【正文】 成型儀作為室內(nèi)試驗(yàn)設(shè)備，其 壓實(shí)效果能夠與振動(dòng)壓路機(jī)的 現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)效果等效 ，原因在于“振動(dòng)成型儀－被壓材料”的動(dòng)態(tài)響 應(yīng)與“振動(dòng)壓路機(jī)－被壓材料”的動(dòng)態(tài)響應(yīng)模型基本一致。而且，現(xiàn)行 《 公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范 》 也明確指出，當(dāng) 采用大能量壓路機(jī)時(shí)，宜將壓實(shí)度在原有基礎(chǔ)上提高 1%～ 2%。 而且，規(guī)范級(jí)配范圍內(nèi)的混合料 雖能滿足力學(xué)強(qiáng)度指標(biāo)，卻難以保證具有 優(yōu)良的抗裂性能 。 2 半剛性材料設(shè)計(jì)方面的問(wèn)題 ? 規(guī)范確定的 級(jí)配范圍太寬 目前規(guī)范所確定的 級(jí)配范圍過(guò)寬 ，難以對(duì)混合料的綜合路用性能進(jìn)行控 制。 1 半剛性基層材料特性 ? 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法 與現(xiàn)場(chǎng)碾壓工況不匹配 室內(nèi)采用 重型擊實(shí)試驗(yàn) 確定材料的最大干密度和最佳含水量，采用 靜壓 成型試件 測(cè)定 7天無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度，而施工現(xiàn)場(chǎng)大多 采用振動(dòng)壓路機(jī)和膠輪 壓路機(jī)進(jìn)行碾壓 ，很明顯，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法與現(xiàn)場(chǎng)碾壓工況不匹配，室內(nèi)試 驗(yàn)數(shù)據(jù)難以準(zhǔn)確反映和控制現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量。半剛性基層振動(dòng)成型法 施工技術(shù)與質(zhì)量控制 天津市市政工程研究院 山西忻保高速公路建設(shè)指揮部 二零一零年六月 ?半剛性基層材料設(shè)計(jì)及施工現(xiàn)狀 ?振動(dòng)成型法技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì) ?振動(dòng)成型法施工質(zhì)量關(guān)鍵控制點(diǎn) ?試驗(yàn)段鋪筑注意事項(xiàng) ?振動(dòng)成型法基層質(zhì)量控制體會(huì) 主 體 內(nèi) 容 第一部分 半剛性基層材料設(shè)計(jì)及施工現(xiàn)狀 ?半剛性基層材料特性 ?半剛性材料設(shè)計(jì)方面的問(wèn)題 ?半剛性基層施工現(xiàn)狀 ? 定義： 無(wú)機(jī)結(jié)合材料穩(wěn)定（加固）地方材料 ? 分類： 水泥穩(wěn)定類、石灰工業(yè)廢渣穩(wěn)定類、石灰穩(wěn)定類 ? 主要特點(diǎn)： 強(qiáng)度高、剛性大、抗變形能力較差； 以彎拉強(qiáng)度作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)； 環(huán)境溫度和濕度對(duì)強(qiáng)度的形成及發(fā)展有很大影響； 強(qiáng)度和剛度均隨齡期增長(zhǎng)； ? 材料優(yōu)勢(shì)： 強(qiáng)度和剛度較大，板體性強(qiáng)； 水穩(wěn)定性和抗凍性好； 對(duì)地方材料的質(zhì)量要求較低； ? 材料劣勢(shì)： 收縮系數(shù)較大，容易開裂； 抗變形能力較差，對(duì)荷載敏感性較大； 抗彎拉強(qiáng)度低，容易發(fā)生疲勞斷裂； 1 半剛性基層材料特性 半剛性基層瀝青路面出現(xiàn)早期損害現(xiàn)象并不表明半剛性基 層材料路用性能差，更不能說(shuō)明半剛性基層不適宜作為高等級(jí) 路面的結(jié)構(gòu)，工程實(shí)踐中所出現(xiàn)的一些問(wèn)題只是反映出目前 對(duì) 于半剛性材料所采用的設(shè)計(jì)理論、評(píng)價(jià)指標(biāo)及試驗(yàn)方法、控制 手段等方面需要進(jìn)一步研究和改進(jìn)。 影響半剛性基層路用性能的因素比較多，一般技術(shù)人員難 以全面掌握，當(dāng)在技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)的控制方面出現(xiàn)失誤時(shí)，往往會(huì) 造成路面的早期損壞現(xiàn)象。 ? 