培訓4：水穩(wěn)振動成型法

1、東盟營造水泥穩(wěn)定碎石振動成型試驗方法研究水泥穩(wěn)定碎石振動成型試驗方法研究與施工技術(shù)與施工技術(shù)嘉紹路面施工養(yǎng)護嘉紹路面施工養(yǎng)護1 1標標20122012年年3 3月月9 9日日東盟營造主要內(nèi)容主要內(nèi)容 東盟營造現(xiàn)場芯樣無側(cè)限抗壓強度大于室內(nèi)強度現(xiàn)場芯樣無側(cè)限抗壓強度大于室內(nèi)強度東盟營造工程中為達到設(shè)計強度指標及保證路面芯樣完整，提高水泥劑量幾乎成為最有效的手段。水泥劑量高達到56以上幾乎成為共識；水泥穩(wěn)定碎石基層表面密實、特別是光滑事實上已成為水泥穩(wěn)定碎石基層質(zhì)量控制的重要標準；現(xiàn)有壓實設(shè)備下，無需對施工工藝嚴格控制也能達到較高的壓實度，壓實度超百現(xiàn)象普遍存在，正是在壓實度容易達到的情況下，基層

2、的壓實反而被忽視。其實質(zhì)是重型擊實法確定的壓實度標準偏低。 。東盟營造材料組材料組成與結(jié)成與結(jié)構(gòu)構(gòu)材材料料性性能能礦料級配礦料級配水泥劑量水泥劑量最佳含水最佳含水量量最大干密最大干密度度成型方式成型方式7d無側(cè)限抗壓強度無側(cè)限抗壓強度現(xiàn)場：振碾方式現(xiàn)場：振碾方式室內(nèi)：擊實方式室內(nèi)：擊實方式 靜壓方式靜壓方式礦料排列方式 東盟營造試件成型方法試件成型方法試件結(jié)構(gòu)試件結(jié)構(gòu)擊實試驗方法擊實試驗方法強度強度性能性能?東盟營造東盟營造東盟營造東盟營造東盟營造東盟營造東盟營造東盟營造東盟營造路面標段路面標段323323456789101139(MPa)6.21 8.05 7.43 7.62 7.59 7.

3、11 7.18 7.04 7.04 7.23 7.18 7.27 6.84 7.2(MPa)7.03 9.93 8.41 7.85 8.46 8.18.1 8.15 7.64 8.15 8.01 8.27 7.52 7.651.13 1.23 1.13 1.03 1.11 1.14 1.13 1.16 1.09 1.13 1.12 1.14 1.10 1.06( )0.95c xR( )0.95c zR( )0.95( )0.95c zc xRR振動方法成型試件和現(xiàn)場芯樣7d無側(cè)限抗壓強度對比東盟營造東盟營造東盟營造東盟營造o 裂縫情況o 未發(fā)現(xiàn)任何裂縫東盟營造o 經(jīng)濟社會效益經(jīng)濟社會效益n

4、節(jié)約水泥節(jié)約水泥30%40%n 水泥穩(wěn)定碎石基層材料費約水泥穩(wěn)定碎石基層材料費約6。n 減少收縮裂縫，減少養(yǎng)護工作和養(yǎng)護費用。減少收縮裂縫，減少養(yǎng)護工作和養(yǎng)護費用。n 養(yǎng)護工作的減少，確保交通暢通。養(yǎng)護工作的減少，確保交通暢通。東盟營造o 重型擊實試驗方法分析2.322.332.342.352.362.372.382.392.444.24.44.64.855.25.45.65.8測試含水量（）干密度（g/cm3）懸浮密實級配+水泥劑量3.0懸浮密實級配+水泥劑量4.0懸浮密實級配+水泥劑量5.0骨架密實級配+水泥劑量3.0骨架密實級配+水泥劑量4.0骨架密實級配+水泥劑量5.0骨架密實級配:w

