振動攪拌技術在路面水穩基層施工中的應用

毛文杰

（浙江交工集團股份有限公司路面工程分公司，浙江 杭州 310000）

為了維持路面結構的基本穩定性，需要能夠擁有一個主要的承重層來承載主要的壓力，半剛性基層在這個方面存在著很大的優勢，但是卻可能會導致易變形和易干縮，甚至是產生路面裂縫等多種問題。而水泥穩定碎石混合料作為一種最基本的效果良好的半剛性基層建設的原材料，在應用過程當中也存在著更多的問題導致基層建設質量不過關。但是振動攪拌技術突破了傳統攪拌技術的局限，在基層材料方面有更加突出的穩定性，能夠在將來大量地減少路面裂縫的危害。

1 振動攪拌技術的基本內容分析

1.1 振動攪拌技術的發展經歷

在20 世紀30 年代，著名科學家就已經在研究當中發現了水泥混凝土當中的曲線，利用傳統的攪拌方式在進行檢驗和微觀檢查的過程當中完成均勻攪拌混凝土，出現顆粒凝聚和下沉下降的情況，造成水泥水化的程度達不到施工標準，不能夠充分地利用其原材料，并且還對所制成的混凝土的堅硬程度產生不利的影響。于是西方各國以及蘇聯相繼開展了對振動攪拌技術的詳細研究，并且由蘇聯為主要代表，研究出了可貴的實驗成果。蘇聯通過自己的研究成果，研制出了振動螺旋式攪拌機，此機器在拌制水泥混凝土以及其他復合型材料的過程中，在各個方面的質量檢驗方面都比普通攪拌方式制作出的復合型材料質量要更加地具有優勢。但是由于科學技術發展的時代局限性，對于機器的合理應用還處于初步的摸索階段，機器存在一定的應用局限性，因此，對于混凝土的研究和應用還是不夠深入，尚未實現大規模的工業化應用，僅僅處于實驗室的實驗階段，有待推廣，蘇聯在這一方面的研究成果基本上代表了國際上對振動攪拌技術的研究。比起國際在振動攪拌技術應用方面長時間的研究成果，國內對這方面的研究在20 世紀90 年代剛剛起步，但是經歷了二三十年的不斷艱難的摸索，我國科學家克服了大量的技術難題，并且研制出了第一臺混凝土振動攪拌工業化機器設備，極大地推動了工業化應用的步伐。

1.2 振動攪拌技術的工作原理

將水泥穩定碎石混合料進行充分攪拌，然后再充分攪拌的基礎上配合振動，這樣一來可有效地防止混合顆粒出現團聚的現象，從而有效地保證粒徑大小不一的顆粒可以進行均勻地分布，并且具有一定的彌散性[1]。振動攪拌技術的工作原理是在攪拌機當中設置激振器，并且通過安裝傳動裝置來發揮振動作用，這樣就能夠在攪拌水泥穩定碎石混合料的過程當中確保每一個顆粒都能夠受到均勻的振動。在強力的振動過程當中，顆粒的運動速度提升，互相之間進行強烈的碰撞，在強烈的碰撞作用下，出現均勻的分布狀態，從而使得水泥水化反應能夠改變水泥穩定碎石內部的微觀結構[2]。振動攪拌從而使得顆粒均勻分布，水泥水化充分，在耐用性和防裂性等多個方面都有很突出的作用。

1.3 振動攪拌技術的積極影響

只有確保混合料中的不同顆粒直徑大小的水泥穩定碎石能夠均勻地分布，才能夠確保微觀結構的穩定。從利用攪拌機的角度來說，運用傳統攪拌技術往往很難實現微觀結構的穩定和均勻性。通過對比可以發現利用相同的配比比例所攪拌形成的水泥穩定材料，在顯微鏡下發現了兩者之間的明顯區別[3]。可以發現應用了振動攪拌機所攪拌的水泥材料的顆粒可以出現十分完美均勻分布的狀態，并且確保微觀結構的致密性和均勻性。材料離析的情況是影響施工質量的主要原因，通過振動攪拌可以有效地避免這種情況的發生，在經過振動攪拌之后，在37 毫米以上的水泥材料能夠處于一個均勻分布的狀態，同時不會輕易地出現離析現象。在路面基層經過碾壓過后，顆粒也能夠處于均勻的狀態，確保路面整體的平整和結實[4]。利用傳統攪拌技術進行混合料的攪拌，有可能在后續的混合料攤鋪和碾壓的工序當中，出現難以壓實的問題，這樣就會導致路面基層的穩定性得不到保障。但是振動攪拌能夠有效地解決這方面的問題，混合料得到充分的壓實的同時，還能夠呈現出上下均勻分布的完整狀態。

