水泥穩(wěn)定碎石振動(dòng)成型幻燈片.ppt

1、采用振動(dòng)成型法的水泥穩(wěn)定碎石 混合料配合比設(shè)計(jì)與施工技術(shù),唐山市公路管理處 2009年5月,第一章 概述 第一節(jié) 半剛性基層的特點(diǎn)及存在的問題 第二節(jié) 半剛性基層裂縫產(chǎn)生的機(jī)理分析及防治措施 第三節(jié) 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 第四節(jié) 本課題研究的主要內(nèi)容,第一節(jié) 半剛性基層的特點(diǎn)及存在的問題 1.1半剛性基層具有以下特點(diǎn)： 強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好、承載能力高、工程造價(jià)較低。 1.2半剛性基層存在的問題： （1）普遍存在不同程度的裂縫。 （2）抗拉強(qiáng)度低，極限拉伸應(yīng)變小。 （3）與瀝青面層的層間粘結(jié)困難，很難成為整體。 （4）損壞后的維修困難。 以上問題的存在并不表明半剛性基層路用性能差，更不表明半剛性材料不適

2、宜作高等級(jí)路面的基層。但是，工程實(shí)踐中出現(xiàn)的一些問題卻反映出目前采用的半剛性基層在混合料設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)指標(biāo)及試驗(yàn)方法等方面尚需進(jìn)一步研究并改進(jìn)。,第一節(jié) 半剛性基層的特點(diǎn)及存在的問題 1.3水泥穩(wěn)定碎石材料設(shè)計(jì)方法之不足： 1、對(duì)于粗集料比例大的粗粒土類材料：重型擊實(shí)試驗(yàn)方法不適用；靜壓法成型試件更不適用； 2、級(jí)配范圍過(guò)寬，無(wú)進(jìn)行級(jí)配優(yōu)化的指導(dǎo)性原則； 3、用強(qiáng)度單指標(biāo)控制材料設(shè)計(jì)，必然會(huì)忽視性能要求，如抗裂、抗沖刷、疲勞特性等； 4、工程實(shí)踐表明，現(xiàn)行方法優(yōu)化出的水泥穩(wěn)定碎石性能差，表現(xiàn)為細(xì)集料（尤其是0.6mm以下的細(xì)料）比例大、水泥劑量大、密度偏小、收縮變形大。 眾所周知，室內(nèi)試驗(yàn)要準(zhǔn)確、

3、有效預(yù)測(cè)與控制現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量，應(yīng)滿足兩個(gè)最基本的條件，首先要求試件成型方式能夠最大限度地模擬基層施工條件，使室內(nèi)成果與基層實(shí)際應(yīng)用效果有可比性；其次要求各種性能評(píng)價(jià)指標(biāo)切實(shí)反映基層在其服務(wù)環(huán)境下的服務(wù)質(zhì)量。缺少此條件，室內(nèi)控制與預(yù)測(cè)便無(wú)從談起。,第二節(jié) 半剛性基層裂縫產(chǎn)生的機(jī)理分析及防治措施 2.1溫度收縮裂縫產(chǎn)生的機(jī)理分析 半剛性基層材料的溫度收縮裂縫產(chǎn)生的原因有兩種：在較大溫度差下收縮應(yīng)變超過(guò)極限拉應(yīng)變時(shí)出現(xiàn)的裂縫；在溫度差的反復(fù)作用下而形成的溫度疲勞性開裂。 溫差主要來(lái)源于三個(gè)特征值：施工時(shí)的溫度、基層材料最高溫度（為半剛性材料的水化熱升溫）、最終溫度或外界氣溫。 2.2干燥收縮裂縫產(chǎn)生的

4、機(jī)理分析 半剛性材料因內(nèi)部含水量的蒸發(fā)而發(fā)生體積收縮的現(xiàn)象稱為干燥收縮。其基本原理是由于隨含水量的蒸發(fā)而發(fā)生的毛細(xì)管張力作用、吸附水和分子間力作用以及材料礦物晶體或凝膠體間層間水的作用等幾個(gè)作用過(guò)程而引起了整體宏觀體積的收縮變化。 在其它條件恒定時(shí)，半剛性材料的干燥收縮與含水量成正比，與材料的剛度以及相對(duì)濕度成反比。,第二節(jié) 半剛性基層裂縫產(chǎn)生的機(jī)理分析及防治措施 2.3減少半剛性基層收縮裂縫的措施 目前，減少半剛性基層收縮裂縫可從以下幾方面入手： （1）盡量使用骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)礦料級(jí)配。 （2）減少細(xì)集料含量。 （3）盡可能減少0.075mm通過(guò)率。 （4）在滿足強(qiáng)度要求的情況下，用最小水泥劑量

