水泥穩定碎石基層振動成型法配比設計應用

劉明江

（武威公路管理局試驗檢測技術服務中心，甘肅 武威 733000）

水泥穩定碎石基層振動成型法配比設計應用

劉明江

（武威公路管理局試驗檢測技術服務中心，甘肅 武威 733000）

本文簡述了基層振動成型法和傳統靜壓法，在金昌至武威高速公路路面工程施工中的應用，主要對材料，配合比設計，施工工藝方面做了要求，取得了預期的效果有一定的借鑒價值。

水泥穩定碎石；振動成型法；施工應用

近年來，半剛性基層的應用及研究雖然取得了一定的成果，但半剛性基層瀝青路面路用性能并不是都達到了預期的效果。主要表現為存在收縮裂縫，當有水滲入后可能出現唧漿現象；當結構組合設計不合理或半剛性基層自身存在質量問題時，往往會發生結構性破壞。以上問題的存在并不表明半剛性基層路用性能差。但是，工程實踐中出現的一些問題卻反映出目前采用的半剛性基層混合料設計、評價指標及試驗方法等方面尚需進一步改進。在金昌至武威高速公路路面工程施工時，我負責試驗檢測及質量控制，當時就采用了振動法，進行水泥穩定碎石混合料配合比設計試驗與施工。以下將從原材料，混合料組成設計，試驗段及施工工藝方面應用進行闡述。

1 原材料要求

1.1 碎石

碎石的最大粒徑不應超過31.5mm；碎石的壓碎值應不大于30%；有機質含量不應超過2%；硫酸鹽不應超過0.25%。其顆粒組成滿足設計要求。同時，碎石的種類數量應與施工拌和樓的料倉數相匹配。在此使用三種規格的碎石，即10～30mm，5～10mm和0～5mm三種，其級配見表1。

表1 各種碎石通過率 單位：%

經檢測，各碎石級配符合要。集料壓碎值為10.5%，符合規范要求壓碎值不大于30%。

1.2 水洗砂

各項指標均符合施工規范要求。

1.3 水

一般飲用水，委托有關部門化驗鑒定合格。

1.4 水泥

普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥和火山灰質硅酸鹽水泥均適用。但不得使用快硬水泥、早強水泥以及已受潮變質的水泥。采用32.5的水泥。初凝時間大于3h，終凝時間大于6h。采用金泥牌PO.32.5級水泥，其主要指標見表2。

表2 水泥指標

2 混合料組成設計

水泥穩定級配碎石混合料的設計步驟均與其在 《公路路面基層施工技術規范》（JTJ034-2000）中相關規定基本一致。混合料級配采用養護研究院建議級配范圍。

2.1 混合料級配設計

混合料級配設計計算見表3。

表3 水泥碎石級配設計表

2.2 混合料最佳含水量、最大干密度的確定

分別對混合料進行振動擊實試驗和重型擊實試驗，確定混合料在振動擊實試驗方式和重型擊實試驗下的最佳含水量和最大干密度。見表4。

表4 水泥穩定碎石擊實結果

由表4結果可以看出，振動擊實最大干密度和重型擊實最大干密度關系為：

P振動擊實＝1.021P重型擊實

2.3 7d無測限抗壓強度試驗

試件成型方式： 在振動擊實試驗確定的各種混合料的最佳含水量與最大干密度下，分別由振動和靜壓成型試件，振動成型試件的壓實度為振動擊實試驗確定的各種混合料最大干密度的98%，靜壓成型試件的壓實度為振動擊實試驗確定的各種混合料最大干密度的98%。成型圓柱形試件，尺寸為15cm×150cm,按標準方法進行試驗，各種試件的7d無側限抗壓強度均為飽水強度。如下表5為7d無側限抗壓強度。

表5 7d無側限抗壓強度

2.4 水泥用量的確定

根據設計要求的強度標準3.8MPa，并結合混合料振動成型試件的強度，選定合適的結合料劑量為：3.5%；混合料比列：碎石（20～30）碎石：(5～10)：碎石(0～5)：砂＝21；43；21；15.施工過程中現場壓實度控制為振動擊實確定的最大干密度2.39g/cm3，最佳含水量5.2%，結合料劑量為：3.5%，廠拌加0.5%。

3 鋪筑試驗段

3.1 拌和樓的調試

通過對各料倉皮帶轉速的調節，使混合料級配最大限度與設計級配一致。

3.2 鋪筑試驗路應確定的項目

通過鋪筑無結合料的集料基層試驗段，確定以下主要項目：

1）用于施工的集料配合比例為試驗確定的比列。

2）材料的松鋪系數1.25。

3）確定標準施工方法。施工機械組合： 壓實度大于等于85的攤鋪機2臺（2臺攤鋪機的夯實力量和頻率必須保持一致）；機重16～22t、工作寬度190～220cm及振動頻率25～40Hz的振動壓路機2臺；18/21t三輪靜碾壓路機2臺。

