振动成型法在水泥稳定碎石基层施工中的运用

GXF360 2017-09-19

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振动成型法在水泥稳定碎石基层施工中的运用

吴帼

（湖南省农林工业勘察设计研究总院，湖南长沙 410007）

摘要：首先介绍了振动成型实验方法，随后分析了振动成型法的技术优势与水泥稳定碎石混合料参数。通过水泥稳定碎石底基层与基层碾压施工方案对比可以得出：高幅低频条件下碾压，对底基层与基层中下部压实效果较好；而低幅高频振动碾压影响深度较浅。当压实底基层与基层厚度较厚时应适当增加高幅低频条件下振压遍数。

关键词：振动成型法；水泥稳定碎石；基层

0 引言

水泥稳定碎石混合料主要由水泥、粉煤灰、稳定碎石、砂、石屑等材料构成，是半刚性路面的主要承重层。具有水稳性好、承载力高、刚度大、工程造价较低的优点[1]。振动成型法在机械振动击实作用下可以使混合料当中的粗细集料相互填充，粗细集料内骨架颗粒之间相互嵌挤，结合料与骨料间的黏结力增强，混合料内部形成了骨架密实型嵌挤结构，最终混合料表现出较高的承载抗压抗拉能力和稳定性，从而适当降低水泥剂量，在保证强度的前提下达到抗裂效果[2]。

1 振动成型实验方法介绍

实验室里的振动成型仪在进行水泥稳定碎石的振动成型实验时，其“振动成型仪—被压材料”的动态响应与施工现场水泥稳定碎石振动压实成型工程的“振动压路机－被压材料”的动态响应模型基本一致。泥稳定碎石混合料振动成型参数为：振动频率30Hz，偏心块夹角30°，激振力7612N，静面压力140kPa，振幅1.4mm，振动击实时间2min，振动成型时间以试件高度为准[3]。

2 振动成型法技术优势

室内采用振动法成型试件能够最大程度地模拟现场振动压路机和轮胎压路机对水泥稳定碎石基层的碾压工况，进而更加准确、有效地预测和控制现场施工碾压的质量。现场压实度的控制标准为振动击实密度，振动击实密度比重型击实密度高3%～4%，能够有效避免因室内成型方法与施工实际成型方式不符造成的压实度超标现象。水泥稳定碎石混合料的强度随着压实标准的提高而增强，最终实现其抗裂能力及抗疲劳性能的增强[4]。

3 材料要求

水泥稳定碎石底基层和基层碎石或砾石单个颗粒的最大粒径均不应超过31.5mm（方孔筛），一律采用规格料配制，不得使用0～30mm或0～20mm的级配碎石料。其压碎值不大于30%。所用碎石应符合表1的粒径组成要求。

表1 水泥稳定碎石混合料用集料规格

以下筛孔(mm)通过百分率(%) 31.5 26.5 19 9.5 4.75 2.36 0.6 0.075 10～25 100 90～100 0～15 0～5 10～20 100 90～100 0～15 0～5 5～10 100 70～90 5～25 0～5 0～5 100 90～100 65～85 25～55 0～10规格(mm)

水泥采用325、425号散装普通硅酸盐水泥、矿渣水泥和火山灰水泥。不得使用快硬、早强水泥以及受潮结块变质的水泥，水泥应满足表2的技术要求。

表2 水泥指标

3d强度（MPa）凝结时间抗压强度抗折强度初凝终凝325 ≥11.0(10.0) ≥2.5≥3h ≥6h 425 ≥16.0(15.0) ≥3.5水泥标号

4 水泥稳定碎石混合料参数

4.1 水泥稳定碎石混合料级配

水泥稳定碎石混合料强度的提高可以通过改善其混合料的级配实现，混合料级配调整得好可以最大限度提高其强度。工程实践表明，强度满足要求但级配不同的水泥稳定碎石混合料其抗裂能力有很大差别[5]。综合考虑混合料的强度及抗裂能力，选择接近规范中值及规范下限两种级配，级配形式见表3。

表3 水泥稳定碎石混合料级配表

筛孔尺寸（mm）31.5 26.5 19 9.5 4.75 2.36 0.6 0.075建议上限 100 100 85 59 41 27 16 5建议下限 100 90 75 47 29 17 8 0规范上限 100 100 89 67 49 35 22 7规范下限 100 90 72 47 29 17 8 0

4.2 最佳含水量和最大干密度的确定

按照设计集料级配的材料比例、最大干密度经验值，每份风干混料重量约8kg左右；共配料4～5份备用。选择5个（3%，4%，5%，6%，7%）水泥剂量分别进行振动击实和重型击实试验，确定不同水泥剂量下的最大干密度、最佳含水量。

4.3 无侧限抗压强度确定

按规定压实度分别计算不同水泥剂量试件应有的干密度。按最佳含水量和计算的干密度分别以振动成型法和静压法制备试件。试件在规定温度下保湿养生6d、浸水24h，

4.4 基层底基层配合比确定

按规定压实度（底基层97%、基层98%）分别计算不同水泥剂量试件应有的干密度。按最佳含水量和计算的干密度分别以振动击实法成型规定数量的试件。试件在规定温度下保湿养生6d、浸水24h，进行无侧限抗压强度试验，表4为水泥稳定碎石混合料抗压强度标准。

表4 水泥稳定碎石混合料抗压强度标准

公路等级层位二级和二级以下公路高速公路和一级公路基层（MPa） 2.5～3.0 3.0～5.0底基层（MPa） 1.5～2.0

5 水泥稳定碎石碾压施工

5.1 水泥稳定碎石底基层施工

水泥稳定碎石底基层施工对比两套方案，方案一选择1台YZ14单钢振前静后振碾压1遍+1台YZ18单钢振以高幅低频振压2遍+2台SWM220单钢以高幅低频振压2遍+1台XP260轮胎压路机碾压2遍收面；方案二选择1台YZ14单钢振前静后振碾压1遍+1台YZ18单钢振以高幅低频振压2遍+2台SWM220单钢振以低幅高频振压2遍+1台XP260轮胎压路机碾压2遍收面。

5.2 水泥稳定碎石基层施工工艺

水泥稳定碎石基层施工对比两套方案，方案一用1台YZ14单钢振前静后振碾压1遍+1台YZ18单钢以高幅低频振压2遍+2台SWM220单钢振以低幅高频振压2遍+1台XP260轮胎压路机碾压2遍收面；方案二用1台YZ14单钢振前静后振碾压1遍+1台YZ18（2遍）和1台SWM220（1遍）单钢振以高幅低频振压3遍+1台SWM220单钢振以低幅高频振压2遍+1台XP260轮胎压路机碾压2遍收面。

由水泥稳定碎石底基层与基层碾压施工方案对比可以得出：高幅低频条件下振压，影响深度较大，对底基层与基层中下部压实效果较好；而低幅高频振动碾压影响深度较浅，对进一步压密底基层与基层的整体压实度有利。当压实底基层与基层厚度较厚时应适当增加高幅低频条件下振压遍数，这将有利于改善结构层内部密实程度。