5、。 （5）添加水泥膨脹劑和減縮劑。 （6）通過(guò)摻加纖維來(lái)改善半剛性基層的抗裂效果。 （7）設(shè)置土工織物、應(yīng)力吸收層等中間層。 （8）預(yù)制微裂縫、預(yù)切縫以降低其收縮性。,第三節(jié) 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 （1）半剛性基層材料溫縮都與其溫度收縮系數(shù)有密切關(guān)系，是其固相、孔隙中水及氣體三相組成材料的熱脹縮性及其相互作用的綜合效應(yīng)。半剛性基層材料干縮的基本原理是由于隨含水量的蒸發(fā)而發(fā)生的毛細(xì)管張力作用、吸附水和分子間力作用、礦物晶體或凝膠體層間水作用，以及碳化收縮作用等四個(gè)過(guò)程而引起的整體宏觀體積的收縮變化。其干燥收縮值與材料剛度成反比，與含水量成正比。 （2）半剛性基層材料的收縮裂縫和材料本身的組成有關(guān)。整體

6、級(jí)配越細(xì)，干燥收縮越大，越容易導(dǎo)致產(chǎn)生裂縫；且干縮破壞主要發(fā)生在早期?；旌狭霞霞?jí)配過(guò)粗（4.75mm通過(guò)率29%）時(shí)基層彎沉值較大，因此建議集料級(jí)配宜控制4.75mm通過(guò)率為34%左右?；旌狭现?.075mm以下的粉料含量越多，混合料抵抗收縮能力越差。 （3）骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)水泥穩(wěn)定碎石混合料的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度、劈裂強(qiáng)度、抗凍性能、抗疲勞性能等方面明顯優(yōu)于規(guī)范推薦的懸浮結(jié)構(gòu)水穩(wěn)混合料，尤其是抗裂能力大大提高，極大地延長(zhǎng)了基層的開裂間距。 （4）水泥含量對(duì)混合料的路用性能具有顯著影響，水泥含量越大，水泥碎石混合料抗裂能力越差。相同級(jí)配的水泥穩(wěn)定碎石混合料存在一相應(yīng)于最小溫縮系數(shù)的最佳水泥劑量。水泥穩(wěn)

7、定碎石混合料收縮主要來(lái)源于干縮，而干縮主要發(fā)生在施工和養(yǎng)護(hù)期間。,第三節(jié) 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 （5）未經(jīng)充分壓實(shí)的混合料其局部區(qū)域空隙率偏高，從而影響基層強(qiáng)度、抗凍性、抗裂特性、抗疲勞性能等，因此在基層施工時(shí)一定要保證有足夠的壓實(shí)度以減少基層裂縫的產(chǎn)生。 （6）通過(guò)振動(dòng)壓實(shí)的水泥穩(wěn)定碎石混合料芯樣無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)高于室內(nèi)靜壓法成型試件的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度。 （7）水泥穩(wěn)定碎石混合料振動(dòng)壓實(shí)時(shí)響應(yīng)頻率在35Hz左右，最佳振幅在1.3mm1.7mm之間。對(duì)級(jí)配良好的易于振動(dòng)壓實(shí)的水泥穩(wěn)定碎石混合料，靜面壓力、激振力等振動(dòng)參數(shù)對(duì)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)振實(shí)狀態(tài)所需的振動(dòng)時(shí)間影響很大。含水量對(duì)水泥穩(wěn)定碎石混合料的振動(dòng)壓實(shí)效果

8、影響較大，水泥穩(wěn)定碎石混合料振動(dòng)壓實(shí)的最佳含水量略小于重型擊實(shí)所確定的最佳含水量。振動(dòng)壓實(shí)成型方式極大的提高了試件的抗壓強(qiáng)度，而混合料最大干密度提高相對(duì)較小。 （8）在其它條件相同的情況下，土中粘粒含量愈多水泥穩(wěn)定土收縮能力越強(qiáng)。試件含水量越大，試件干縮應(yīng)變?cè)酱?，所以在基層施工中要?yán)格控制含水量。密實(shí)度越大，試件干縮應(yīng)變?cè)叫。识鴾p小基層開裂可以用增加壓實(shí)功能來(lái)改善。,半剛性基層瀝青路面在我國(guó)公路建設(shè)中具有重大的歷史意義。 我國(guó)高等級(jí)公路路面基層80%以上采用半剛性基層。 在今后相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，半剛性基層仍將是高速公路瀝青路面基層結(jié)構(gòu)的主要形式。 因此，對(duì)半剛性基層的路用性能進(jìn)一步研究，以減少半