施工工藝：振動壓路機不掛振穩壓1遍，振動壓路機掛振碾壓4遍，靜碾壓路機碾壓2遍。

4）確定每一作業段的合適長度。

3.3 試驗路質量控制的項目、頻率和質量標準

試驗路質量控制的項目、頻率和質量標準基本與《金昌至武威高速公路項目土建工程施工招標文件》中相關規定基本一致，須特別指出的是：

1）試驗路的壓實度100m每車道檢測10處。其檢測結果都大于等于98%。

2）水泥穩定級配碎石基層齡期7d應能取出完整的鉆件（鉆件尺寸Φ15）；試驗段表明5d鉆芯取樣，芯樣表面光滑，完整。

4 施工要求及工藝

振動擊實法試驗確定的水泥穩定級配碎石混合料的施工要求與其在《公路路面基層施工技術規范》（JTJ034-2000）中相關規定一致。

4.1 設備

拌和設備，采用強制式拌合機，每小時產量不小于500t。

攤鋪設備，振實度大于等于85的攤鋪機兩臺，要求兩臺的夯實力量及頻率必須保持一致，工作寬度滿足幅寬，雙機攤鋪寬度重疊20cm。上下層次之間的縱向攤鋪接縫必須錯開。

壓實機械，配備18～22t振動壓路機2～3臺，20～26t膠輪壓路機2臺，電夯機1臺。養生設備，灑水車2臺，土工布（一布一膜）按7天養生期所施工的路段長度確定。

4.2 準備下承層

下承層必須干凈，密實無松散，平整，濕潤。

4.3 拌和質量控制

配料必須準確，保證滿足級配要求，原材料規格質量穩定，上料均勻防止離析，料倉倉門開啟度、電機轉速必須經過“流量——轉速”曲線標定。

含水量，根據具體的天氣情況和各種原材料含水量的變化，及時調節拌和樓的加水量，以保證施工現場混合料的含水量接近或略大于振動擊實確定的最佳含水量，但不能過大或過小。

4.4 施工工藝

4.4.1 機械組合

攤鋪機2臺 （2臺攤鋪機的夯實力量和頻率必須保持一致）；機重22～22t、工作寬度190～220cm及振動頻率25～40Hz的振動壓路機2臺；18/21t輪胎壓路機2臺。

4.4.2 施工工藝

初步壓密階段。這個階段采用振動壓路機不掛振穩壓1遍，混和料鋪筑后要盡快完成初壓，以減緩混和料中水分的散失。混和料的密度將由鋪平時的自然密度過渡到一種重力靜止密度。此時集料接觸形成一種不穩定的骨架，分布在集料間隙中的結合料由自然狀態過渡到被擠壓狀態。

成型壓密階段。此階段采用振動壓路機低頻、高幅的掛振碾壓方式碾壓2遍。在壓路機的反復碾壓作用下集料互相接觸形成自然排列狀態骨架。分布在集料空隙中的結合料原地壓密。

液化超強壓實。這一階段宜采用振動壓路機高頻、低幅的振動掛振碾壓方式碾壓1～2遍。在振動壓路機的往復振動作用下壓密的水泥穩定碎石或二灰穩定碎石有液化現象，結合料與集料表面會聚有析出的漿體，集料空隙中多余的結合料會呈現出再分布的跡象。已經形成自然松排狀態的集料骨架會因為液化現象提供的潤滑條件而克服集料摩阻力再緊靠排列，而形成嵌入式骨架。

封閉碾壓。這一階段采用膠輪靜碾壓路機碾壓1～2遍。一是對振動碾壓后基層表面個別活動的集料再做一次就位性碾壓，二是將已經壓實的基層表面再做一次提漿封閉，避免水分散失，封閉碾壓可以作為一個整形、處理局部小缺陷的工序。

當然，施工設備不盡相同，現場具體的施工工藝也會有較大差異，因此在正式大面積施工作業前，要鋪筑一定長度的試驗段以確定其相應的合理、有效的施工工藝。

5 質量控制

級配必須嚴格控制在養護研究院設計的范圍內；振動擊實法試驗確定的水泥穩定級配碎石混合料的質量檢查項目及其要求與《金昌至武威高速公路項目土建工程施工招標文件》中相關規定基本一致，不同之處在于：以振動擊實試驗確定的最大干密度作為現場壓實度檢測的標準。強度控制，是在振動擊實試驗確定的水泥穩定碎石混合料的最佳含水量與最大干密度下，室內靜壓成型圓柱形試件，靜壓成型試件的壓實度為振動擊實試驗確定的各種混合料最大干密度的 96%～98%，尺寸為Φ15cm×15cm。按試驗標準方法進行了試驗。

6 結論

經過振動成型法配合比設計及施工實踐，總結出振動成型法主要優點是：采用振動成型半剛性基層混合料，模擬現場施工碾壓工藝；基層混合料的級配采用細集料用量少的優化級配；減少水泥用量；低劑量水泥能大大減少裂縫的產生；振動成型的試件空間結構排列合理，密度大、強度高、孔隙率小、吸水率低、干縮系數小。但要求施工水平較高。因此，采用振動法進行水泥穩定碎石混合料配合比設計優化，可充分發揮半剛性基層的優勢，提高路面的使用性能。

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圖12 水煮前常溫浸泡時間對鎖陽多糖得率的影響

圖13 水煮前常溫浸泡時間對鎖陽多糖含量的影響

而采用不同的蒸煮時間比提取，鎖陽多糖粗品中多糖含量隨蒸煮時間比的增加而降低，但其最低值仍高于“先泡后煮”的最高值。

3 結論

通過實驗表明：“先泡后煮”和“先蒸后煮”2種鎖陽提取工藝相比較，選定合適的工藝操作參數，雖然鎖陽多糖粗品得率基本相等，但采用“先蒸后煮” 提取工藝，鎖陽多糖粗品中的多糖含量可提高7%以上，“先蒸后煮”優于“先泡后煮”提取工藝。

參考文獻：

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U416.213