1振動(dòng)成型法施工技術(shù)成果及報(bào)告[1]

1、.水泥穩(wěn)定碎石基層振動(dòng)成型法施工技術(shù)成 果 及 報(bào) 告黃 衢 南 高 速 b10 合 同 段2010年10月水泥穩(wěn)定碎石基層振動(dòng)成型法施工技術(shù)成果及報(bào)告董鳩飛一、現(xiàn)狀半剛性基層材料的應(yīng)用和研究在近幾年的應(yīng)用和研究取得了豐碩的成果，但是依然沒(méi)有達(dá)到完善的程度。半剛性基層瀝青路面在工程施工中出現(xiàn)的主要問(wèn)題表現(xiàn)為存在收縮裂縫，滲水后唧漿現(xiàn)象，尤其在結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)不合理或者半剛性基層自身存在質(zhì)量問(wèn)題的時(shí)候，會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)性破壞。1.室內(nèi)成型方式與現(xiàn)場(chǎng)碾壓方式不匹配室內(nèi)試驗(yàn)要準(zhǔn)確有效的預(yù)測(cè)和控制現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量需要成型方式盡可能的模擬基層施工條件，才能使得室內(nèi)成果與實(shí)際施工效果有可比性。如今施工現(xiàn)場(chǎng)大量使用震動(dòng)壓

2、路機(jī)和輪胎壓路機(jī)，而室內(nèi)卻采用重型擊實(shí)法確定最佳含水量以及最大干密度，用靜壓法試件強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)控制水泥劑量。2.質(zhì)量控制指標(biāo)單一規(guī)范對(duì)混和料路用性能要求相對(duì)簡(jiǎn)單。除原材料性質(zhì)以外，對(duì)混和料只要求7天齡期的飽水無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)到即可，對(duì)混和料抗裂能力沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法和評(píng)價(jià)指標(biāo)，進(jìn)而使得設(shè)計(jì)或者施工的時(shí)候只注重提高強(qiáng)度，造成片面的強(qiáng)度過(guò)大而抗裂能力差等負(fù)面影響。3.壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)偏低壓實(shí)度達(dá)到較高的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)水泥穩(wěn)定碎石混和料強(qiáng)度、抗裂能力以及抗疲勞能力的提高有顯著的作用。壓實(shí)度的增加可以大幅度提高半剛性材料強(qiáng)度，與此對(duì)應(yīng)的在較低膠結(jié)料劑量下即可滿足強(qiáng)度要求并且可以顯著提高混和料的抗裂能力，另一方面，

3、壓實(shí)度的提高可以大大減少水泥碎石混和料中的微裂隙，從而提高混和料的抗疲勞能力。如今施工壓實(shí)設(shè)備在性能和壓實(shí)功能上比20年前已經(jīng)有了質(zhì)的飛躍，老的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)阻礙了科技的進(jìn)步以及生產(chǎn)的發(fā)展，使得承包商對(duì)使用新工藝、新設(shè)備沒(méi)有積極性。4.規(guī)范規(guī)定的級(jí)配范圍太寬，難以保證工程質(zhì)量規(guī)范規(guī)定的混和料級(jí)配范圍太寬，在此范圍內(nèi)，不同級(jí)配的混和料其力學(xué)性能有很大差異，因此不同級(jí)配的水泥碎石混和料各種力學(xué)指標(biāo)即使全部滿足規(guī)范要求，也很難說(shuō)明這些混和料具有良好的抗裂性能。由于以上原因，導(dǎo)致對(duì)半剛性基層認(rèn)識(shí)上有了一些偏差，比如，工程技術(shù)人員對(duì)半剛性基層上出現(xiàn)大量裂縫（不正常）司空見(jiàn)慣，水泥穩(wěn)定碎石混和料中水泥劑量高達(dá)5

4、6（過(guò)高），施工后的水泥碎石表面密實(shí)、光滑（級(jí)配不良）。工程中為達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度指標(biāo)及保證路面芯樣完整，提高水泥劑量幾乎成為最常用的手段?，F(xiàn)場(chǎng)芯樣無(wú)側(cè)限強(qiáng)度遠(yuǎn)大于室內(nèi)靜壓法成型試件的強(qiáng)度的原因主要是室內(nèi)成型方法與現(xiàn)場(chǎng)不匹配，但是卻很少被考慮。在現(xiàn)有壓實(shí)設(shè)備下，無(wú)需對(duì)施工工藝嚴(yán)格控制就能達(dá)到較高的壓實(shí)度，超百的現(xiàn)象更是普遍存在。正是在壓實(shí)度容易達(dá)到的情況下，基層壓實(shí)反而被忽視，出現(xiàn)了水泥劑量高達(dá)6，基層一個(gè)月后仍無(wú)法取出完整芯樣，實(shí)測(cè)壓實(shí)度只有92的的情況。如上所述，水泥穩(wěn)定碎石混和料出現(xiàn)早期破壞與室內(nèi)成型方式的不合理及標(biāo)準(zhǔn)單一導(dǎo)致水泥劑量過(guò)高、壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)偏低、級(jí)配不良等有密切關(guān)系。最佳級(jí)配范圍如何