半剛性材料 質(zhì)量控制指標(biāo)單一 現(xiàn)行規(guī)范對(duì)半剛性材料路用性能的 要求相對(duì)簡(jiǎn)單 ，除限定原材料性質(zhì) 外，對(duì)混合料 只要求強(qiáng)度達(dá)到要求 即可，對(duì)其抗裂能力、抗沖刷能力雖有 標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法，但沒(méi)有評(píng)價(jià)指標(biāo)，這就使得在設(shè)計(jì)或施工時(shí) 只注重提高強(qiáng) 度，必然會(huì)忽視抗裂、抗沖刷、抗疲勞等路用性能 。同樣是在 規(guī)范級(jí)配范圍內(nèi)，不同級(jí)配混合料的路用性能卻差別很大 。 ? 現(xiàn)場(chǎng) 壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)過(guò)低 壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)的適當(dāng)提高依賴于碾壓設(shè)備的升級(jí)， 如今的碾壓設(shè)備 在性能及 壓實(shí)功能上可以說(shuō) 有質(zhì)的飛躍 ，若仍然沿用規(guī)范對(duì)于壓實(shí)度的控制標(biāo)準(zhǔn)顯 然不太合適。 傳統(tǒng)的半剛性材料設(shè)計(jì)方法及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)落后于當(dāng)前技術(shù)發(fā)展水平 2 半剛性材料設(shè)計(jì)方面的問(wèn)題 正是因?yàn)閷?duì)半剛性材料在設(shè)計(jì)方面存在的一些認(rèn)識(shí)上的偏差，導(dǎo) 致施工過(guò)程中存在以下一些被視為正?，F(xiàn)象的不正?，F(xiàn)象，嚴(yán)重影響 著半剛性基層的施工質(zhì)量，比較典型的現(xiàn)象有： ? 半剛性基層在瀝青面層鋪筑前 大量出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象 ； ? 水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石混合料的 水泥劑量達(dá)到 5%～ 6%以上 ； ? 施工后的半剛性基層表觀密實(shí)、而且 光滑 在事實(shí)上已經(jīng)成為半剛性基 層質(zhì)量控制的重要標(biāo)準(zhǔn)； ? 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 成為唯一的最有效的手段 ； ? 現(xiàn)場(chǎng)芯樣無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度往往遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于室內(nèi)靜壓成型試件的強(qiáng)度 ； ? 在現(xiàn)有碾壓設(shè)備下， 無(wú)需對(duì)施工工藝進(jìn)行嚴(yán)格控制也能達(dá)到較高的壓 實(shí)度已經(jīng)被接受 （壓實(shí)度超百現(xiàn)象普遍存在）； ? 正是在壓實(shí)度容 易達(dá)到的情況下，基層的壓實(shí)質(zhì)量反而被嚴(yán)重忽視。 ? 振動(dòng)成型參數(shù)： 偏心塊夾角 300 激振力 7612N 靜面壓力 140kPa 振動(dòng)頻率 30Hz 振幅 振動(dòng)擊實(shí)時(shí)間 2min 振動(dòng)成型時(shí)間以試件高度為準(zhǔn) 1 振動(dòng)成型設(shè)備介紹 ? 振動(dòng)成型方法 能夠最大程度模擬現(xiàn)場(chǎng)碾壓工況 目前，半剛性基層施工現(xiàn)場(chǎng)采用振動(dòng)壓路機(jī)和輪胎壓路機(jī)，室內(nèi)采用振 動(dòng)法成型試件 能夠最大程度地模擬現(xiàn)場(chǎng)施工條件 ，使室內(nèi)試驗(yàn)成果與實(shí)際 應(yīng)用效果具有可比性 ，能夠更加準(zhǔn)確、有效地預(yù)測(cè)和控制現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量。 2 振動(dòng)成型法技術(shù)優(yōu)勢(shì) ? 能夠 有效降低水泥劑量 ，顯著提高材料抗裂性 采用我院優(yōu)化級(jí)配范圍進(jìn)行振動(dòng)法配合比設(shè)計(jì)，該范圍內(nèi)的混合料為 骨 架嵌擠結(jié)構(gòu) ， 礦料間的嵌擠作用更強(qiáng) ，跟傳統(tǒng)方法相比，能夠 有效降低水 泥劑量 ～ ％，強(qiáng)度提高 ～ ；而且；在相同水泥劑量下，振 動(dòng)成型試件的干縮抗裂系數(shù)是靜壓成型試件的 ，抗裂能力顯著提高。 2 振動(dòng)成型法技術(shù)優(yōu)勢(shì) ? 最大功效： 內(nèi)在： 能夠顯著提高混合料的密實(shí)程度 （密度、強(qiáng)度、路用性能）； 外在： 能夠有效降低混合料的水泥劑量 （延緩甚至阻止開裂）； ? 實(shí)現(xiàn)途徑： 振動(dòng)成型方式 級(jí)配優(yōu)化（嵌擠） 增強(qiáng)碾壓 降低水泥劑量 ? 