振動拌和在戈壁地區寬幅超厚水泥穩定碎石中的應用

張亞剛 楊萬紅 蘇 潤

(1.甘肅路橋第三公路工程有限責任公司，甘肅 蘭州 730030； 2.甘肅省道面工程技術研究中心，甘肅 蘭州 730020)

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振動拌和在戈壁地區寬幅超厚水泥穩定碎石中的應用

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任公司，甘肅 蘭州 730030； 2.甘肅省道面工程技術研究中心，甘肅 蘭州 730020)

介紹了振動拌和在戈壁地區寬幅超厚水泥穩定碎石中的實踐應用，總結了施工工藝，并從無側限抗壓強度、拌和質量變異性、裂縫數量三方面，對振動拌和在戈壁地區寬幅超厚水泥穩定碎石中的應用效果進行了評價，為今后的應用提供了理論依據和技術參考。

寬幅超厚一次成型，戈壁地區，振動拌和，水泥穩定碎石

0 引言

水泥穩定碎石基層裂縫是影響水泥穩定碎石基層瀝青路面耐久性的重要因素。減少水泥穩定碎石基層裂縫數量或減緩裂縫產生的時間是保證水泥穩定碎石基層瀝青路面耐久性的關鍵。水泥穩定碎石基層裂縫的產生除了與材料自身特性相關外，還與其施工工藝、質量過程控制相關。其中拌和的不均性導致混合料局部或整體水泥用量過大，分層施工的方式將基層由整體受力變為分層受力，導致層間產生彎拉應力都是裂縫產生的重要原因。

G7京新高速甘肅段白明路面五標地處甘肅省河西戈壁地區，為國家級極旱荒漠自然保護區。該區域干旱少雨、晝夜溫差大、水資源匱乏，這就對水泥穩定碎石基層鋪筑質量控制尤其是裂縫控制提出了更高的要求。為了有效減少水泥穩定碎石基層裂縫數量或減緩裂縫產生的時間，白明路面五標應用振動拌和與超厚寬幅一次成型施工技術進行了水泥穩定碎石基層的鋪筑。

1 振動拌和與寬幅超厚一次成型技術簡介

1.1 振動拌和

振動拌和是指水泥穩定碎石混合料在攪拌葉片的作用下以左右螺旋線為運動軌跡，同時作圓周方向的拋灑、剪切運動并沿軸向向出料口移動。在移動的過程中，通過強制拌和產生的高頻振動作用，使物料處于震顫狀態，加強了粉料與水的彌散，加快了水與水泥的水化反應速度，粗、細集料及水化產物三者頻繁碰撞凈化了骨料表面，使粗骨料被細集料及水泥的水化產物緊密包裹，從而提高了拌和均勻性。另外振動拌和作用能使水泥充分彌散，水化反應得到徹底進行，降低了水泥劑量卻不影響水泥穩定碎石基層的強度。

1.2 寬幅超厚一次成型

寬幅超厚一次成型技術是指將大于20 cm基層或底基層采用全斷面全厚度一次性攤鋪和碾壓成型的施工技術，能夠解決傳統分層鋪筑分層受力的問題，從而減小水泥穩定碎石基層層間彎拉應力，提高基層的整體穩定性，減少裂縫數量。

2 振動拌和與寬幅超厚技術在水泥穩定碎石基層中的應用

2.1 工程簡介

白明高速公路是G7京新高速甘肅段，主線起點為內蒙古與甘肅省交界的白疙瘩，終點順接新疆境內，路線全長26.988 km。項目地處喀爾里克山脈東延部分和甘肅北山山脈的馬鬃山山地與河西走廊帶北部戈壁連接區，呈典型的荒漠景觀和干旱的準平原地形。該區氣候為溫帶干旱氣候區，降水量小，蒸發量大，風多且大，年平均降水量僅有76 mm，年平均蒸發量高達3 300 mm；年平均氣溫3.9 ℃～9.3 ℃，1月份平均氣溫-11.9 ℃，極端低溫-31.6 ℃。水泥穩定碎石底基層和基層主要工程量為32 cm厚水泥穩定碎石底基層766 539 m2，20 cm厚水泥穩定碎石基層743 411 m2。

2.2 施工機械配置

為了進行振動拌和與普通拌和兩種拌合方式拌和效果評價，設置兩個穩拌場，分別安裝了振動攪拌穩定土拌和機和雙拌缸穩定土拌和機，施工機械配置表見表1。

表1 施工機械配置表

2.3 施工工藝

2.3.1 拌和

1)水穩拌和站標定：正式開工前應對拌和設備進行調試和標定，確定生產參數。2)振動拌和：采用振動拌和設備對水泥穩定碎石混合料進行拌和。拌缸長度不小于3.4 m。拌和實際產量應不超過額定產量的85%，并保證實際出料能力應超過實際攤鋪能力的10%～15%。拌和前應檢查集料的含水率，計算當天的施工配合比。在拌和過程中，應實時監測各個料倉的生產計量。