5、確定，水泥劑量降低多少，壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)提高到什么程度，都需要用科學(xué)的方法去開(kāi)發(fā)才能夠模擬現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)工況的室內(nèi)試件成型方式并提出切實(shí)可行的施工控制標(biāo)準(zhǔn)。二、原則先采用室內(nèi)振動(dòng)壓實(shí)法獲得不同壓實(shí)時(shí)間下的最大干密度，再使用主流壓實(shí)設(shè)備，用試驗(yàn)路法取得最佳壓實(shí)效果下的實(shí)際干密度，然后將多組匹配試驗(yàn)進(jìn)行分析，最終確定室內(nèi)振動(dòng)壓實(shí)機(jī)符合現(xiàn)實(shí)要求的最佳壓實(shí)時(shí)間和方法，原則是室內(nèi)成型方法與現(xiàn)場(chǎng)碾壓方式盡可能匹配。三、報(bào)告及成果a設(shè)計(jì)依據(jù)1公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范jtj03420002公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程jtge4220053公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程jtj057944公路土工試驗(yàn)規(guī)程jtj051935公路工

6、程水泥及水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程jtge3020056施工設(shè)計(jì)圖紙說(shuō)明7衢南高速公路浙江段瀝青路面工程施工要點(diǎn)8浙江省交通廳文件浙交函【2007】36號(hào)b設(shè)計(jì)技術(shù)要求水泥劑量不大于5.0%，壓實(shí)度98%，7天無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度4.0mpc原材料試驗(yàn)1水泥：采用浙江江山紅火水泥廠生產(chǎn)的虎球牌普通硅酸鹽水泥（p.o 32.5）經(jīng)檢驗(yàn)，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求。檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表一水泥技術(shù)指標(biāo) 表一項(xiàng)目單位要求測(cè)定結(jié)果細(xì)度101.6凝結(jié)時(shí)間初凝min180266終凝min360376安定性合格合格抗折強(qiáng)度3天mp4.428天mp7.5抗壓強(qiáng)度3天mp22.228天mp41.02集料：按照02.36mm、2.364.7

7、5mm、4.7513.2mm、13.231.5mm四種規(guī)格按比例摻配使用，篩分檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表二。集料技術(shù)檢測(cè)指標(biāo)符合技術(shù)要求，見(jiàn)表三。集料篩分檢測(cè)結(jié)果 表二材料規(guī)格（mm）通過(guò)下列篩孔（mm）的質(zhì)量百分比（）31.526.5199.54.752.360.60.07513.231.510097.445.21.20.70.50.40.44.7513.210010010060.45.41.01.00.82.364.7510010010010050.014.27.23.902.3610010010010099.276.233.04.8集料技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果 表三技術(shù)指標(biāo)針片狀（）壓碎值（）液限（）塑性指數(shù)

8、要求19252828913.231.5mm8.1/4.7513.2mm9.615.6/2.364.75mm/02.36mm/17.11.3d振動(dòng)成型法的水泥穩(wěn)定碎石配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)1振動(dòng)成型設(shè)備基本原理及振動(dòng)參數(shù)1.1振動(dòng)成型壓實(shí)機(jī)械的數(shù)學(xué)模型振動(dòng)壓實(shí)機(jī)械作為室內(nèi)試驗(yàn)設(shè)備，不可能在機(jī)械組成上完全模擬振動(dòng)壓路機(jī)，但必須使其壓實(shí)效果能與現(xiàn)場(chǎng)壓路機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)效果等效。為了使振動(dòng)成型壓實(shí)機(jī)能模擬施工現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)壓實(shí)效果，振動(dòng)成型壓實(shí)機(jī)的“振動(dòng)成型壓實(shí)機(jī)被壓材料”的動(dòng)態(tài)響應(yīng)必須和“振動(dòng)壓路機(jī)被壓材料”的動(dòng)態(tài)響應(yīng)模型基本相同。壓實(shí)過(guò)程是壓路機(jī)和被壓材料發(fā)生復(fù)雜的相互動(dòng)態(tài)作用的過(guò)程，因而對(duì)壓路機(jī)的特性研究不能脫離