5、測試 = 0.6333w拌和 + 1.5033R2 = 0.965懸浮密實級配:w測試 = 0.6333w拌和 + 1.55R2 = 0.960144.24.44.64.855.25.45.65.844.555.566.5拌和含水量（）測試含水量（）懸浮密實級配骨架密實級配線性 (骨架密實級配)線性 (懸浮密實級配)重型擊實試驗結(jié)果拌和含水量和測試含水量之間關(guān)系東盟營造o 重型擊實試驗方法分析 重型擊實方法已落后生產(chǎn)實際重型擊實方法已落后生產(chǎn)實際 含水量測試方法不科學含水量測試方法不科學 模擬效果差、試驗重現(xiàn)性差和操作煩雜模擬效果差、試驗重現(xiàn)性差和操作煩雜東盟營造o 靜壓成型試件方法分析水泥劑

6、量（）骨架密實懸浮密實最佳含水量（）成型后含水量（）含水量差值（）含水量損失率（）最佳含水量（）成型后含水量（）含水量差值（）含水量損失率（）34.94.10.816.3 5.04.40.612.0 45.04.30.714.0 5.14.30.815.7 55.04.40.612.0 5.24.30.917.3 靜壓法成型前后含水量變化情況東盟營造o 靜壓成型試件方法分析靜壓成型試件方法分析:靜壓造成礦料級配變化靜壓造成礦料級配變化東盟營造（1）振動頻率和工作頻率（2）工作振幅與名義振幅（3）振動質(zhì)量和上下車質(zhì)量東盟營造2.052.102.152.202.252.302.352.402.45

7、2.502.5520 22 24 26 28 30 32 34 36工作頻率（Hz）干密度（g/cm3）JJ0-S6X9JJ0-S10X15JJ60-S4X6JJ60-S6X92.052.102.152.202.252.302.352.402.452.502.5534567891011激振力（kN）干密度（g/cm3）JJ0-S6X9JJ0-S10X15JJ60-S4X6JJ60-S6X9圖3-8 df0關(guān)系圖 圖3-9 dF0關(guān)系圖工作頻率對壓實效果的影響 東盟營造2.502.512.52253035工作頻率（Hz）干密度（g/cm3）JJ0-S3X5JJ0-S4X6JJ0-S6X9JJ0-

8、S8X122.482.492.502.51253035工作頻率（Hz）干密度（g/cm3）JJ60-S3X5JJ60-S4X6JJ60-S6X9JJ60-S8X122.342.362.382.402.422.442.462.48253035工作頻率（Hz）干密度（g/cm3）JJ120-S3X5JJ120-S4X6JJ120-S6X9JJ120-S8X122.322.362.402.442.482.522345678910 11激振力（kN）干密度（g/cm3）S3X5S4X6S6X9S8X12（a） 偏心塊夾角0時 （b）偏心塊夾角60時（c） 偏心塊夾角120時不同配重時dF0關(guān)系圖 圖3

9、-11 df與F0f關(guān)系圖 圖3-12 Fs-和F0-響應曲線激振力對壓實效果的影響 東盟營造 名義振幅、工作質(zhì)量對壓實效果的影響 2.482.492.52.512.522.532.542.552.56S3X5S4X6S5X8S6X9S7X11 S8X12S9X14 S10X15不同配重(塊)干密度(g/cm3)2min3min4min5min6min2.482.492.52.512.522.532.542.552.56S3X5S4X6S5X8S6X9S7X11S8X12S9X14 S10X15不同配重(塊)干密度(g/cm3)2min3min4min5min6min2.482.492.52.

10、512.522.532.542.552.56S3X5S4X6S5X8S6X9S7X11S8X12S9X14 S10X15不同配重(塊)干密度(g/cm3)2min3min4min5min6min（a）偏心塊夾角0頻率25Hz （b）偏心塊夾角0頻率30Hz （c）偏心塊夾角偏心塊夾角0頻率頻率35Hz 2.472.482.492.52.512.522.532.542.552.56S2X3S3X5S4X6S5X8S6X9S8X12S10X15不同配重(塊)干密度(g/cm3)2min3min4min5min6min2.472.482.492.52.512.522.532.542.552.56S2