9、剛性基層的缺陷（主要是裂縫），在改善半剛性基層路用性能的基礎(chǔ)上提高瀝青路面的使用壽命就顯得尤為迫切。,第四節(jié) 本課題研究的主要內(nèi)容 重點(diǎn)解決的關(guān)鍵技術(shù)問題如下： 1）針對(duì)我國(guó)半剛性基層防止或減少開裂的科研成果和防治技術(shù)進(jìn)行調(diào)研，通過(guò)對(duì)以水泥穩(wěn)定碎石為代表的半剛性基層產(chǎn)生收縮裂縫的機(jī)理分析，提出解決方案。 2）根據(jù)當(dāng)?shù)卦牧锨闆r，采用能夠更有效地模擬現(xiàn)場(chǎng)碾壓方式的振動(dòng)成型方式進(jìn)行水泥穩(wěn)定碎石混合料配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)研究；并通過(guò)不同級(jí)配、水泥劑量的材料溫縮、干縮試驗(yàn)研究，優(yōu)化出適合當(dāng)?shù)卦牧系陌雱傂圆牧霞葷M足強(qiáng)度要求、又有良好的抗裂能力的級(jí)配范圍。 3）采用振動(dòng)成型方式對(duì)各標(biāo)段進(jìn)行水泥穩(wěn)定碎石混合料配

10、合比優(yōu)化設(shè)計(jì)研究；并通過(guò)鋪筑試驗(yàn)段進(jìn)行施工技術(shù)研究。通過(guò)試驗(yàn)段裂縫情況調(diào)查和開裂原因分析，進(jìn)一步完善設(shè)計(jì)方法和施工技術(shù)。 4）總結(jié)抗裂型半剛性基層的設(shè)計(jì)與施工技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)半剛性基層瀝青路面的長(zhǎng)壽命化奠定基礎(chǔ)。,第二章.振動(dòng)成型法水泥穩(wěn)定碎石混合料的抗裂性能研究 第一節(jié).振動(dòng)成型法水泥穩(wěn)定碎石混合料配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)研究 第二節(jié).振動(dòng)成型法水泥穩(wěn)定碎石混合料路用性能研究 第三節(jié).振動(dòng)成型法水泥穩(wěn)定碎石混合料抗裂性能研究 第四節(jié).抗裂基層評(píng)價(jià)方法與指標(biāo) 第五節(jié).專題結(jié)論,第一節(jié) 振動(dòng)成型法水泥穩(wěn)定碎石混合料配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)研究 1.1振動(dòng)成型方法簡(jiǎn)介 研究所用的振動(dòng)成型壓實(shí)機(jī)見下圖。 根據(jù)長(zhǎng)安大學(xué)沙愛民

11、教授道路材料振動(dòng)壓實(shí)特性研究和我院關(guān)于半剛性基層抗裂技術(shù)研究的研究成果，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。,圖2.11 振動(dòng)成型設(shè)備,圖2.12 設(shè)計(jì)級(jí)配與規(guī)范級(jí)配范圍,1.2 礦料級(jí)配設(shè)計(jì),1.3最佳含水量與最大干密度的確定,表2.11 各配比混合料的最佳含水量、最大干密度和無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果,根據(jù)含水量與干密度的關(guān)系曲線確定最佳含水量和最大干密度。,1.4 3個(gè)級(jí)配混合料的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨水泥劑量變化曲線,圖2.13無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨水泥劑量變化曲線,第二節(jié) 振動(dòng)成型法水泥