9、被壓實(shí)材料，應(yīng)將振動(dòng)壓路機(jī)和被壓材料作為一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)來(lái)考慮。對(duì)振動(dòng)壓路機(jī)的具體數(shù)學(xué)模型，1977年，美國(guó)學(xué)者e.t.seling和t.syoo進(jìn)行了較系統(tǒng)的研究，在完全彈性理論的基礎(chǔ)上建立了“振動(dòng)壓路機(jī)被壓材料”系統(tǒng)兩個(gè)自由度的動(dòng)力學(xué)模型。對(duì)振動(dòng)壓路機(jī)的壓實(shí)機(jī)理及影響因素做了較為詳細(xì)的分析，模型運(yùn)動(dòng)方程如下： 式中：m2：振動(dòng)輪質(zhì)量；m1：振動(dòng)輪框架質(zhì)量；k1：減震器剛度；c1：振動(dòng)器阻尼；k2：被壓實(shí)材料剛度；c2：被壓實(shí)材料阻尼；f0：偏心軸旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力；fs：振動(dòng)輪對(duì)被壓實(shí)材料的作用力；e.t.seling和t.syoo用振動(dòng)壓路機(jī)試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了此模型，大量的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)和研究工作都

10、證實(shí)此模型的理論分析結(jié)果和實(shí)測(cè)結(jié)果是基本吻合的，可以真實(shí)反映“振動(dòng)壓路機(jī)被壓材料”系統(tǒng)的實(shí)際動(dòng)態(tài)響應(yīng)。1.2 振動(dòng)成型壓實(shí)機(jī)結(jié)構(gòu)所用的振動(dòng)成型壓實(shí)機(jī)由兩個(gè)在垂直平面上對(duì)稱布置的振動(dòng)器施加振動(dòng)力。振動(dòng)器用兩個(gè)自位軸承把偏心塊支撐在振動(dòng)軸的軸承上，通過(guò)偏心塊的高速旋轉(zhuǎn)對(duì)被壓材料施加呈正弦規(guī)律變化的激振力。為了使激振力有級(jí)可調(diào)，把激振器的偏心塊設(shè)計(jì)成由固定偏心塊和活動(dòng)偏心塊組成，通過(guò)花鍵齒調(diào)節(jié)活動(dòng)偏心塊和固定偏心塊的相對(duì)夾角實(shí)現(xiàn)激振力的可調(diào)?；ㄦI齒分為4隔實(shí)現(xiàn)激振力在同一頻率下的四級(jí)可調(diào)。兩個(gè)振動(dòng)器的偏心塊轉(zhuǎn)速相等但方向相反，當(dāng)振動(dòng)軸帶動(dòng)偏心塊高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，兩個(gè)偏心塊產(chǎn)生的離心力的水平分量相互抵消，垂

11、直分量相互疊加，從而形成垂直方向的正弦激振力。使振動(dòng)系統(tǒng)在理論上產(chǎn)生垂直振動(dòng)，減少橫向力的剪切作用，保證壓實(shí)設(shè)備的穩(wěn)定性。振動(dòng)成型壓路機(jī)基本按照振動(dòng)壓路機(jī)的結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)，其壓實(shí)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上分為上下兩部分，下車系統(tǒng)提供激振力和部分靜面壓力，上車系統(tǒng)提供另外一部分靜面壓力，振動(dòng)成型壓實(shí)機(jī)的上下車重量按照下車：整車0.6設(shè)計(jì)。用減震器把上下車系統(tǒng)聯(lián)結(jié)起來(lái)，減震器采用振動(dòng)壓實(shí)平板夯所用的減震器，使上車系統(tǒng)模擬振動(dòng)壓路機(jī)的機(jī)架對(duì)振動(dòng)輪的束縛作用，同時(shí)通過(guò)上車的束縛作用使下車有規(guī)律地振動(dòng)。由于振幅的影響因素主要是下車系統(tǒng)，而壓實(shí)的靜重是通過(guò)上下車的共同重量實(shí)現(xiàn)，這種設(shè)計(jì)還可以減小靜面壓力和振幅的相關(guān)性，實(shí)

12、現(xiàn)靜面壓力和振幅的單因素可調(diào)。通過(guò)添加配重塊的方法實(shí)現(xiàn)上下車重量的調(diào)整。采用變頻器實(shí)現(xiàn)振動(dòng)頻率的無(wú)級(jí)可調(diào)，根據(jù)市場(chǎng)上振動(dòng)壓路機(jī)常用的頻率和材料固有的頻率范圍，選擇頻率范圍050hz，同時(shí)為減少振動(dòng)對(duì)電機(jī)和變頻系統(tǒng)的破壞作用及控制壓實(shí)系統(tǒng)的重量，使系統(tǒng)能夠模擬較小靜面壓力下的振動(dòng)壓實(shí)狀況，在設(shè)計(jì)時(shí)將電機(jī)和變頻系統(tǒng)移出，采用軟軸和萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)。使用手動(dòng)葫蘆調(diào)節(jié)壓實(shí)系統(tǒng)行程。由于高頻振動(dòng)對(duì)設(shè)備損傷較大，為保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)的較小的13kpa的靜面壓力不容易實(shí)現(xiàn)。為此設(shè)備配有兩套加載系統(tǒng)，一套按照振動(dòng)壓路機(jī)的數(shù)學(xué)模型設(shè)計(jì)，具有兩個(gè)振動(dòng)器可以實(shí)現(xiàn)較大的靜面壓力和激振力。另一套只配有一個(gè)激振器，按照無(wú)人駕