11、X3S3X5S4X6S5X8S6X9S8X12S10X15不同配重(塊)干密度(g/cm3)2min3min4min5min6min2.472.482.492.52.512.522.532.542.552.56S2X3S4X6S5X8S6X9S8X12S10X15不同配重(塊)干密度(g/cm3)2min3min4min5min6min（a）偏心塊夾角60頻率25Hz （b）偏心塊夾角60頻率30Hz （c）偏心塊夾角偏心塊夾角60頻率頻率35Hz 東盟營造2.462.482.52.522.542.560.70.80.911.11.21.31.4名義振幅（mm）干密度（g/cm3）2min3m

12、in4min5min6min2.462.482.52.522.542.562.22.42.62.833.2工作重量（kN）干密度（g/cm3）2min3min4min5min6min（a）壓實效果與名義振幅關(guān)系 （b）壓實效果與工作重量關(guān)系東盟營造振動對級配衰退影響及振動參數(shù)選取原則 東盟營造東盟營造標標段段重型擊實試驗重型擊實試驗振動擊實試驗振動擊實試驗現(xiàn)場實測現(xiàn)場實測壓實度（）壓實度（）Wopt(%)dmax(g/cm3)Wopt(%)dmax(g/cm3)含水量含水量(%)干密度干密度(g/cm3)重型擊實振動振動擊實擊實A25.62.424.62.464.52.43100.498.84

13、.82.43100.498.85.22.45101.299.6A34.42.434.02.524.22.48102.198.44.52.47101.698.04.32.50102.999.2A45.42.424.62.465.02.45101.299.64.82.42100.098.44.42.43100.498.8A55.32.404.22.494.82.46102.598.84.72.47102.999.24.22.44101.798.0A65.02.414.42.525.02.48102.998.44.62.48102.198.44.52.47102.598.0東盟營造振動試驗方法驗證及

14、與舊試驗方法對比分析標段標段層位層位現(xiàn)場碾壓所得現(xiàn)場碾壓所得干密度（干密度（g/cm3）振動擊實試振動擊實試驗測試值驗測試值（g/cm3）重型擊實試重型擊實試驗測試值驗測試值（g/cm3）準確度（）準確度（）（測試值（測試值/參考值）參考值）實測值 參考值 柞柞小小高高速速32底底2.3822.4062.4112.331100.296.9基基2.3952.4192.4142.33899.896.733底底2.4132.4372.4372.369100.097.2基基2.4172.4412.4392.37899.997.4d0.99dmaxzdmaxjdmax0.99zddmax0.99jdd東

15、盟營造標段標段層位層位現(xiàn)場碾壓所得現(xiàn)場碾壓所得干密度（干密度（g/cm3）振動擊實試振動擊實試驗測試值驗測試值（g/cm3）重型擊實試重型擊實試驗測試值驗測試值（g/cm3）準確度（）準確度（）（測試值（測試值/參考值）參考值）宛宛坪坪高高速速公公路路2基基2.4292.4542.4612.421100.398.73基基2.4852.5102.5232.432100.596.94基基2.4452.4702.4622.42299.798.15基基2.4722.4972.4942.40399.996.26基基2.4942.5192.5222.414100.195.87基基2.5402.5662.5

16、632.46199.995.98基基2.5162.5412.5412.452100.096.59基基2.5312.5572.5642.454100.396.010基基2.4002.4242.4172.38399.798.311基基2.4982.5232.5212.44299.996.8 平均值平均值100.096.9 標準差標準差0.20.9東盟營造標段標段層位層位現(xiàn)場芯樣現(xiàn)場芯樣振動成型試件振動成型試件靜壓成型試件靜壓成型試件準確度（）準確度（）(MPa)(%)(MPa)(%)(MPa)(%)柞小柞小高速高速32底底5.027.115.477.211.689.81109.0 33.5 基基6

17、.216.207.037.402.078.30113.2 33.3 33底底6.677.217.613.001.7210.91114.1 25.8 基基8.057.419.935.411.9611.20123.4 24.3 宛坪宛坪高速高速公路公路2基基7.436.118.415.013.7911.62113.2 51.0 3基基7.626.957.856.853.2912.12103.0 43.2 4基基7.5926.308.465.583.339.85111.4 43.9 5基基7.117.068.106.153.428.89113.9 48.1 6基基7.185.608.105.123.

