水泥穩(wěn)定碎石混合料不同拌和方式質(zhì)量變異性分析

張亞剛 楊萬紅 蘇 潤

(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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水泥穩(wěn)定碎石混合料不同拌和方式質(zhì)量變異性分析

張亞剛1楊萬紅2蘇 潤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)

通過收集分析白明高速路面五標(biāo)振動拌和與普通拌和兩種拌和方式下水泥穩(wěn)定碎石混合料礦料級配、水泥劑量及含水量的檢測數(shù)據(jù)，分析了振動拌和拌制混合料的質(zhì)量變異性，結(jié)果表明：應(yīng)用振動拌和拌制水泥穩(wěn)定碎石混合料變異性要小于普通拌和。

水泥穩(wěn)定碎石基層，含水量，酒精燃燒法，礦料級配

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)量過程控制相關(guān)。其中拌和的不均勻性導(dǎo)致混合料局部或整體水泥用量過大是裂縫產(chǎn)生的重要原因。

傳統(tǒng)的拌和方式下拌缸攪拌時間在10 s以內(nèi)，很難使水泥、水與集料充分接觸，個別骨料存在“干燥露白”現(xiàn)象。由兩個單拌缸串聯(lián)而成的雙拌缸攪拌系統(tǒng)其攪拌時間在15 s以內(nèi)，雖然其攪拌時間有所延長，但只是單純的軸向攪拌。以上兩種攪拌系統(tǒng)都不能使水泥、水與集料充分彌散，細(xì)集料不能均勻地將粗集料包裹，而水與集料的不充分接觸在一定程度上造成了水泥的水化不充分。為了保證水泥穩(wěn)定碎石混合料強(qiáng)度只能提高水泥劑量，從而增加了水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫的數(shù)量，影響了水泥穩(wěn)定碎石基層的耐久性。針對這一問題，振動拌和技術(shù)應(yīng)用而生。振動拌和技術(shù)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。

白明高速為G7京新高速甘肅段，是新疆東進(jìn)內(nèi)蒙、北京等地的一條重要通道。主線起點(diǎn)為內(nèi)蒙與甘肅交界的白疙瘩，終點(diǎn)順接新疆境內(nèi)路線。白明路面五標(biāo)在水泥穩(wěn)定碎石基層施工中采用振動拌和與雙拌缸拌和兩種生產(chǎn)方式，本文收集了兩種拌和方式下水泥穩(wěn)定碎石混合料礦料級配、水泥劑量及含水量的檢測數(shù)據(jù)，分析了拌和質(zhì)量的變異性。

1 礦料級配變異性分析

通過連續(xù)收集振動拌和礦料級配檢測數(shù)據(jù)39組，普通拌和礦料級配檢測數(shù)據(jù)36組。分別計算其均值、標(biāo)準(zhǔn)差及變異系數(shù)，結(jié)果見表1。兩種拌和方式下粗集料表面形態(tài)如圖1所示。

從表1以及圖1可以看出，兩種拌和方式下隨著篩孔尺寸的減小，水泥穩(wěn)定碎石混合料變異系數(shù)逐漸增大，標(biāo)準(zhǔn)差先增大后減小。這主要是由于隨著篩孔尺寸減小，水泥穩(wěn)定碎石混合料的通過率逐漸減小。比較分析振動拌和與普通拌和兩種拌和方式，振動拌和的水泥穩(wěn)定碎石混合料的標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)要小于普通拌和。結(jié)合圖1可以看出這主要是由于振動拌和的水泥穩(wěn)定碎石混合料細(xì)集料能夠均勻分散至粗集料，從而保證了拌和質(zhì)量的均勻性，降低了變異性。

表1 不同拌和方式下礦料級配變異性

2 水泥劑量變異性分析

通過連續(xù)收集兩種拌和方式下水泥劑量檢測數(shù)據(jù)88組，計算標(biāo)準(zhǔn)方差和極差，詳見表2。繪制兩種拌和方式下的正態(tài)分布圖如圖2所示。