13、駛的振動(dòng)壓路機(jī)設(shè)計(jì)，沒(méi)有上車系統(tǒng)約束，可以實(shí)現(xiàn)較小的靜面壓力和激振力。根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康模撛O(shè)備配備了用于壓密和成型的兩套壓頭，以及用于上下車系統(tǒng)和單系統(tǒng)的各自的壓頭。1.3 振動(dòng)參數(shù)范圍靜壓力范圍現(xiàn)有的大多數(shù)可用于路面、路基壓實(shí)的大中型振動(dòng)壓路機(jī)的靜線壓力為300n/cm左右。用于路基壓實(shí)的大中型壓路機(jī)的輪徑已趨于一致，一般在1500mm左右，滾輪接地面積可用b2rsin計(jì)算，由此可計(jì)算出接地寬度b為23.04cm。振動(dòng)壓路機(jī)產(chǎn)生的接地壓力為140kpa左右。在土工試驗(yàn)規(guī)程中通過(guò)應(yīng)用表面振實(shí)儀法測(cè)粗粒土的最大干密度試驗(yàn)所用的靜面壓力為13.8kpa，代表性的振動(dòng)壓路機(jī)產(chǎn)生的接地靜面壓力為140kp

14、a，為摸索出與現(xiàn)有振動(dòng)壓路機(jī)的壓實(shí)效果相應(yīng)的室內(nèi)試驗(yàn)所用的靜面壓力，振動(dòng)成型壓實(shí)機(jī)的靜面壓力實(shí)現(xiàn)在14kpa400kpa范圍可變。振動(dòng)頻率、振幅、激振力范圍根據(jù)振動(dòng)壓實(shí)理論，每一種材料都有不同的自振頻率，激振頻率與自振頻率一致時(shí)可達(dá)到最好的壓實(shí)效果。振動(dòng)壓路機(jī)設(shè)計(jì)頻率一般比被壓材料的自振頻率的變化范圍大一些。目前市場(chǎng)上用于壓實(shí)的大中型振動(dòng)壓路機(jī)的振動(dòng)頻率的范圍是：壓實(shí)路基2530hz，壓實(shí)底基層2540hz，對(duì)壓實(shí)粒狀材料和結(jié)合料的穩(wěn)定基層為3355hz。而且從常用的振動(dòng)壓路機(jī)的參數(shù)來(lái)看，壓路機(jī)的常用振動(dòng)頻率為30、35、40hz等，最大為48hz。因此研究用振動(dòng)設(shè)備振動(dòng)頻率實(shí)現(xiàn)50hz以內(nèi)可

15、調(diào)。振幅直接影響壓實(shí)深度，同樣的振動(dòng)質(zhì)量及振動(dòng)頻率時(shí)，提高振幅可以增加壓實(shí)效果的影響深度。但振幅過(guò)高會(huì)對(duì)減震帶來(lái)困難。根據(jù)長(zhǎng)期試驗(yàn)及施工經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合施工要求及壓實(shí)對(duì)象，振動(dòng)壓路機(jī)振幅選擇如下：壓實(shí)路基：1.42.0mm，壓實(shí)次基層：0.8mm2.0mm，對(duì)壓實(shí)粒狀料和結(jié)合料的穩(wěn)定基層取振幅為0.40.8mm。振動(dòng)壓路機(jī)常用振幅有1.7mm、0.8mm、0.4mm等。為能夠模擬常用振動(dòng)壓路機(jī)的振幅，振動(dòng)成型壓實(shí)機(jī)的振幅設(shè)計(jì)的可變范圍為0mm2.5mm。激振力是影響壓實(shí)效果的主要參數(shù)之一。根據(jù)確定的靜面壓力和振幅范圍及頻率范圍可根據(jù)公式確定激振力范圍。激振力公式如下：其中m：下車系統(tǒng)質(zhì)量；：角頻率；

16、a：振幅。振動(dòng)壓實(shí)時(shí)間范圍振動(dòng)壓實(shí)過(guò)程中，被壓材料顆粒由靜止的初壓狀態(tài)變化為運(yùn)動(dòng)狀態(tài)要有一個(gè)過(guò)程，過(guò)渡過(guò)程持續(xù)的時(shí)間與被壓材料顆粒的粘聚力和吸附力有關(guān)，也與振動(dòng)壓路機(jī)的振動(dòng)輪的線荷載有關(guān)，線荷載越大所需時(shí)間越短。如果振動(dòng)壓實(shí)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)必然會(huì)導(dǎo)致混合料內(nèi)部分層，因此振動(dòng)壓實(shí)存在一最佳壓實(shí)時(shí)間。振動(dòng)壓實(shí)時(shí)，材料相鄰顆粒的質(zhì)量差別越大，它們之間的粘結(jié)力越弱則其相對(duì)位移將越大。當(dāng)用振動(dòng)法壓實(shí)無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定粒料時(shí)，在頗大程度上將出現(xiàn)混合料的觸變性質(zhì)，在振動(dòng)開(kāi)始時(shí)，混合料稀釋，其性質(zhì)近似于液體或半干狀材料，振動(dòng)終了時(shí)，各顆粒間的粘結(jié)力被恢復(fù)。這樣，具有較大質(zhì)量的顆粒在振動(dòng)時(shí)得到較大的慣性力，首先脫離相鄰的粒