2.3.2 運輸和攤鋪

振動拌和與寬幅超厚一次成型水泥穩定碎石基層混合料的運輸及攤鋪工藝與普通厚度的水泥穩定碎石基層基本相同。

2.3.3 碾壓

初壓：13 t雙鋼輪振動壓路機采用前靜后振的方式進行碾壓，速度宜為1.5 km/h～3 km/h。

復壓：1)32 t單鋼輪振動壓路機高幅低頻碾壓兩遍，中間穿插30 t膠輪跟進霧化補水碾壓；2)26 t單鋼輪壓路機前振后靜碾壓一遍，30 t膠輪壓路機霧化補水緊跟碾壓；3)32 t單鋼輪壓路機前振后靜，30 t膠輪壓路機霧化補水緊跟碾壓；4)26 t單鋼輪壓路機前振后靜碾壓一遍，30 t膠輪壓路機霧化補水緊跟碾壓。

終壓：13 t雙鋼輪壓路機扇形收面碾壓，達到密實無輪跡為止。

2.4 應用效果評價

2.4.1 無側限抗壓強度

表2 兩種拌合方式下無側限抗壓強度

從表2可以看出，在同一水泥劑量下，振動拌和混合料較普通拌和混合料無側限抗壓強度高0.9 MPa～1.1 MPa，在達到設計要求強度3.5 MPa時，振動拌和與普通拌和所對應的水泥劑量分別為3.1%和3.8%，水泥消耗量降低18.5%。

2.4.2 拌合質量變異性

通過數據收集，計算了拌和過程中水泥穩定碎石混合料礦料級配、含水量、水泥劑量的標準差，分析了兩種拌和方式下的變異性。結果見表3和表4。

表3 不同拌和方式下礦料級配檢測數據標準差

從表3和表4可以看出，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，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定碎石基層的拌和質量均勻性，從而降低拌和質量變異性。

表4 不同拌和方式下含水量和水泥劑量檢測數據標準差

2.4.3 裂縫數量

對振動拌和以及普通拌和作用下的成型路面裂縫進行觀測，裂縫數量統計見表5。

表5 裂縫數量統計

由表5可以看出，兩種拌和作用下同一齡期養生后的水泥穩定碎石基層進行觀測，發現：普通拌和作用下，裂縫形成間距最小10 m，最大90 m；振動拌和作用下，裂縫形成間距最小150 m，裂縫形成間距最大330 m。振動型拌和作用下裂縫形成間距較普通拌缸作用下的分別降低267%。

3 結語

通過將振動拌和在戈壁地區寬幅超厚水泥穩定碎石中的實踐應用，總結出了施工工藝，并從無側限抗壓強度、拌和質量變異性、裂縫數量三個方面對振動拌和在戈壁地區寬幅超厚水泥穩定碎石中的應用效果進行了評價，為今后的應用提供了理論依據和技術參考。

[1] 沙慶林.高速公路瀝青路面早期破壞現象及預防[M].北京:人民交通出版社，2001.

[2] 馮忠緒.節約型攪拌技術的研究[A].陜西省機械工程學會第九次代表大會會議論文集[C].2009:11.

[3] 龔起超,鐘 凱.大厚度水泥穩定碎石基層壓實特性研究[J].公路工程，2012(6)：60-61.

[4] 劉金貴.水泥穩定碎石基層施工質量控制[J].中國公路,2007(23)：87-88.

[5] 陳少華,張肖寧.水泥穩定碎石基層水泥劑量檢測及控制[J].交通標準化,2004(6)：92-93.

[6] 羨蓓蓓.水泥穩定碎石基層施工質量變異性研究[D].西安:長安大學,2006.

Application of vibration mixing technology in wide super-thick cement stabilized gravel in Gobi region

Zhang Yagang1Yang Wanhong2Su Run2

(1.GansuHighwayBridge3rdHighwayEngineeringCo.,Ltd,Lanzhou730030,China;2.GansuPavementEngineeringTechnologyResearchCenter,Lanzhou730020,China)

The paper introduces the practical application of vibration mixing in wide super-thick cement stabilized gravel, summarizes its construction technologies, and evaluates its application effect from three aspects of unconfined compressive strength, mixing quality variability and crack amount, which has provided theoretical base and technical guidance for future application.

wide super-thick once-forming, Gobi region, vibration mixing, cement stabilized gravel

1009-6825(2017)17-0137-02

2017-03-21

張亞剛(1983- )，男，工程師

U416.1

A