2 振動攪拌技術的應用工序分析

通過在實際的工程施工體系當中的應用效果分析，我們可以得知，振動攪拌技術可以大幅度地提升施工效率，促進施工水平的優化，同時有利于工程質量的維護，這也就要求我們需要按照適當的工序來進行技術應用，才能發揮出更加良好的效果。

第一，需要根據工程施工的實際要求和實驗室的主要研究成果，來進行合理的參數分析，并且在振動攪拌設備當中設置合理的參數，從而更好地控制技術的應用效果和水平發揮。

第二，根據設備運行的主要情況來不斷地適當調整參數，完成試點取樣，并且將樣品進行詳細的對比和分析，為后續其他的施工提供信息參考[5]。

第三，利用振動攪拌機進行拌制混合料的過程當中，要不定時地進行機器的移動，能夠有效地減少離析問題發生。但是對于外界環境因素也需要進行合理的管控，特別是高溫和大風環境，則需要對攪拌機進行覆蓋處理，來確保在運輸過程中不會過多地受到外界因素的影響。之后，通過合理的管控設備設置的基礎參數，合理地控制攤鋪速度，確保混合料可以做到勻速地處理，并且保證攤鋪的連續性。在攤鋪的過程當中，要同時保障振動器能夠正常運行。攪拌設備和壓實工具之間要能夠相互配合，才能夠更好地確保工作流程正常進行，同時有效地提高工作效率，壓實效果能夠得以保障，讓工程的基礎施工效果可以得到優化。壓路機的碾壓基本上要重復幾遍，在第一次碾壓的過程當中，要將碾壓速度控制在每分鐘28 米，在第二次以及之后的碾壓過程中，碾壓速度可以適當地提升，將其控制在每分鐘30 米或者是36 米。

第四，有效地進行覆蓋處理，并且保障施工環境的基本溫度，及時進行灑水處理，確保處于一個濕潤的狀態[6]。

3 振動攪拌技術對水泥穩定碎石的影響分析

3.1 水泥穩定碎石結構成分

水泥穩定碎石的攪拌過程當中，水泥和水之間發生一定的化學反應，硅酸鈣、鋁酸鈣水化物作為水泥穩定碎石結構中的主要成分，通過化學反應形成水泥石。而其他的骨料與水泥石之間會出現明顯的過渡層界面，在過渡層當中的主要成分主要是水泥充分水化之后的漿體，與水泥石有著本質結構的不同，被視為一個單獨的存在。通過對水泥穩定碎石結構成分的分析，我們可以發現，對穩定性和強度產生影響的主要因素在于骨料以及水泥石還有過渡層界面中的漿體。

3.2 強度

強度是導致出現裂縫的主要因素之一，對于許多基礎性結構材料來說，強度不足就非常容易出現裂縫的現象。水泥穩定碎石材料本身就已經存在一些小的縫隙，因此強度的變化不僅會導致出現裂縫，而引發強度變化的主要應力也可以被視為破壞水泥穩定碎石強度的主要應力。水泥穩定碎石結構成分當中的過渡層界面的強度，也直接決定了水泥穩定碎石的強度，因此過渡層界面強度的強化是有效提高水泥穩定碎石強度的關鍵所在。通過振動攪拌的工具可以充分地使水泥穩定碎石受到振動作用的積極影響，骨料與過渡區之間出現水膜破裂，大大地增加水磨的表面積，讓本來處于團聚狀態的顆粒出現均勻地分布，從而提升進行水化反應的水泥量[7]。但是在振動作用的影響下，水泥石與過渡區界面的水灰比出現大幅度的下降，大孔隙的數量大大減少，大氣孔出現破裂，并且形成了大量的微小氣泡，這樣一來，也能夠有效地提升水泥穩定碎石的強度。骨料表面的泥水清除之后，骨料和水泥漿體之間出現強烈的化學反應，這樣一來也能夠使得過渡區的強度得到有效的提升，從而對水泥穩定碎石強度提供保障。