17、料向下運(yùn)動(dòng)。如果含有不同大小顆粒的材料進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的振動(dòng)，則有可能出現(xiàn)分層現(xiàn)象。因此振動(dòng)時(shí)間應(yīng)確定在材料具有最大密度和大顆粒之間的空隙由小顆粒填滿時(shí)結(jié)束。研究所用振動(dòng)壓實(shí)成型機(jī)械時(shí)間范圍確定為015min。d.1.4水泥穩(wěn)定碎石混合料振動(dòng)壓實(shí)參數(shù)的確定根據(jù)天津市政工程研究院周衛(wèi)峰博士半剛性基層抗裂技術(shù)研究的研究成果，本項(xiàng)目確定水泥穩(wěn)定碎石混合料振動(dòng)成型參數(shù)為：振動(dòng)頻率30hz，偏心塊夾角300，激振力7612n，靜面壓力140kpa，振幅1.4mm，振動(dòng)總時(shí)間2min。參照jtj0342000公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范、公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范jtgd502006和浙江省高速公路瀝青路面規(guī)范化施工與質(zhì)

18、量管理指導(dǎo)意見(jiàn)關(guān)于水泥穩(wěn)定碎石的礦料級(jí)配范圍要求及申嘉湖嘉興段水穩(wěn)基層振動(dòng)成型法階段總結(jié)和天津市市政工程研究院對(duì)水泥穩(wěn)定碎石混合料級(jí)配的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究成果進(jìn)行試配，確定各檔料比例02.36mm：2.364.75mm：4.7513.2mm：13.231.5mm23：10：27：40用3.5、4.0、4.5三個(gè)水泥用量、不同的含水量進(jìn)行振動(dòng)成型法和擊實(shí)試驗(yàn)，確定兩種混合料的最佳含水量及最大干密度。按規(guī)定壓實(shí)度分別計(jì)算不同水泥劑量的試件干密度，按最佳含水量和計(jì)算得到的干密度制備試件，進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)。試件在標(biāo)準(zhǔn)條件下保濕養(yǎng)生6d，浸水24小時(shí)，測(cè)得3.5、4.0、4.5不同水泥劑量平均抗壓強(qiáng)度。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)

19、表四?？箟簭?qiáng)度 表四 水泥劑量試驗(yàn)類型3.5:1004.0:1004.5:100靜壓法平均抗壓強(qiáng)度(mp)4.44.95.3偏差系數(shù)cv(%)4.097.3512.26rc0.95(mp)4.14.34.2振動(dòng)成型法平均抗壓強(qiáng)度(mp)6.46.97.4偏差系數(shù)cv(%)10.168.995.14rc0.95(mp)5.35.96.8根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果，水泥劑量3.5、4.0、4.5的平均強(qiáng)度大于rd/(1-zacv),符合設(shè)計(jì)要求。e結(jié)論及生產(chǎn)配比比例02.36mm：2.364.75mm：4.7513.2mm：13.231.5mm23：10：27：40，水泥劑量采用4.0。根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)情況，對(duì)

20、配比進(jìn)行調(diào)整，由于是集中廠拌法水泥劑量增加0.5%,含水量增加0.5%，最大干密度為2.44g/cm3，施工中壓實(shí)度按98控制。施工時(shí)混合料從攪拌到碾壓控制在2小時(shí)之內(nèi)。四、試驗(yàn)段成果報(bào)告a試驗(yàn)段概況 （1）工程概況我項(xiàng)目部承建了黃衢南高速公路浙江段b1、b2、b3、b4、b5合同段的路面工程，主線施工樁號(hào)為k0+000k38+000，長(zhǎng)38公里。主線瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)為：16cm水泥穩(wěn)定碎石底基層34cm水泥穩(wěn)定碎石基層8cmac-25c型瀝青混凝土6cmsuper-20c型sbs改性瀝青混凝土4cmsbs改性瀝青ac-13c型混凝土。路面水泥穩(wěn)定基層設(shè)計(jì)厚度為34cm，分兩層施工 （2）試

