水泥穩定碎石層雙缸單振動拌合施工方法研究

文/馬權生

1 雙缸單振動拌和的特點

1.1 利用振動拌合機的高頻振動特性，加快水泥穩定碎石混合料中水泥漿體與粗細骨料的裹覆，實現混合料短時間內拌和均勻，極大提升了攪拌質量和效率。

1.2 振動拌合工藝能明顯提高水穩料無側限抗壓強度和劈裂彎拉強度，顯著改善混合料干縮、溫縮及抗沖刷等使用性能。

1.3 振動拌缸由于攪拌軸的振動作用，攪拌軸上基本不黏料，節約了人工清理的投入費用。

1.4 應用自卸車篷布自動覆蓋裝置，無須司機上車，在提高效率的同時，規避司機摔傷的風險；通過在拌合機喂料口處加裝防離析擋板和“井字形”成品料倉防離析裝置，能夠有效防止混合料離析；通過改進灑水車的灑水方式等一系列工藝且對其進行創新，同時對涉及的新設備（裝置）進行申報，由此獲得了多個創新實用新型專利。

2 工藝原理

2.1 該技術是在普通的水穩攪拌機上加入激振器，通過傳動裝置傳遞到振動軸，使設備在對混合料進行強制攪拌的同時加以振動作用；增加混合料顆粒的運動速度，使細集料及水泥漿受到振動及攪拌作用后均勻包裹于粗骨料的表面，以此不僅可以增加水泥水化反應的進程，還可以改善混合料的微觀結構，進而提高混合料的強度和耐久性[1]。

2.2 自卸車篷布自動覆蓋裝置由電機、控制器、篷布桿，彈簧、篷布五部分組成，自卸車司機通過車內控制器控制電機正轉，并在篷布桿和彈簧的輔助下實現篷布自動覆蓋；篷布收回使用時，使電機反轉將篷布收回即可。自卸車篷布自動覆蓋裝置如圖1 所示。

圖1 自卸車篷布自動覆蓋裝置

3 施工工藝流程及操作要點

使用振動器讓水穩混合料中的水泥顆粒發生振動，并使凝結的水泥結塊擴散，讓水泥顆粒在振動作用下分布均勻；同時，在振動作用下使混合料在攪拌機里的運動速度提高，從而加快混合料里面水泥的水化作用；此外，振動作用還可使集料表面的浮土、灰塵脫落，增加水泥和集料間的界面黏結力，提高宏觀力學指標，提升工程耐久性。施工工藝流程如圖2所示。

圖2 施工工藝流程

4 攪拌機工藝流程及操作要點

攪拌機工藝流程如圖3 所示。配料機根據級配要求對不同粒徑的骨料進行獨立計量，通過集料皮帶運輸機將計量好的骨料輸送攪拌機拌缸內，與此同時螺旋輸送機將粉罐內的粉料運輸至攪拌機缸內，并將計量好的水泵入攪拌機，所有物料一起攪拌；拌好的水穩混合料再經過皮帶至成品儲料斗，最后由運輸車運輸至現場[2]。

圖3 攪拌機工藝流程

4.1 拌合機拌缸要求

公路工程中大多數水穩攪拌設備的拌缸長度小于5m，一般水泥穩定料在拌缸中的攪拌時間不超過10s，而有的僅有5～6s，進而導致混合料拌合的均勻性參差不齊。因此，為保證混合料的均勻性，要求振動拌缸和普通拌缸的長度不小于5m，本工法均采用長度為7.6m 的拌缸（雙拌缸長度合計），在滿足長度要求的同時，保證混合料在拌缸中的拌和時間大于15s。

4.2 拌合

4.2.1 在拌合機卸料倉倉壁內正對傳送帶面加裝防離析擋板，其作用是對從傳送帶下落的水穩混合料進行阻擋，防止由于慣性拋灑使混料粗細集料分離。圖4 為防離析擋板設置示意圖 ，圖5 為防離析擋板設實物圖。

圖4 防離析擋板設置示意圖

圖5 防離析擋板設物圖

4.2.2 在拌合機卸料倉倉壁內加“井字形”防離析裝置，作用是將從傳送帶下落的水穩混合料分隔下落，以防粗細集料分離，出現在卸料倉內，中間細集料多，四周粗骨料滑落造成離析。“井字形”防離析裝置示意圖、“井字形”防離析裝置實物圖如圖6、圖7所示。

圖6“井字形”防離析裝置示意圖

圖7“井字形”防離析裝置 實物圖

4.2.3 為了提高成品混合料的均勻性，最大限度減小拋擲力引起的混合料離析問題，因此需要控制拌機產量，其宜控制在最大拌合能力的80%左右。

4.3 運輸

4.3.1 拌合機出料配備帶活門漏斗的料倉，并由漏斗出料直接裝車，裝料時運輸車5 次裝料法裝料，減少混合料離析。

4.3.2 在拉運工程中自卸車都要覆蓋篷布才可拉運，一是為了防止在拉運過程中沿路的拋灑或灰塵對路面和環境的污染，二是在拉運混合料時防止混合料的水分或溫度流失過快影響施工質量。為提高工作效率，規避安全風險，覆蓋篷布時應使用自卸車自動覆蓋篷布裝置。

4.3.3 如果運輸距離較遠，則沿途應根據情況設置自動補水點，防止水分流失。攤鋪過程中防止水分流失，可采取不揭開篷布卸料。

5 結語

振動拌缸由于攪拌軸的振動作用，攪拌軸上基本不黏料，以此不僅減少人工清理，還降低人員安全風險。振動拌缸拌合水泥穩定碎石基層混合料，提高了混料的均勻性和水泥穩定碎石基層的施工質量，減少了基層裂縫，從而保證了公路的耐久性，增加了道路的使用年限。通過將振動拌合與非振動拌合的基層7d 芯樣無側限強度進行對比，發現應用振動攪拌機可以使混合料均勻性顯著改善，且變異系數比普通拌合方式低。使用振動拌合機施工基層強度比使用普通拌合機基層強度高0.9Mpa，強度提升了17.5%[3]。在不影響基層質量的同時，可適當按0.1～0.3%降低水泥用量，以此降低工程建設的直接成本，提高水穩基層的耐久性，減少裂縫的產生，利于延長道路壽命。