12、穩(wěn)定碎石混合料路用性能研究 2.1強(qiáng)度特性 2.1.1抗壓強(qiáng)度,由圖中曲線關(guān)系分析可見： （1）無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度均隨齡期的增長(zhǎng)而呈對(duì)數(shù)函數(shù)關(guān)系增大，且有較好的相關(guān)性。各配比均呈現(xiàn)出相同的規(guī)律性，直至達(dá)到穩(wěn)定。 （2）就同一級(jí)配而言，水泥劑量越高材料的抗壓強(qiáng)度越高。對(duì)于級(jí)配越趨向于懸浮密級(jí)配，水泥劑量對(duì)強(qiáng)度的提高的貢獻(xiàn)越大。 （3）對(duì)于相同水泥劑量而言，級(jí)配越粗表現(xiàn)出材料的后期強(qiáng)度越高，說(shuō)明骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)抗壓強(qiáng)度高于懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)。水泥劑量越小時(shí)，骨架嵌擠作用對(duì)提高水泥穩(wěn)定碎石混合料抗壓強(qiáng)度越有利。 眾所周知，水泥劑量的增加容易使半剛性基層產(chǎn)生較多的橫向收縮裂縫；因此，在配合比設(shè)計(jì)中，當(dāng)考慮半剛性基層

13、抗裂要求時(shí)，應(yīng)首先通過(guò)級(jí)配調(diào)整，即通過(guò)采用骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)使材料設(shè)計(jì)達(dá)到規(guī)范要求。,2.1.2劈裂強(qiáng)度,由圖中曲線關(guān)系分析可見： （1）各配比劈裂強(qiáng)度均隨齡期的增長(zhǎng)呈對(duì)數(shù)函數(shù)關(guān)系增大，且有較好的相關(guān)性。各配比均呈現(xiàn)出相同的規(guī)律性，直至達(dá)到穩(wěn)定。 （2）就同一級(jí)配而言，水泥劑量越高材料的劈裂強(qiáng)度越高。說(shuō)明水泥劑量的增加可明顯改善提高水泥穩(wěn)地碎石混合料的抗拉能力。 （3）對(duì)于相同水泥劑量而言，級(jí)配越粗表現(xiàn)出材料的后期強(qiáng)度相對(duì)越低。這一點(diǎn)與抗壓強(qiáng)度不同，可見，對(duì)于半剛性材料的抗拉能力，水泥材料的粘聚力貢獻(xiàn)更大，因而級(jí)配越粗其混合料的抗拉能力相對(duì)較弱。 可見，通過(guò)級(jí)配調(diào)整，即采用骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)非但不能提高水

14、泥穩(wěn)定碎石材料的劈裂強(qiáng)度，反而使材料的抗拉能力有所降低。因此，在配合比設(shè)計(jì)中，當(dāng)考慮半剛性基層抗裂要求時(shí)，雖然可通過(guò)級(jí)配調(diào)整，采用骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)使材料抗壓強(qiáng)度得以提高，但過(guò)粗的集料級(jí)配也會(huì)使材料的抗拉能力降低。,2.1.3抗彎拉強(qiáng)度,2.2剛度特性 2.2.1抗壓回彈模量,2.2.2抗彎拉回彈模量,第三節(jié) 振動(dòng)成型法水泥穩(wěn)定碎石混合料抗裂性能研究 3.1干縮特性,由圖可知，試件成型后初期失水率最大，隨著齡期的延長(zhǎng)失水率減少直至逐漸趨于穩(wěn)定;當(dāng)齡期到第9天后失水率將變得非常小。由試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算可知，成型72小時(shí)內(nèi)在室溫（1823）環(huán)境條件下失水率占總失水率的48.2%56.9%，平均53.4%。就各

15、配比而言，雖然失水率與級(jí)配有關(guān)，即骨架密實(shí)級(jí)配失水率小于懸浮密實(shí)級(jí)配；但失水率與水泥劑量的關(guān)系更顯著，表現(xiàn)為水泥劑量越大，其混合料的失水率越大。,由圖可見，總體上干縮應(yīng)變隨齡期變化似乎成“S”形曲線變化，即成型初期材料干縮應(yīng)變很小，48小時(shí)以后至11天區(qū)間，材料的干縮應(yīng)變?cè)黾虞^快，11天以后，由于水份散失很少而干縮應(yīng)變也變得趨于平緩。同樣的，骨架密實(shí)級(jí)配干縮應(yīng)變小于懸浮密實(shí)級(jí)配，而水泥劑量對(duì)干縮應(yīng)變的影響更明顯，表現(xiàn)為水泥劑量越大其材料的干縮應(yīng)變也越大。,由圖可見，各配比的干縮應(yīng)變?cè)谑蕿?.5%以前相差很小，且收縮變化比較平緩。而當(dāng)失水率大于1.5%以后，各配比混合料的干縮應(yīng)變均有急劇增大

