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        水泥穩(wěn)定碎石基層振動(dòng)攪拌工藝的應(yīng)用

        2020-07-03 05:46:48龍芳玲
        廣東公路交通 2020年3期
        關(guān)鍵詞:側(cè)限壓路機(jī)集料

        龍芳玲

        (廣東寧華高速公路有限公司,廣東 五華 514400)

        0 引言

        水泥穩(wěn)定碎石振動(dòng)攪拌工藝是對(duì)當(dāng)前靜力攪拌工藝的技術(shù)革新,其技術(shù)原理是在傳統(tǒng)靜力攪拌技術(shù)的基礎(chǔ)上,通過增加拌缸內(nèi)下臥軸的振動(dòng)作用,更大程度消除水泥漿與細(xì)集料的結(jié)團(tuán)現(xiàn)象,使混合料在宏觀上和微觀上更加均勻,以此提高水泥穩(wěn)定碎石混合料的拌和效果,從而提高水穩(wěn)半剛性基層的強(qiáng)度及均勻性、減少開裂,實(shí)現(xiàn)更加耐久的目的[1-2]。

        廣東興華高速公路建設(shè)項(xiàng)目水穩(wěn)碎石基層引進(jìn)了振動(dòng)攪拌工藝。為更深入地認(rèn)識(shí)和掌握振動(dòng)攪拌工藝的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)和技術(shù),提升效果,制定了不同技術(shù)方案的振動(dòng)攪拌水穩(wěn)碎石基層試驗(yàn)路,并與普通靜力攪拌雙拌缸效果進(jìn)行對(duì)比。通過本項(xiàng)目試驗(yàn)路方案的實(shí)施及應(yīng)用效果的觀測(cè)與檢測(cè)評(píng)價(jià),全面總結(jié)振動(dòng)攪拌工藝的優(yōu)勢(shì),為進(jìn)一步全面應(yīng)用積累技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。

        1 原材料及礦料級(jí)配

        1.1 原材料技術(shù)性能

        本次采用塔牌P.C 32.5R水泥,采用0~5mm、5~10mm、10~20mm以及20~25mm四擋集料,各原材料的技術(shù)性能檢測(cè)結(jié)果見表1~表3。

        表1 P.C 32.5R水泥技術(shù)指標(biāo)

        表2 粗集料技術(shù)指標(biāo)

        表3 細(xì)集料技術(shù)指標(biāo)

        1.2 級(jí)配設(shè)計(jì)

        為了有效控制混合料的級(jí)配,試驗(yàn)路水泥穩(wěn)定碎石集料規(guī)格分為四檔:0~5mm、5~10mm、10~20mm、20~25mm,集料最大粒徑不大于31.5mm,集料級(jí)配范圍要求及設(shè)計(jì)級(jí)配見表4。

        表4 礦料級(jí)配設(shè)計(jì)結(jié)果

        2 實(shí)施方案

        2.1 對(duì)比方案

        本次設(shè)計(jì)4.5%、5.0%、5.5%三個(gè)水泥用量,現(xiàn)場(chǎng)鋪筑試驗(yàn)路,采用7d、15d、21d及28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度及其變異系數(shù)來對(duì)比評(píng)價(jià)振動(dòng)攪拌與普通攪拌工藝對(duì)水泥穩(wěn)定碎石性能的影響差異,并對(duì)比不同攪拌工藝的試驗(yàn)路彎沉?,F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)路實(shí)施方案見表5。

        表5 試驗(yàn)路實(shí)施方案

        2.2 碾壓與養(yǎng)生工藝

        2.2.1 碾壓

        試驗(yàn)路遵循先輕后重、先慢后快、先靜后振、先底后高的碾壓原則,一次碾壓長度控制在50m左右。為確保碾壓效果,必須在混合料含水量等于或略高于最佳含水量時(shí)及時(shí)完成碾壓工作,個(gè)別含水量偏大處需稍涼后進(jìn)行碾壓,出現(xiàn)“彈簧”或松散需及時(shí)用合適、均勻的混合料換填后進(jìn)行碾壓[3-4]。

        為便于對(duì)比,兩種攪拌工藝的試驗(yàn)路采用相同的碾壓工藝。碾壓設(shè)備配置為:1臺(tái)30t輪胎壓路機(jī),2臺(tái)26t單鋼輪壓路機(jī),1臺(tái)13t雙鋼輪壓路機(jī)。設(shè)計(jì)的碾壓工藝為:26t單鋼輪壓路機(jī)弱振1遍+26t單鋼輪壓路機(jī)強(qiáng)振2遍+26t單鋼輪壓路機(jī)弱振1遍→30t輪胎壓路機(jī)靜壓1遍+13t雙鋼輪壓路機(jī)碾壓1遍光面,總共碾壓6遍。

        2.2.2 養(yǎng)生

        除了碾壓外,養(yǎng)生工藝也是影響水泥穩(wěn)定碎石強(qiáng)度的重要因素[4],本次試驗(yàn)路采用飽水復(fù)合土工布進(jìn)行養(yǎng)生。養(yǎng)生前,視作業(yè)面的濕潤情況確定是否需要補(bǔ)水再進(jìn)行養(yǎng)生;土工布覆蓋后兩邊必須包裹嚴(yán)實(shí),采用縱向連續(xù)壓土方式壓緊兩邊,表面縱向接縫采用透明膠帶粘貼并在其上壓物的方法進(jìn)行保護(hù)(縱向接縫搭接不少于30cm),總體要求包嚴(yán)壓緊。養(yǎng)生期間要求:養(yǎng)生時(shí)間為7d,期間要保持水穩(wěn)碎石表面濕潤狀態(tài)。養(yǎng)生期內(nèi)必須封閉交通,禁止任何車輛在養(yǎng)生路段內(nèi)行駛。