21、驗(yàn)段目的在基層正式開(kāi)工之前，為了確定并檢驗(yàn)基層施工所采用的施工設(shè)備能否滿足拌和、運(yùn)輸、攤鋪及碾壓等要求，檢驗(yàn)水穩(wěn)基層配合比以及達(dá)到規(guī)定壓實(shí)度所需的壓實(shí)遍數(shù)、壓實(shí)程序等施工工藝，以求得最佳的施工組織方式和必要的過(guò)程參數(shù)，需要鋪筑試驗(yàn)路段。通過(guò)鋪筑試驗(yàn)路段，確定以下主要項(xiàng)目：1、驗(yàn)證用于施工混合料的配合比1) 調(diào)試拌和站，分別稱出拌缸中不同規(guī)格的碎石、水泥、水的重量，測(cè)量其計(jì)量的準(zhǔn)確性；2) 調(diào)整拌和時(shí)間，保證混合料的均勻性；3) 檢查混合料的含水量、集料級(jí)配、水泥劑量、7天無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度。2、確定一次攤鋪的合適厚度和松鋪系數(shù)。3、確定標(biāo)準(zhǔn)施工方法。1) 集料含水量的增減和控制方法； 2) 由于本

22、次試驗(yàn)段配合比按振動(dòng)成型法設(shè)計(jì)的，提高了標(biāo)準(zhǔn)密度，因此在試驗(yàn)段施工過(guò)程中增加碾實(shí)，以達(dá)到壓實(shí)度要求。需確定：壓實(shí)機(jī)械的選擇和組合，壓實(shí)的順序、速度和遍數(shù)；3) 拌和、運(yùn)輸、攤鋪和碾壓機(jī)械的協(xié)調(diào)和配合。4、確定每一作業(yè)段的合適長(zhǎng)度。5、嚴(yán)密組織拌和、運(yùn)輸、碾壓等工序，縮短延遲時(shí)間。b試驗(yàn)段總結(jié)1、驗(yàn)證施工混合料的配合比 1.1 拌和樓調(diào)試水泥穩(wěn)定混合料采用一臺(tái)wbs-500型連續(xù)強(qiáng)制式穩(wěn)定土拌和設(shè)備生產(chǎn)，生產(chǎn)能力設(shè)定為500t/h。拌和機(jī)設(shè)置四個(gè)料倉(cāng)，分別由裝載機(jī)進(jìn)行上料。水泥采用兩只100噸水泥灌存放。通過(guò)檢測(cè)實(shí)際稱量出料證明各料倉(cāng)計(jì)量準(zhǔn)確。并通過(guò)檢查混合料的級(jí)配、含水量、水泥劑量等指標(biāo)均均符

23、合要求，進(jìn)一步確定了拌和樓的計(jì)量準(zhǔn)確性、拌合均勻性、運(yùn)行穩(wěn)定性和生產(chǎn)能力能滿足施工生產(chǎn)要求。1.2 拌和時(shí)間的確定經(jīng)試驗(yàn)員、質(zhì)檢員拌和樓現(xiàn)場(chǎng)多次取樣進(jìn)行試驗(yàn)篩分、水泥含量滴定、目測(cè)等，拌和機(jī)設(shè)計(jì)固定的60s拌和時(shí)間可以確保混合料均勻性，級(jí)配、水泥劑量均達(dá)到設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。根據(jù)混合料的配合比，拌和后經(jīng)檢測(cè)混合料的含水量、集料級(jí)配、水泥劑量、7d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度等均滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。2、確定一次鋪筑的松鋪厚度和松鋪系數(shù)施工前根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)松鋪系數(shù)初定1.3，試驗(yàn)段完成后經(jīng)測(cè)量攤鋪前，攤鋪后及壓實(shí)后標(biāo)高，計(jì)算出的松鋪系數(shù)為1.321，根據(jù)基層設(shè)計(jì)厚度34cm，每層17cm，松鋪厚度：17cm1.

24、321=22.5cm。3、確定標(biāo)準(zhǔn)施工方法 3.1 混合料配合比的控制方法3.1.1 材料集料采用四都石礦供應(yīng)的石料，劃分為0.0752.36mm，2.364.75mm，4.7513.2mm，13.231.5mm四檔，各檔材料分開(kāi)堆放，各儲(chǔ)料倉(cāng)采用分隔墻分隔，其壓碎值、針片狀含量、含泥量等指標(biāo)均符合規(guī)范要求。水泥采用浙江江山紅火集團(tuán)虎球牌普通硅酸鹽水泥（32.5#），經(jīng)檢驗(yàn)，初凝時(shí)間4小時(shí)35分，終凝時(shí)間為6小時(shí)30分，其它各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)也均符合要求。3.1.2 試驗(yàn)室配合比集料配比如下：集料規(guī)格0.0752.36 mm2.364.75mm4.7513.2mmm13.231.5 mm含水量水泥(