16、的趨勢(shì)。因此，后期養(yǎng)生更為重要，不能因?yàn)轲B(yǎng)生不充分造成較大失水的發(fā)生，從而發(fā)生干燥收縮開裂。,干縮系數(shù)是累計(jì)干縮應(yīng)變與累計(jì)失水率的比值。在試驗(yàn)齡期內(nèi)，干縮系數(shù)與齡期幾乎成線性關(guān)系，只是在齡期達(dá)到11天小時(shí)以后才趨于相對(duì)平緩。 就各配比而言，水泥劑量越大其材料的干縮系數(shù)也越大；級(jí)配越趨于骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)其材料的干縮系數(shù)越小。,3.2溫縮特性,由圖可見，不同級(jí)配水泥穩(wěn)定碎石混合料的累積溫縮應(yīng)變隨溫度的降低呈線性相關(guān)，級(jí)配不同其混合料的收縮應(yīng)變隨溫度降低的曲線斜率不同，級(jí)配越粗其混合料的溫度應(yīng)變曲線斜率越小，具有相對(duì)小的溫縮系數(shù)。,第四節(jié) 抗裂基層評(píng)價(jià)方法與指標(biāo),4.1現(xiàn)有半剛性基層的抗裂評(píng)價(jià)方法 （1

17、）干縮系數(shù)和溫縮系數(shù),（2）干縮抗裂系數(shù)和溫縮抗裂系數(shù),（3）干縮能抗裂系數(shù)和溫縮能抗裂系數(shù),4.2本研究擬采用的試驗(yàn)方法及抗裂評(píng)價(jià)方法 由前述可見，干縮系數(shù)和溫縮系數(shù)最簡(jiǎn)單，僅能分析不同材料之間的相對(duì)抗裂性能；干（溫）縮抗裂系數(shù)雖然考慮了材料自身所能承受的最大拉應(yīng)變，采用材料的極限拉應(yīng)變與干（溫）縮應(yīng)變的比值來(lái)表示材料的抗裂能力，但其單獨(dú)分析干（溫）縮性能的方式也是一種相對(duì)評(píng)價(jià)的方法；采用干（溫）縮能抗裂系數(shù)來(lái)反映材料抗干燥（溫度）收縮的相對(duì)能力的大小，雖然考慮了材料應(yīng)力、應(yīng)變的綜合作用能量變化，但一來(lái)需要測(cè)試材料軸向拉伸全過(guò)程的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，試驗(yàn)方法難度較高，二來(lái)該方法也是單獨(dú)分析材料干縮

18、或溫縮性能，不能綜合評(píng)價(jià)材料干縮、溫縮綜合作用下材料的抗裂性能。 路面基層的實(shí)際工作過(guò)程中，往往是干縮、溫縮同時(shí)發(fā)生，單獨(dú)以每一種收縮性能分別來(lái)評(píng)價(jià)半剛性材料的開裂性能都是片面的。本文采用綜合收縮抗裂系數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)不同級(jí)配水泥穩(wěn)定碎石混合料的抗開裂性能。,綜合收縮抗裂系數(shù)Sdt物理意義明確，試驗(yàn)方法簡(jiǎn)單明了，是較好的衡量半剛性材料抗裂能力的指標(biāo)。式中d+t =1。d、t與路基所處的自然區(qū)劃有關(guān)，當(dāng)所處地區(qū)混合料以干燥收縮相對(duì)較為嚴(yán)重時(shí)，d取大值；而當(dāng)所處地區(qū)混合料溫度收縮相對(duì)較為嚴(yán)重時(shí)，t取大值?？紤]到現(xiàn)場(chǎng)平均養(yǎng)生條件，Wmax一般選用某一自然養(yǎng)生（如環(huán)境溫度25 ）周期的失水率。一方面，不同混合

19、料在最大干縮應(yīng)變下失水率不同，以相同失水率下指標(biāo)評(píng)價(jià)不能準(zhǔn)確比較混合料抗裂能力大小，另一方面現(xiàn)場(chǎng)混合料失水率不可能達(dá)到實(shí)驗(yàn)室最大干縮應(yīng)變?cè)囼?yàn)時(shí)的失水率。Tmax可根據(jù)當(dāng)?shù)貧鉁刭Y料和路面溫度計(jì)算公式計(jì)算出半剛性基層材料的日平均最大溫差。 半剛性基層材料設(shè)計(jì)中，最終應(yīng)使綜合收縮抗裂系數(shù)滿足Sdt1.0。,4.2本研究擬采用的試驗(yàn)方法及抗裂評(píng)價(jià)方法,4.3本文各級(jí)配半剛性材料抗裂指標(biāo)分析 由于材料溫縮性能評(píng)價(jià)中僅對(duì)三種級(jí)配的5%水泥劑量的試件進(jìn)行了溫縮試驗(yàn)，故本處亦僅對(duì)這三種配比材料進(jìn)行抗裂指標(biāo)分析。計(jì)算中為簡(jiǎn)便起見，材料所處地區(qū)日氣溫平均溫差為10，平均失水率按15天試驗(yàn)結(jié)果 ，d、t權(quán)重分別按0