18、999.56112.8 55.6 7基基7.047.848.157.013.429.85115.8 48.6 8基基7.047.027.646.373.599.25108.5 51.0 9基基7.237.238.156.013.6010.09112.7 49.8 10基基7.187.128.016.173.6510.21111.6 50.8 11基基7.277.028.276.323.088.98113.8 42.4 平均值平均值6.87 5.97 10.05 112.642.9 精密度（偏差系數(shù)）（）精密度（偏差系數(shù)）（）3.87 23.50 東盟營造振動試驗方法驗證及與舊試驗方法對比分析擊

19、實試驗方法對級配影響擊實試驗方法對級配影響 骨架密實：骨架密實： 重型擊實：重型擊實：19.0mm、9.5mm和和4.75mm擊實前后通過率變化均大于擊實前后通過率變化均大于10.0%； 振動擊實：振動擊實：19.0mm、9.5mm、4.75mm振動擊實前后通過率小于振動擊實前后通過率小于10.0%。 懸浮密實：懸浮密實： 擊實前后關(guān)鍵篩孔通過率變化兩種方法基本相當，均小于擊實前后關(guān)鍵篩孔通過率變化兩種方法基本相當，均小于10.0%。試件成型方法對級配影響試件成型方法對級配影響骨架密實結(jié)構(gòu)：骨架密實結(jié)構(gòu)：振動法：振動法：19.0mm、9.5mm、4.75mm上成型前后通過率變化不大于上成型前后

20、通過率變化不大于8.0%，靜壓法：靜壓法：19.0mm、9.5mm、4.75mm上成型前后通過率變化分別為上成型前后通過率變化分別為14%、18.9%和和30.0%。懸浮密實結(jié)構(gòu)：、懸浮密實結(jié)構(gòu)：、振動法：所有篩孔上成型前后通過率變化不大于振動法：所有篩孔上成型前后通過率變化不大于9.0%，靜壓法：所有篩孔上成型前后通過率變化均大于靜壓法：所有篩孔上成型前后通過率變化均大于10.0%，在，在4.75mm篩孔上的篩孔上的通過率變化高達通過率變化高達20.9%以上。以上。東盟營造o 水泥穩(wěn)定碎石振動試驗方法o 振動擊實試驗方法o 振動成型試件方法解決了重型擊實試驗方法在擊實方式和擊實功、含水量解決

21、了重型擊實試驗方法在擊實方式和擊實功、含水量確定方法和試驗操作過程等方面存在的問題確定方法和試驗操作過程等方面存在的問題靜壓成型試件方法在成型方式、對級配及水泥劑量的影靜壓成型試件方法在成型方式、對級配及水泥劑量的影響等方面存在的問題，響等方面存在的問題，較好模擬現(xiàn)場施工過程和碾壓效果，操作簡便快速、精較好模擬現(xiàn)場施工過程和碾壓效果，操作簡便快速、精密度好。密度好。東盟營造 振動成型與靜壓成型方式對結(jié)構(gòu)的影響；振動成型與靜壓成型方式對結(jié)構(gòu)的影響； 振動成型與靜壓成型方式對級配的影響；振動成型與靜壓成型方式對級配的影響； 重型擊實法確定最大干密度偏低的影響；重型擊實法確定最大干密度偏低的影響；

22、重型擊實試驗方法確定的最佳含水量偏高的影響重型擊實試驗方法確定的最佳含水量偏高的影響現(xiàn)場芯樣強度高于靜壓法成型試件強度的解釋現(xiàn)場芯樣強度高于靜壓法成型試件強度的解釋東盟營造設(shè)計過程分為三個部分：設(shè)計過程分為三個部分： 第一部分是粗集料級配設(shè)計，采用逐級填充方法使粗集料第一部分是粗集料級配設(shè)計，采用逐級填充方法使粗集料形成骨架結(jié)構(gòu)；形成骨架結(jié)構(gòu)； 第二部分是細集料級配的設(shè)計，采用理論計算方法使細集第二部分是細集料級配的設(shè)計，采用理論計算方法使細集料與結(jié)合料形成具有較強的粘聚力；料與結(jié)合料形成具有較強的粘聚力； 第三部分是粗集料和細集料之間比例的設(shè)計，通過試驗與第三部分是粗集料和細集料之間比例的設(shè)