25、外摻)所占比例(%)231027405.04.03.1.3 調(diào)整配合比根據(jù)施工當(dāng)天各檔石料的含水量，0.0752.36mm的含水量為3.9%，2.364.75mm的含水量2.6%，其余兩檔石料的含水量為0%，經(jīng)計(jì)算調(diào)整配合比如下：集料規(guī)格0.0752.36 mm2.364.75mm4.7513.2mmm13.231.5 mm含水量（%）水泥(外摻)所占比例(%)23.610.226.739.53.8+0.54.0根據(jù)施工當(dāng)天的天氣情況，在混合料水分蒸發(fā)散失后，仍能保證施工過(guò)程中的混合料含水量，實(shí)際施工含水量比配合比設(shè)計(jì)中提高0.5，即含水量達(dá)到4.3，水泥劑量為4.0（外摻法）。3.2 混合料

26、攤鋪方法和適用機(jī)具3.2.1、攤鋪機(jī)攤鋪速度的確定在主線施工中，一臺(tái)拌和樓的生產(chǎn)能力為500t/h，所以將攤鋪機(jī)攤鋪速度按1.5m/min控制，通過(guò)實(shí)際試鋪，證明這個(gè)速度能夠滿足要求。3.2.2、攤鋪機(jī)熨平板振動(dòng)、振搗頻率的確定根據(jù)以往攤鋪經(jīng)驗(yàn)以及攤鋪機(jī)的振動(dòng)對(duì)縱坡儀的影響，此次試鋪攤鋪機(jī)熨平板的振動(dòng)頻率為3級(jí)，經(jīng)外觀分析，這個(gè)組合是合理的，能夠保證攤鋪后的混合料初時(shí)密實(shí)度達(dá)到85%以上。3.2.3、碾壓的組合方式及碾壓速度根據(jù)初定的碾壓方案：a：初壓： 1臺(tái)徐工220振動(dòng)壓路機(jī)靜壓2遍。復(fù)壓： 2臺(tái)徐工220振動(dòng)壓路機(jī)弱振2遍。 2臺(tái)徐工220振動(dòng)壓路機(jī)強(qiáng)振3遍。終壓： 1臺(tái)xp261膠輪壓

27、路機(jī)靜壓1遍。 b：初壓： 1臺(tái)徐工220振動(dòng)壓路機(jī)靜壓2遍。復(fù)壓： 2臺(tái)徐工220振動(dòng)壓路機(jī)弱振3遍。 2臺(tái)徐工220振動(dòng)壓路機(jī)強(qiáng)振3遍。終壓： 1臺(tái)xp261膠輪壓路機(jī)靜壓1遍。 通過(guò)試鋪驗(yàn)證，試鋪方案中制定的碾壓方式是合理的、可行的。在試驗(yàn)段的壓實(shí)度檢測(cè)過(guò)程中，對(duì)于不同的壓實(shí)遍數(shù)分別進(jìn)行檢測(cè)：碾壓6遍時(shí)壓實(shí)度不能滿足要求，碾壓7遍時(shí)多數(shù)不能滿足要求，碾壓遍數(shù)達(dá)到8遍即可達(dá)到壓實(shí)度要求。通過(guò)對(duì)a、b碾壓方式的結(jié)果對(duì)比：a方式與b方式主要是碾壓遍數(shù)上的區(qū)別，通過(guò)壓實(shí)度試驗(yàn)檢測(cè)：a方式的壓實(shí)度為98.9，b方式的壓實(shí)度為99.4，b方式壓實(shí)度沒(méi)有顯著增加，a方式已經(jīng)能滿足壓實(shí)度要求，所以在以后

28、基層的正式施工中，將采用試鋪時(shí)的a方式碾壓組合，即為： 初壓：1臺(tái)江麓振動(dòng)壓路機(jī)靜壓2遍（速度1.51.7km/h）。復(fù)壓： 2臺(tái)徐工220振動(dòng)壓路機(jī)弱振2遍（速度1.82.2km/h）。 2臺(tái)徐工220振動(dòng)壓路機(jī)強(qiáng)振3遍（速度1.82.2km/h）。 終壓： 1臺(tái)xp261膠輪壓路機(jī)靜壓1遍（速度1.51.7km/h）。 碾壓后對(duì)邊線進(jìn)行人工拍打（灑少量水），使邊坡整齊、密實(shí)，坡面平整、不松散。3.3、壓路機(jī)每一碾壓段落長(zhǎng)度的確定根據(jù)試鋪段施工中攤鋪速度1.5m/ min，3040min可鋪5060m，考慮到拌和到壓實(shí)終了控制在2小時(shí)內(nèi)，那么攤鋪到碾壓終了應(yīng)控制在1小時(shí)左右，攤鋪約40min