20、.5計(jì)算，則各級(jí)配混合料抗裂指標(biāo)計(jì)算結(jié)果見表2.41。 表2.41 不同級(jí)配水泥穩(wěn)定碎石材料抗裂指標(biāo)計(jì)算結(jié)果,表中計(jì)算結(jié)果由于是簡(jiǎn)化計(jì)算的結(jié)果，僅可用于前述三種級(jí)配混合料的相對(duì)比較，有的級(jí)配的綜合抗收縮系數(shù)1.0 并不代表這兩種半剛性材料抗裂能力不合格。相互比較三種級(jí)配半剛性材料的計(jì)算結(jié)果可見，級(jí)配越粗其材料的綜合收縮抗裂系數(shù)越小，抗裂能力越強(qiáng)。,第五節(jié) 專題結(jié)論 1.骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)有利于降低水泥穩(wěn)定碎石混合料的干縮應(yīng)變和溫縮應(yīng)變，進(jìn)而降低材料的干縮和溫縮系數(shù)，對(duì)提高水泥穩(wěn)定碎石這種半剛性材料的抗裂性能有益。 2.水泥劑量越大材料的干縮應(yīng)變和干縮系數(shù)越大。因此，通過(guò)適宜的試驗(yàn)方法，在強(qiáng)度滿足要求

21、的前提下，降低水泥劑量，可改善水泥穩(wěn)定碎石的抗干縮性能。 3.水泥穩(wěn)定碎石這種半剛性材料成型后的養(yǎng)生非常重要，有利于減少因失水過(guò)多造成的半剛性基層開裂現(xiàn)象的發(fā)生。7天前后幾天的養(yǎng)生飽水也比較重要。在當(dāng)今半剛性基層早期開裂較多的情況下，建議施工單位多養(yǎng)生幾天是有益的。 4.混合料的累積溫縮應(yīng)變隨溫度的降低呈線性相關(guān)，級(jí)配越粗其混合料的溫度應(yīng)變曲線斜率越小，具有相對(duì)小的溫縮系數(shù)。,第五節(jié) 專題結(jié)論 5.以半剛性基層材料的干縮系數(shù)、溫縮系數(shù)為基礎(chǔ)，提出以綜合收縮抗裂系數(shù)評(píng)價(jià)水泥穩(wěn)定碎石混合料的抗開裂性能，物理意義明確，評(píng)價(jià)指標(biāo)可操作性強(qiáng)。 6增加水泥劑量可顯著增加水泥穩(wěn)定碎石材料的抗壓強(qiáng)度，特別長(zhǎng)齡

22、期更為明顯；而通過(guò)級(jí)配調(diào)整，即采用骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)也能提高水泥穩(wěn)定碎石材料的抗壓強(qiáng)度，特別是水泥劑量較低時(shí)這種作用更為明顯。 7. 增加水泥劑量可顯著增加水泥穩(wěn)定碎石混合料的間接抗拉強(qiáng)度和抗彎拉強(qiáng)度，特別長(zhǎng)齡期更為明顯；而通過(guò)級(jí)配調(diào)整，即采用骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)非但不能提高水泥穩(wěn)定碎石材料的間接抗拉強(qiáng)度和抗彎拉強(qiáng)度，反而使材料的抗拉拔能力有所降低。 8.隨水泥劑量的增加，水泥穩(wěn)定碎石混合料抗壓回彈模量和抗彎拉回彈模量都會(huì)增大。對(duì)于級(jí)配而言，骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)有利于提高水泥穩(wěn)定碎石混合料的抗壓回彈模量，而對(duì)于混合料的抗彎拉回彈模量，則是級(jí)配越細(xì)材料的抗彎拉回彈模量越大。,第三章振動(dòng)成型法水泥穩(wěn)定碎石配合比設(shè)計(jì) 第

