量，一般采用增加攪拌筒的長度以提高攪拌的時間，但增加攪拌筒長度也相應(yīng)增加了機械成本。而振動攪拌無須增加攪拌長度就能使混合料攪拌更加均勻，同時對安裝場地的要求更低，占地較少，更有利于整體布局。

（4）減少路面病害的發(fā)生，具有良好的社會效益

水泥穩(wěn)定碎石振動攪拌可以減少水泥用量，減少能源的開采，降低對環(huán)境的污染。同時，減少了基層的開裂，減少反射裂縫的發(fā)生，減輕了瀝青路面早期損害程度，在一定程度上改善了道路的行車舒適性。公路的日常養(yǎng)護也因此大大減少，并減少了交通擁堵的發(fā)生率，有利于可持續(xù)發(fā)展，具有很好的社會效益。

7 結(jié)語

本文研究了水泥穩(wěn)定碎石振動攪拌技術(shù)在河池至百色高速公路№E合同段基層施工中的試驗及實際推廣應(yīng)用，從施工現(xiàn)場芯樣可以看出基層水泥穩(wěn)定碎石的完整性及均勻性都得到有效提升。振動技術(shù)提高了水泥利用率，在確?；鶎涌箟簭姸鹊那疤嵯驴梢赃m量減少水泥用量，使得本合同段基層質(zhì)量很大程度上得到良好提升，提高了路面使用的耐久性，而且降低了工程成本，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

參考文獻：

[1]廣西路建工程集團有限公司河池至百色高速公路№E合同段. 水泥穩(wěn)定碎石振動攪拌技術(shù)的研究及應(yīng)用技術(shù)總結(jié)報告[R]. 2019.

[2]JTG/T F20-2015，公路路面基層施工技術(shù)細則[S].

[3]張良奇，馮忠緒. 水泥穩(wěn)定碎石振動攪拌裝置的研制及工業(yè)試驗[J]. 廣西大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2015（5）：1 155-1 161.

[4]李 凱，張飛龍. 基于振動攪拌技術(shù)的水泥穩(wěn)定碎石基層性能研究[J]. 施工技術(shù)，2018，47（S4）：833-835.