23、計，通過試驗與理論計算將細集料填充于粗集料中的空隙內(nèi)，使組合后的混合理論計算將細集料填充于粗集料中的空隙內(nèi)，使組合后的混合料能夠形成骨架密實結(jié)構(gòu)。料能夠形成骨架密實結(jié)構(gòu)。 東盟營造粗集料級配粗集料級配確定確定 （1）根據(jù)現(xiàn)行基層施工技術(shù)規(guī)范，試驗時確定主骨料規(guī)格D0為1931.5mm，利用公式=M/V計算其振實或插搗密度；（2）記D0的用量為100，D0的下一級粒徑記為D1（9.519mm），以D0用量的5%為步長，將粒徑為D1的集料逐級填充到D0中，建立填充數(shù)量與插搗或振實密度關(guān)系曲線。在插搗或振實密度關(guān)系曲線上選取插搗或振實密度較大的幾組D1用量，作為D1用量。（3）D1的下一級粒徑記為D

24、2（4.759.5mm），同樣以D0用量的5%為步長，將粒徑為D2的集料與粒徑為D0、D1的混合料拌和均勻后進行插搗或振實，并建立填充數(shù)量與插搗或振實密度關(guān)系曲線，確定D2用量。（4）依次類推，即可確定粗集料的級配。 東盟營造粗集料級配粗集料級配確定確定 1.621.641.661.681.701.721.7415202530354045509.519mm粒徑集料摻量（%）密度（g/cm3）1.741.761.781.801.821.841.8615202530354045504.759.5mm粒徑集料摻量（%）密度（g/cm3）D0:D1=70:30D0:D1=65:35D0:D1=60:4

25、0粗集料的級配比例確定為70:30:40 東盟營造 細集料級配的細集料級配的確定確定 1.001.201.401.601.802.002.200.50.550.60.650.70.750.8I7d無側(cè)限抗壓強度（MPa）3842465054580.50.550.60.650.70.750.8ICBR(%)88.599.51010.51111.5120.550.60.650.70.75i溫縮系數(shù)（10-6）5055606570750.550.60.650.70.75i干縮系數(shù)（10-6）東盟營造 粗集料與細集料最佳比例研究粗集料與細集料最佳比例研究 012345655:4560:4065:357

26、0:3075:25粗細集料比例抗壓強度（MPa）東盟營造懸浮密實結(jié)構(gòu) 骨架密實結(jié)構(gòu) 骨架空隙結(jié)構(gòu) 東盟營造篩孔（篩孔（mmmm）各檔集料在不同篩孔各檔集料在不同篩孔(mm)(mm)的通過率（）的通過率（）31.531.519199.59.54.754.752.362.361.181.180.60.60.0750.075骨架密實型骨架密實型SJSJ100100909080806060505040403838282828281818181810107 73 3懸浮密實型懸浮密實型GFGF100.0100.08989727267674747494929293535171722228 87 70 0東

27、盟營造05101520250255075100 125 150 175 200齡期（d）無側(cè)限抗壓強度（MPa）2.02.53.03.50%4.04.55.0024681012141618200255075100 125 150 175 200齡期（d）無側(cè)限抗壓強度（MPa）2.02.53.03.50%4.04.55.0（a）骨架密實型級配 （b）懸浮密實型級配振動法成型水泥穩(wěn)定碎石試件東盟營造o 級配類型對強度的影響級配類型對強度的影響 不管什么成型方法，骨架密實型比懸浮密實型水泥穩(wěn)定不管什么成型方法，骨架密實型比懸浮密實型水泥穩(wěn)定碎石強度要高碎石強度要高10左右。左右。o 密度對強度的影響密度對強度的影響 壓實度提高壓實度提高1，強度可提高，強度可提高10左右，振動法最大干密左右，振動法最大干密度比重型擊實法高出度比重型擊實法高出3左右，按振動法控制，壓實度至少左右，按振動法控制，壓實度至少提高了提高了3，強度則提高，強度則提高30。 東盟營造o 實際施工時水泥穩(wěn)定碎石基