從表2和圖2可以看出，兩種拌和方式下，水泥劑量檢測數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布，可以應(yīng)用正態(tài)分布曲線進(jìn)行變異性分析。振動拌和較普通拌和曲線窄而陡，說明振動拌和方式下水泥劑量穩(wěn)定且聚集在設(shè)計水泥劑量附近，變異性較小。

表2 不同拌和方式下的水泥劑量計算結(jié)果

3 含水量變異性

采用酒精燃燒法對振動拌和及普通拌和作用下混合料的現(xiàn)場含水量進(jìn)行檢測，對比分析兩種拌和方式下混合料含水量狀況。通過連續(xù)收集兩種拌和方式下含水量檢測數(shù)據(jù)88組，計算標(biāo)準(zhǔn)方差和極差，詳見表3。繪制兩種拌和方式下的正態(tài)分布圖如圖3所示。

從表3和圖3可以看出，兩種拌和方式下，含水量檢測數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布，可以應(yīng)用正態(tài)分布曲線進(jìn)行變異性分析。振動拌和作用下含水量比較穩(wěn)定且都在設(shè)計含水量5%附近波動。

綜合分析兩種不同拌和方式下礦料級配、水泥劑量、含水量三種檢測指標(biāo)，振動拌和作用下的礦料級配、水泥劑量、含水量變異性都要小于普通拌和。主要是由于振動拌和相對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3 不同拌和方式下含水量計算結(jié)果

4 結(jié)語

通過收集分析白明高速路面五標(biāo)振動拌和和普通拌和兩種拌和方式下水泥穩(wěn)定碎石混合料礦料級配、水泥劑量及含水量的檢測數(shù)據(jù)，得到以下主要結(jié)論：

1)兩種拌和方式下隨著篩孔尺寸的減小，水泥穩(wěn)定碎石混合料變異系數(shù)逐漸增大，這主要是由于隨著篩孔尺寸減小，水泥穩(wěn)定碎石混合料的通過率逐漸減小。標(biāo)準(zhǔn)差呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，主要是由于水泥穩(wěn)定碎石混合料自身存在的變異性。比較分析振動拌和與普通拌和兩種拌和方式，振動拌和拌制的水泥穩(wěn)定碎石混合料的礦料級配標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)要小于普通拌和。

2)水泥穩(wěn)定碎石混合料的水泥劑量和含水量檢測數(shù)據(jù)均服從正態(tài)分布，結(jié)合礦料級配變異性來看，應(yīng)用振動拌和拌制水泥穩(wěn)定碎石混合料變異性要小于普通拌和。

[1] JTG/T F20—2005，公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則[S].

[2] 馮忠緒.節(jié)約型攪拌技術(shù)的研究[A].陜西省機(jī)械工程學(xué)會第九次代表大會會議論文集[C].2009:11.

[3] 馮忠緒.振動攪拌理論及其裝置的研究[D].西安:西安公路交通大學(xué),1998.

[4] 羨蓓蓓.水泥穩(wěn)定碎石基層施工質(zhì)量變異性研究[D].西安：長安大學(xué)，2006.

[5] JTG E51—2009,公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程[S].

Analysis on quality variation of different mixing methods of cement stabilized macadam mixture

Zhang Yagang1Yang Wanhong2Su Run2

(1.Gansu Road and Bridge Third Highway Engineering Limited Liability Company, Lanzhou 730030, China;2.Gansu Pavement Engineering Research Center, Lanzhou 730020, China)

Through the collection and analysis on the cement stabilized macadam mixture mineral grading, cement dosage and water content detection data of Baiming highway pavement under five standard vibration mixing and ordinary mixing two mixing ways, analyzed the quality variability of vibration mixing precast mixing mixture. The result shows that: the variability application of vibration mixing precast mixing cement stabilized macadam mixture was smaller than ordinary mixing.

cement stabilized macadam base, water content, alcohol combustion method, mineral grading

1009-6825(2017)16-0151-02

2017-03-10

張亞剛(1983- )，男，工程師

U415

A