3.3 抗裂性

造成路面基層裂縫現象的主要因素有以下幾種：首先是因為水泥含量過度；其次是因為混合料的振動攪拌混合沒有做到充分并且均勻分布；再次是由于細集料的表面積沒有得到控制，面積過大；最后是因為周邊環境以及溫度的變化影響。水泥穩定碎石基層出現裂縫是可以通過振動攪拌來減少的，這是因為振動攪拌可以有效地減少對水泥量的需求，但是卻不會影響強度數值，這樣一來水泥石彈性和收縮被壓制，對于用水的需求也將減少，混合料拌制完成以后，減少含水量，但不會出現水分減少而造成干縮。當然振動攪拌還能夠清除骨料上的灰塵，充分混合均勻骨料和水泥漿液，骨料的表面不會出現大量的露白現象，也就有效地防止了骨料表面裂縫的概率。振動攪拌是使得團聚水泥顆粒重新均勻分布的有效手段，水泥顆粒之間分散開來，更加便于進行水化反應，讓水泥產物可以充分地自由生長，也不會出現過于集中的壓應力而導致裂縫。顆粒之間在振動攪拌的過程中完成了強烈的碰撞，避免離析現象對路面基層穩定產生影響。

4 振動攪拌技術應用效果分析

應用振動攪拌技術的優勢非常明顯，不僅是施工效率提升這一主要方面，還有施工質量管理方面也有很突出的幫助，使得公路工程施工更加的順利。應用振動攪拌技術可以精準地控制水泥用量，在路面基層施工過程中設計水泥摻量可以根據具體的基礎參數進行，也可以更加方便進行實驗室取樣測試。經過實驗室詳細的研究，通過振動攪拌之后的混合料混合程度更加均勻，并且整體數值波動不明顯，較趨于平穩，為后續施工提供了全面的保障，優化升級管理效果，讓施工水平大幅度上升。

在針對混合料拌制效果進行分析的過程中，也可以通過進行分析對比來收集和了解振動攪拌技術的應用優勢，通過實驗室實驗數據比對和基于基礎性能參數進行判定，能夠從根本上得出具體的應用數據，而且有事實保障。利用普通的攪拌機進行施工，混合料在拌制過程中不能夠擁有良好的攤鋪效果，骨料出現不均勻地分布狀況，如果嚴重還有可能出現骨料大幅度聚集，這樣一來工程項目整體質量的管理水平就達不到精細化管理的基本要求，而且攤鋪工作的效率和效果也會因此受到影響，留下比較嚴重的安全隱患，很容易導致后期路面基層的裂縫問題。但是在振動攪拌機內，就可以實現均勻的混合骨料，粗細形狀不一以及顆粒粒徑不一的骨料可以均勻的附著，有效地推進后續的多種工序的進行，幫助提高攤鋪工作的質量，創造可觀的經濟價值。

在比對了多種技術應用效果之后，可以發現振動攪拌技術在處理水泥穩定碎石方面有著最佳的效果，這是因為能夠使得細集料呈現彌散性并且有規律的、均勻的分布和附著在粗集料和骨料的周圍，這樣一來骨料之間的摩擦力減少，水泥穩定碎石結構的穩定性得到科學的保障，幫助后續的攤鋪以及壓實工作的正常開展，提高壓實的效率，并且也能夠更好地維護水泥穩定碎石結構的剛度和強度等基礎性能參數不會受到大幅度的影響，甚至是得到優化升級，減少材料的損失，提高材料的應用效率，為后續施工管理提供堅實的基礎，同時也使得振動攪拌技術的應用范圍進一步擴張。

5 結語

半剛性基層路面已經在我國有著長時間的應用基礎和實踐研究，水泥穩定碎石的廣泛應用，絕不是一時的考慮，而是長期的積累選擇，可以不斷地提升路面基層的質量和穩定性。但是早期存在的一些路面危害問題，在目前還是存在，特別是裂縫問題一直以來都是行業整頓的重點。振動攪拌技術在此背景下的應用，使得混合料得到了充分的攪拌，有效提升攪拌階段的質量，并且在技術應用的前景發展方面，也有很突出的表現，在振動攪拌技術的應用方面還有很長的路要走。