29、后則必須碾壓。當(dāng)然也可提前一些時(shí)間，但如果將碾壓段落縮的過(guò)短，碾壓接頭會(huì)增多不利于平整度的控制和壓路機(jī)施工安排，造成施工場(chǎng)面混亂。綜合現(xiàn)場(chǎng)的碾壓情況及成型后平整度的檢測(cè)結(jié)果，我部決定在正式的施工中，壓路機(jī)碾壓段落長(zhǎng)度控制在50-60m左右。這樣,既能保證在水泥初凝前碾壓成型，又能提高平整度。 3.4、養(yǎng)生方法及措施的確定此次試鋪段的施工中，養(yǎng)生方法采用覆蓋侵濕土工布加灑水的方法。具體的做法為：待基層碾壓成型并標(biāo)高、寬度、橫坡、壓實(shí)度檢測(cè)合格后，立即在基層上覆蓋侵濕土工布，并在初凝后將土工布灑透水，使基層表面全部保持濕潤(rùn)，一直這樣養(yǎng)生七天，保證基層強(qiáng)度迅速增長(zhǎng)至設(shè)計(jì)強(qiáng)度。用灑水車灑水養(yǎng)生時(shí)，灑水

30、車的噴頭要用噴霧式，不得用高壓式噴管，以免破壞基層結(jié)構(gòu)，每天灑水次數(shù)應(yīng)視氣候而定，整個(gè)養(yǎng)生期間應(yīng)始終保持水泥穩(wěn)定碎石層表面濕潤(rùn)。養(yǎng)生期間除養(yǎng)生車輛外禁止其它施工車輛及社會(huì)車輛在成型路段上通行，并設(shè)專人進(jìn)行看護(hù)。 3.5、混合料拌和到碾壓成型后的總時(shí)間確定在此次試鋪段的施工中，運(yùn)輸距離為1公里內(nèi)，從混合料拌和到碾壓成型后的時(shí)間在60分鐘左右。根據(jù)料場(chǎng)的位置情況，在以后正式的施工時(shí)運(yùn)輸距離不會(huì)超過(guò)10公里，照此計(jì)算運(yùn)輸和等待時(shí)間也能控制在40分鐘內(nèi)。最遠(yuǎn)距離正常施工也能確保從混合料拌和到碾壓成型，總用時(shí)不超出2小時(shí)及水泥初凝時(shí)間。 c注意事項(xiàng)1、應(yīng)注意原材料質(zhì)量，特別是水泥的質(zhì)量。選擇作業(yè)段長(zhǎng)度應(yīng)

31、綜合考慮水泥初凝和終凝時(shí)間，延遲時(shí)間對(duì)混合料密實(shí)度、強(qiáng)度有一定影響。2、攤鋪好的工作面，未經(jīng)碾壓，不宜上人踩踏，以便提高平整度。對(duì)施工人員加強(qiáng)教育。3、合理布置作業(yè)面，盡量減少接縫，避免機(jī)械來(lái)回轉(zhuǎn)移。4、對(duì)于邊角處壓實(shí)度應(yīng)設(shè)專人負(fù)責(zé)，掌握壓路機(jī)操作手操作水平，合理安排碾壓工藝。5、注意合理配置施工機(jī)械和運(yùn)輸車輛，綜合考慮拌和能力，攤鋪能力、運(yùn)輸能力、行走路線、便道情況等因素。 6、注意養(yǎng)生，要保證成品路段處于潮濕狀態(tài)，在養(yǎng)生期間應(yīng)封閉交通。d.振動(dòng)成型法水泥穩(wěn)定碎石基層、底基層檢測(cè)結(jié)果3.1壓實(shí)度壓實(shí)度做為振動(dòng)成型法的關(guān)鍵性指標(biāo)，在施工過(guò)程中的控制尤為重要，下表為2公里施工段落的壓實(shí)度統(tǒng)計(jì)結(jié)果

32、。由表知：傳統(tǒng)方法確定的水泥穩(wěn)定碎石混合料擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn)密度為2.34g/cm3，振動(dòng)擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn)密度為2.44g/cm3，后者為前者的1.045倍。以重型擊實(shí)最大干密度為標(biāo)準(zhǔn)，壓實(shí)度除一個(gè)點(diǎn)外均大于100%。以振動(dòng)擊實(shí)最大干密度為標(biāo)準(zhǔn)，壓實(shí)度均大于98%，且壓實(shí)設(shè)備并未增加，一方面說(shuō)明標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)法確定的最大干密度太小，在振動(dòng)作用下現(xiàn)場(chǎng)很容易達(dá)到，但此時(shí)混合料未必有好的路用性能（由于沒(méi)有充分壓實(shí)，強(qiáng)度低，抗裂性能差）。另一方面也說(shuō)明，用傳統(tǒng)的碾壓方式，在不增加設(shè)備投資的情況下完全可以達(dá)到振動(dòng)法的壓實(shí)度要求。水泥穩(wěn)定碎石底基層壓實(shí)度統(tǒng)計(jì)結(jié)果層位設(shè)計(jì)方法標(biāo)準(zhǔn)密度平均值%標(biāo)準(zhǔn)偏差%變異系數(shù)%代表值基層振動(dòng)法2.4499.20.8350.998.3重型擊實(shí)法2.3