        3 試驗(yàn)路檢測(cè)與分析

        3.1 下基層檢測(cè)結(jié)果

        養(yǎng)生7d后,對(duì)兩種攪拌工藝每個(gè)水泥劑量的下基層試驗(yàn)路分別鉆取9個(gè)芯樣,并切割成尺寸為150mm×150mm的標(biāo)準(zhǔn)試件。測(cè)試7d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度及其變異系數(shù)結(jié)果見表6,彎沉對(duì)比結(jié)果見表7。同一攪拌工藝,4.5%、5.0%、5.5%三個(gè)水泥劑量的彎沉沒有明顯差異,結(jié)果處理時(shí)不區(qū)分水泥劑量。

        表6 下基層試驗(yàn)路芯樣7d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度與變異系數(shù)

        表7 下基層試驗(yàn)路彎沉檢測(cè)結(jié)果

        從表6下基層試驗(yàn)路芯樣強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果可見,相比普通攪拌工藝,振動(dòng)攪拌工藝三個(gè)水泥劑量試件的7d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度均有不同程度的提高,強(qiáng)度變異系數(shù)均有不同程度的降低,4.5%、5.0%、5.5%三個(gè)水泥劑量的強(qiáng)度分別提高了16.33%、12.50%、14.52%,變異系數(shù)分別降低了14.68%、18.80%、5.12%。

        從表7下基層試驗(yàn)路彎沉測(cè)試結(jié)果看到,在測(cè)試點(diǎn)接近的情況下,振動(dòng)攪拌水穩(wěn)下基層試驗(yàn)路的彎沉平均值及代表值均小于普通攪拌,其中彎沉平均值減小8.6%,代表值減小30.5%。

        3.2 上基層檢測(cè)結(jié)果

        兩種攪拌工藝不同水泥劑量的上基層試驗(yàn)路芯樣7d與28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度及變異系數(shù)測(cè)試結(jié)果見表8,彎沉對(duì)比結(jié)果見表9。

        表8 上基層試驗(yàn)路芯樣無側(cè)限抗壓強(qiáng)度與變異系數(shù)

        表9 上基層試驗(yàn)路彎沉檢測(cè)結(jié)果

        從表8上基層試驗(yàn)路芯樣強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)結(jié)果看到,振動(dòng)攪拌工藝芯樣的7d與28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度均顯著大于普通攪拌工藝,強(qiáng)度變異系數(shù)均明顯小于普通攪拌工藝。對(duì)于4.5%、5.0%、5.5%的7d強(qiáng)度,振動(dòng)攪拌工藝比普通攪拌工藝分別提高了36.96%、26.79%、45.76%,變異系數(shù)分別降低了1.52%、35.55%、26.62%;對(duì)于4.5%、5.0%、5.5%的28d強(qiáng)度,振動(dòng)攪拌工藝比普通攪拌工藝分別提高了54.90%、58.73%、58.67%,變異系數(shù)分別降低了5.92%、72.76%、69.41%。

        從表9上基層試驗(yàn)路彎沉檢測(cè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果看到,在測(cè)試點(diǎn)接近的情況下,振動(dòng)攪拌水穩(wěn)上基層試驗(yàn)路的彎沉平均值及代表值均小于普通攪拌工藝,其中彎沉平均值減小25.2%,代表值減小22.8%。

        3.3 分析

        從上述檢測(cè)結(jié)果看到,振動(dòng)攪拌工藝可顯著地提高水泥穩(wěn)定碎石的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度,并且大幅度降低強(qiáng)度變異系數(shù),改善了施工均勻性。由于強(qiáng)度和均勻性的改善,同時(shí)減小了水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)層的彎沉,有利于提高其整體承載力。

        究其原因,可以認(rèn)為[2,5]振動(dòng)攪拌比普通攪拌增加了下臥軸的持續(xù)振動(dòng)作用,通過振動(dòng)產(chǎn)生的沿?cái)嚢枞~片由內(nèi)向外不斷擴(kuò)散的能量波的作用,顯著改善了水泥穩(wěn)定碎石混合料拌和過程中的均勻性,有效地消除了水泥漿的結(jié)團(tuán)現(xiàn)象,提高了水泥的利用效率,從而達(dá)到提高強(qiáng)度和改善施工均勻性的目的。

        4 結(jié)論

        本文通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)路的實(shí)施,對(duì)比分析了振動(dòng)攪拌工藝的應(yīng)用效果,主要得到以下結(jié)論:

        (1)相比目前普遍采用的普通攪拌工藝,振動(dòng)攪拌工藝可顯著提高水泥穩(wěn)定碎石7d與28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度,并大幅降低強(qiáng)度變異系數(shù),對(duì)施工均勻性有較大的改善效果。

        (2)采用振動(dòng)攪拌工藝的試驗(yàn)路的彎沉平均值與代表值明顯小于采用普通攪拌工藝的試驗(yàn)路,表明振動(dòng)攪拌工藝可提高水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)層的承載力。

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