23、一節(jié) 底基層配合比設(shè)計(jì) 第二節(jié) 基層配合比設(shè)計(jì) 第三節(jié) 采用振動(dòng)成型的半剛性基層材料配合比設(shè)計(jì)方法 3.1材料要求 3.2級(jí)配設(shè)計(jì) 3.3振動(dòng)擊實(shí)試驗(yàn)方法 3.4振動(dòng)擊實(shí)成型試驗(yàn)方法 3.5配合比設(shè)計(jì)檢驗(yàn),第一節(jié) 底基層配合比設(shè)計(jì),第二節(jié) 基層配合比設(shè)計(jì),在材料比例相同，最佳含水量相近的條件下，振動(dòng)擊實(shí)法由于可使混合料中的骨料重新排列而能達(dá)到比重型擊實(shí)法更大的混合料密實(shí)度。比值介于1.0151.041之間，平均比值為1.030。 在材料比例相同，最佳含水量相近的條件下，振動(dòng)擊實(shí)法由于可使混合料中的骨架更密實(shí)而使混合料具有更高的抗壓強(qiáng)度。對(duì)于底基層，比值介于1.592.96倍之間，平均比值為2.

24、16倍。對(duì)于上下基層，比值介于1.212.02倍之間，平均比值為1.51倍。且隨著水泥劑量的增加，兩種成型法的水泥穩(wěn)定碎石混合料無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度有接近的趨向。,第三節(jié) 采用振動(dòng)成型的半剛性基層材料配合比設(shè)計(jì)方法 3.1材料要求 （1）碎石或礫石 底基層和基層單個(gè)顆粒的最大粒徑均不應(yīng)超過(guò)31.5mm（方孔篩），一律采用規(guī)格料配制，不得使用0mm30mm或0mm20mm的級(jí)配碎石料。其壓碎值不大于30%。 所用碎石應(yīng)符合表3.31的粒徑組成要求。當(dāng)生產(chǎn)的集料不符合表3.31規(guī)格要求，但與其他材料配合后合乎表3.33級(jí)配范圍要求時(shí)也可以使用。 表3.31 水泥穩(wěn)定碎石混合料用集料規(guī)格,（2）水泥 宜采

25、用325或425號(hào)散裝普通硅酸鹽水泥、礦渣水泥和火山灰水泥 。快硬、早強(qiáng)水泥以及受潮結(jié)塊變質(zhì)的水泥不得使用。所選用水泥應(yīng)滿足表1的技術(shù)要求。 表1 水泥指標(biāo),注：括號(hào)內(nèi)數(shù)字為對(duì)礦渣水泥或火山灰水泥要求。 （3）水 凡是飲用水均可用于水泥穩(wěn)定碎石施工。,3.2級(jí)配設(shè)計(jì) 資料顯示，相同水泥劑量下，級(jí)配良好的混合料其強(qiáng)度比級(jí)配不良的混合料要高的多。據(jù)此通過(guò)調(diào)整級(jí)配提高混合料強(qiáng)度應(yīng)有較大的潛力。工程實(shí)踐表明，規(guī)范確定級(jí)配范圍相對(duì)較寬，強(qiáng)度滿足要求但級(jí)配不同的水泥穩(wěn)定碎石混合料其抗裂能力有很大差別。研究成果表明，接近規(guī)范中值及規(guī)范下限兩種級(jí)配，混合料具有較高的強(qiáng)度及抗收縮特性。級(jí)配形式見表2、圖2。,表

26、2 水泥穩(wěn)定碎石混合料級(jí)配表,圖2 水泥穩(wěn)定碎石混合料級(jí)配圖,3.4最佳含水量和最大干密度的確定 按照設(shè)計(jì)集料級(jí)配的材料比例、最大干密度經(jīng)驗(yàn)值，以及試件體積計(jì)算各種集料的重量并配料，每份混料重量約8kg左右（風(fēng)干質(zhì)量）；共配料45份備用。選擇35個(gè)水泥劑量（一般為3%，4%，5%，6%，7%）分別進(jìn)行振動(dòng)擊實(shí)和重型擊實(shí)試驗(yàn)，確定不同水泥劑量下的最大干密度、最佳含水量。 3.5無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn) 按規(guī)定壓實(shí)度分別計(jì)算不同水泥劑量的試件應(yīng)有的干密度。按最佳含水量和計(jì)算的干密度分別以振動(dòng)成型法和靜壓法制備試件。試件在規(guī)定溫度下保濕養(yǎng)生6d，浸水24h，按公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程（JTJ05

