水泥穩(wěn)定碎石基層振動(dòng)攪拌工藝的應(yīng)用

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)用效果的觀測與檢測評價(jià)，全面總結(jié)振動(dòng)攪拌工藝的優(yōu)勢，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 級配設(shè)計(jì)

為了有效控制混合料的級配，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，集料級配范圍要求及設(shè)計(jì)級配見表4。

表4 礦料級配設(shè)計(jì)結(jié)果

2 實(shí)施方案

2.1 對比方案

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)來對比評價(jià)振動(dòng)攪拌與普通攪拌工藝對水泥穩(wěn)定碎石性能的影響差異，并對比不同攪拌工藝的試驗(yàn)路彎沉?，F(xiàn)場試驗(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30t輪胎壓路機(jī)，2臺26t單鋼輪壓路機(jī)，1臺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)路檢測與分析

3.1 下基層檢測結(jié)果

養(yǎng)生7d后，對兩種攪拌工藝每個(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)路彎沉檢測結(jié)果

從表6下基層試驗(yàn)路芯樣強(qiáng)度測試結(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)路彎沉測試結(jié)果看到，在測試點(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)測試結(jié)果見表8，彎沉對比結(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)路彎沉檢測統(tǒng)計(jì)結(jié)果看到，在測試點(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)場試驗(yàn)路的實(shí)施，對比分析了振動(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。