水泥稳定碎石振动成型法试验及质量控制

【摘要】结合陕西省安康至平利高速公路路面2标水泥稳定碎石基层试验段的施工，振动成型法与传统方法的对比进行了较为详细的介绍，并对施工质量控制等进行了具体论述。本文第一作者为项目负责人，第二作者为试验负责人，该论文完成于2015年2月。

【关键词】水泥稳定碎石级配 振动成型 质量控制

一、前言

众所周知，对于水泥稳定碎石，其强度检测目前主要是通过摊铺现场取样制件、经标准养护后测定其无侧限抗压强度来实现，水泥稳定碎石基层的质量也主要是通过试件的强度来评定。因此，如何在室内制作标准试件，使其强度更准确地反映现场水泥稳定碎石基层的强度就显得非常重要。 本文从振动成型法设计方法的优势及施工工艺和质量控制几个方面，进行了详细阐述。

二、传统技术方法与振动型击实法的对比

1.传统技术方法在实践中存在的问题

目前的水泥稳定碎石设计施工技术仍停留在90年代初水平，已经跟不上交通发展和公路建设的需要——试验方法问题。

重型击实方法：建立在80年代末90年代初，适应了当时施工机械水平（8～12吨压路机）和交通状况；

静压成型法：试件与现场芯样工程性质相关性较差。

矿料级配：难以形成骨架密实结构，镜面现象严重，层间结合差；

设计施工过程：强调抗裂性，实际操作却忽略抗裂性要求。

现有压实设备下，无需对施工工艺严格控制也能达到较高的压实度。但正是在压实度容易达到的情况下，基层的压实反而被忽视。

2.振动成型法的研究及应用

以水泥稳定碎石这种具有代表性的半刚性基层材料进行振动压实试验研究，研究内容如下：

在满足强度标准前提下，提高材料抗裂性能。影响抗裂性能关键因素是水泥剂量，水泥剂量愈大，抗裂性能越差、强度越高。

在满足强度标准前提下，如何降低水泥剂量：

①高密度（平均为3.3%）：可提高强度33%，该措施也有利于抗裂性能；

②强嵌挤骨架密实级配：可提高强度11%，该措施也有利于抗裂性能。

加强施工控制，增强抗裂性能：

①尽量使施工接近于设计结果，加强检测；

②采取措施减少离析，确保工程质量均匀性；

③重视碾压与养生。

传统方法反映强度的准确率只有35.6%，不能有效的反映路面强度；振动成型法能更有效的反映施工现场的强度，准确率高达92.9%，更能有效控制施工的质量。

3.抗裂型级配

3.1级配范围

强嵌挤骨架密实型矿料级配

3.2集料特性

（1）19mm筛孔通过量决定了骨架嵌挤状况和抗离析性能，过少难以形成骨架结构，过多容易离析；

（2）4.75mm筛孔通过量决定了混合料密实程度和影响骨架结构，过少难以对粗集料骨架空隙充分填充而形成骨架孔隙结构，过多则容易撑开粗集料骨架而形成悬浮密实结构；

（3）0.075mm筛孔通过量影响压实基层毛细孔和施工性能，过少则粗集料表面水泥砂浆不足而导致水泥浆-集料界面存在薄弱面影响强度和抗裂性能，同时因为粗集料表面砂浆少、吸附力小而容易导致施工离析，过多则也会增加收缩裂缝和压实基层表面镜面现象。

3.3力学特性

（1）岩性

水泥稳定碎石初始强度与混合料最大干密度成正比。极限强度是混合料最大干密度乘幂函数。

（2）级配类型

初始抗压强度：骨架密实比悬浮密实级配水泥稳定碎石平均大13%。

极限抗压强度：平均大9%。

（3）压实度

每提高1%，水泥稳定碎石强度至少可提高11%。

（4）水泥剂量：

当水泥剂量≤3.0%时，水泥剂量增大1%，强度提高19%以上；

当水泥剂量≥4.0%时，水泥剂量增大1%，强度提高不超过13%；

当水泥剂量由5.0%提高到6.0%时，强度提高不超过6%。

（5）设计步骤

（A）确定各规格集料之间比例；

（B）确定不同水泥剂量混合料最大干密度和最佳含水量；

（C）制备试件，测试7d强度，确定水泥剂量。

配合比设计报告应包括：原材料检测结果、设计级配范围及级配曲线、最佳含水率和最佳干密度、水泥剂量、粉煤灰剂量，7d无侧限抗压强度，以及最大干密度确定方法和试件成型方法等内容。

三.施工过程的控制

1.矿料级配检测-级配控制方法

（1）每天开盘前，筛分原材料，合成矿料级配；

（2）开盘后，检测矿料级配是否符合合成级配，若符合可正式生产，不符合检查原因；

（3）中午做原材料筛分，重新合成矿料级配，以校验上午施工级配，并为下午做准备；

（4）收盘后，做原材料筛分，重新合成矿料级配，以校验下午施工级配，并为第二天施工做准备；

（5）装车时车辆应前后移动，分三次装料，减少粗细集料离析。不应超过水泥初凝时间，否则混合料應予以废弃。

2.为防止摊铺离析，应对摊铺机采取下列措施

（1）螺旋分料器不应安装在高位；

（2）螺旋分料器与前挡板刮板和熨平板之间间隙不应大于25cm；

（3）应采取措施降低前挡板刮板离地高度，如设塑料或橡胶挡板等；

（4）前挡板刮板两端安装塑料或橡胶挡板等，以防止两端混合料自由滚落。

3.水泥剂量检测

（1）现场取料，其级配很难与标准级配相吻合，而影响检测结果。

（2）4.75mm筛下料过多，则检测水泥剂量偏大；4.75mm筛下料过少，则检测水泥剂量偏少。

（3） EDTA标准滴定曲线的确定，统一采用4.75mm筛下料进行。

4.施工含水量的控制

（1）碾压含水量应控制在用振动法确定的最佳含水量附近，如图2所示。

（2）拌合含水量视气温、风等而作略微调整，建议不超过振动法含水量+0.5%。

（3）碾压过程中若集料有发白现象，严禁用洒水车洒水再碾压，以防止提浆。

图1：不同水泥剂量、不同含水量与干密度的关系图

5.压实的检测

（1）压实度检测效率低下，且为有损检测。

（2）严格控制碾压工艺和压实遍数。

（3）水准仪测量同点的压实前后标高，碾压前后标高差基本不变（高差不超1mm），再予以检测压实度。

6.养生

（1）碾压完毕且平整度、压实度、厚度等检查合格后，底基层表面应即刻覆盖透水无纺土工布并洒水养生。土工布之间搭接不小于50cm，两侧下搭不小于50cm。

（2）养生至少7d后方能铺筑上层，应始终保证底基层表面湿润。

（3）养生用洒水车应采用喷雾式喷头，严禁采用高压式喷管，以免破坏底基层结构，衡量养生效果的标准是以表面基本潮湿为准。

（4）土工布覆盖养生期间，应采取硬隔离措施封闭交通，除洒水车外严禁其他车辆通行。

（5）设专人负责养生工作，现场设置养生牌，并建立养生记录台账。

结束语

随着经济建设的不断发展，对公路的要求越来越高，施工质量的好坏关系到能否达到预期的目的，只有树立牢固质量意识，建立健全施工单位质量责任制，落实工程监理制，加强质量监督，严格按照设计图纸及有关规范的要求施工，不断总结经验，工程质量才有保证。