27、7）進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度。,3.6配合比的確定 按規(guī)定壓實(shí)度（底基層97%、基層98%）分別計(jì)算不同水泥劑量的試件應(yīng)有的干密度。按最佳含水量和計(jì)算得的干密度分別以振動(dòng)擊實(shí)法成型規(guī)定數(shù)量的試件。試件在規(guī)定溫度下保濕養(yǎng)生6d，浸水24h，按規(guī)程（JTJ057）進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。并計(jì)算試驗(yàn)結(jié)果的平均值和偏差系數(shù)，根據(jù)是否滿足下面公式要求來(lái)確定最后配合比設(shè)計(jì)結(jié)果。,公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范（JTJ 0342000）標(biāo)準(zhǔn)要求見表3。,表3 水泥穩(wěn)定碎石混合料抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn),3.7標(biāo)準(zhǔn)干密度的確定 目前采用振動(dòng)擊實(shí)試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)的施工單位較少，為便于指導(dǎo)施工，對(duì)通過(guò)試驗(yàn)確定的配合比設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行重

28、型擊實(shí)試驗(yàn)，計(jì)算最大干密度；并與振動(dòng)擊實(shí)法試件最大干密度進(jìn)行比較，確定修正系數(shù)。以此修正系數(shù)乘以工地實(shí)驗(yàn)室重型擊實(shí)法試件最大干密度可作為控制施工的標(biāo)準(zhǔn)干密度。,振動(dòng)擊實(shí)試驗(yàn)方法: 設(shè)備、擊實(shí)方式、試驗(yàn)參數(shù)、裝料方法等與重型擊實(shí)法不同。 振動(dòng)擊實(shí)成型試驗(yàn)方法： 設(shè)備、壓實(shí)方式、試驗(yàn)參數(shù)、裝料方法等與靜壓法不同。,第四章 瀝青路面基層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工工藝研究 第一節(jié) 高速公路項(xiàng)目概況 第一節(jié) 水泥穩(wěn)定碎石混合料施工工藝要求 第三節(jié) 水泥穩(wěn)定碎石底基層施工工藝研究 第四節(jié) 水泥穩(wěn)定碎石基層施工工藝 第五節(jié) 半剛性底基層和基層施工指南,碾壓方案： 方案一：1臺(tái)YZ14單鋼振前靜后振碾壓1遍+1臺(tái)YZ18

29、單鋼振以高幅低頻振壓2遍+2臺(tái)SWM220單鋼以高幅低頻振壓2遍+1臺(tái)XP260輪胎壓路機(jī)碾壓2遍收面。 方案二：1臺(tái)YZ14單鋼振前靜后振碾壓1遍+1臺(tái)YZ18單鋼振以高幅低頻振壓2遍+2臺(tái)SWM220單鋼振以低幅高頻振壓2遍+1臺(tái)XP260輪胎壓路機(jī)碾壓2遍收面。,第三節(jié) 水泥穩(wěn)定碎石底基層施工工藝研究,第四節(jié) 水泥穩(wěn)定碎石基層施工工藝,碾壓方案如下： 方案一：1臺(tái)YZ14單鋼振前靜后振碾壓1遍+1臺(tái)YZ18單鋼以高幅低頻振壓2遍+2臺(tái)SWM220單鋼振以低幅高頻振壓2遍+1臺(tái)XP260輪胎壓路機(jī)碾壓2遍收面。 方案二：1臺(tái)YZ14單鋼振前靜后振碾壓1遍+1臺(tái)YZ18（2遍）和1臺(tái)SWM220（1遍）單鋼振以高幅低頻振壓3遍+1臺(tái)SWM220單鋼振以低幅高頻振壓2遍+1臺(tái)XP260輪胎壓路機(jī)碾壓2遍收面。,結(jié)論： 高幅低頻條件下振壓，影響深度較大，對(duì)底基層中下部壓實(shí)效果較好；而低幅高頻振動(dòng)碾壓影響深度較淺，對(duì)進(jìn)一步追密底基層的整體壓實(shí)度有利。 當(dāng)壓實(shí)基層厚度較厚時(shí)（底基層16cm，基層為18cm ）應(yīng)適當(dāng)增加高幅低頻條件下振壓遍數(shù)，這將有利于改善結(jié)構(gòu)層內(nèi)部密實(shí)程度