成型方式比較： 靜壓成型 基于靜荷載對(duì)材料施加剪應(yīng)力 使顆粒間相互靠近以達(dá)到壓實(shí)效果； 振動(dòng)成型 基于高頻振動(dòng)作用使材料產(chǎn)生液化而相互填充 來(lái)達(dá)到壓密效果； 振動(dòng)擊實(shí)特點(diǎn)： 對(duì)顆粒性材料施加振動(dòng)沖擊力， 使顆粒間的摩擦力由初始的靜摩擦狀態(tài)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)摩擦狀態(tài)，從而有效降低材料間的摩擦阻力， 在 共振作用 下，當(dāng)機(jī)械振動(dòng)頻率與被壓材料固有頻率一致時(shí)，被壓材料的受迫運(yùn)動(dòng)最大，材料最易被壓實(shí)。 ? 核心原理： 基于 振動(dòng)成型方式 ，對(duì) 原有級(jí)配形式進(jìn)行優(yōu)化 ，適當(dāng)增加粗集料 含量， 提高材料顆粒間的嵌擠性 ，通過(guò) 增強(qiáng)碾壓 來(lái)增加骨架顆粒間 的內(nèi)摩阻力，從而適當(dāng)降低水泥劑量， 在保證強(qiáng)度的前提下達(dá)到抗 裂效果。 靜壓成型試件脫模阻力大，且表面多孔粗糙。 而靜壓成 型試件剖面中心的集料顆粒甚至未被細(xì)集料及膠漿裹覆且呈松散狀態(tài)，用手可以剝 落，且粗集料分布亦不均勻，肉眼可以看到大大小小的空隙分布于剖面表面上。 5 振動(dòng)成型法配合比設(shè)計(jì)內(nèi)容 振動(dòng)成型法設(shè)計(jì)的半剛性材料： ? 密度較大，比重型擊實(shí)密度提高 ～ ； ? 水泥劑量比靜壓成型方法降低 % ～ %左右； ? 整體級(jí)配較粗，粗集料含量在 80%左右； 施工過(guò)程中主要面臨的三大技術(shù)問(wèn)題： ? 以振動(dòng)擊實(shí)密度作為壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，如何保證整體壓實(shí)度； ? 在較低的水泥劑量下，如何保證取芯的完整性及基層整體強(qiáng)度； ? 在較粗的級(jí)配下，如何保證成型基層的均勻性，即離析問(wèn)題； 碾壓密實(shí)是關(guān)鍵，防離析是保障和提高 6 振動(dòng)成型法施工難度 第三部分 振動(dòng)成型法施工質(zhì)量控制 ?原材料質(zhì)量控制 ?混合料級(jí)配控制 ?施工機(jī)械基本配臵 ?施工質(zhì)量關(guān)鍵控制點(diǎn) ?質(zhì)量控制要求 ? 集料： 壓碎值 （影響級(jí)配的穩(wěn)定性，壓碎后使級(jí)配整體變細(xì)，降低骨料間嵌擠性） 針片狀含量 （影響骨料間的嵌擠效果，增加碾壓難度） 含泥量 （影響水泥與集料間的膠結(jié)強(qiáng)度，降低混合料強(qiáng)度及性能） ? 施工質(zhì)控經(jīng)驗(yàn)：（骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)） 集料的規(guī)格性（針片狀含量）和均勻性（材質(zhì)、級(jí)配）很重要 石屑質(zhì)量很重要（含泥量、級(jí)配穩(wěn)定性） 石屑防雨苫蓋措施（含水量、級(jí)配穩(wěn)定性） ? 粗集料組成比例對(duì)混合料的強(qiáng)度有重要影響，施工過(guò)程中通過(guò)控制關(guān)鍵篩孔的通過(guò) 率，能夠有效保證粗集料之間形成骨架結(jié)構(gòu)，有較好的嵌擠效果，從而提高整體強(qiáng) 度；而且，粗集料往往接近于單粒徑材料，變異性較小，能夠有效地進(jìn)行控制； ? 石屑對(duì)混合料路用性能的影響最為重要，施工控制難度最大。 1 原材料質(zhì)量控制 ? 集料： ? 集料管理措施： ? 石料廠家經(jīng)優(yōu)選后采用固定的廠家供應(yīng)固定標(biāo)段的方法。 ? 加大對(duì)進(jìn)場(chǎng)石料的抽檢力度，加強(qiáng)對(duì)進(jìn)場(chǎng)石料的管理 ，不同品種、不同 批次的石料應(yīng)分檔堆放，不同規(guī)格砂石材料要嚴(yán)格分檔、隔離堆放，嚴(yán) 禁混堆。 砂石材料堆放時(shí)應(yīng)防止離析。 1 原材料質(zhì)量控制 ? 消石灰： 至少 Ⅱ 級(jí) 有效鈣和氧化鎂含量 （強(qiáng)度形成的主要來(lái)源） ? 施工質(zhì)控經(jīng)驗(yàn)： 消解必須充分有效 縮短存放時(shí)間，并復(fù)檢有效鈣和氧化鎂含量 石灰苫蓋措施（石灰含水量的均勻性） ? 石灰應(yīng) 分批采購(gòu)進(jìn)料，既不影響施工進(jìn)度，又不過(guò)多存放 ； ? 生石灰在 使用前 5～ 7d必須 充分消解 ，若消解不充分，二灰穩(wěn)定碎石碾壓完成之后， 在養(yǎng)生過(guò)程中， 未充分消解的石灰會(huì)繼續(xù)吸水消解而引起局部脹松鼓包，從而影響底 基層的整體強(qiáng)度和平整度 ； 消解后的石灰應(yīng)保持一定濕度（ 15%～ 20%）， 每噸生石 灰消解用水量大概 500～ 800kg ，不得揚(yáng)塵，也不可過(guò)濕成團(tuán)；必須采取苫蓋措施， 同時(shí) 應(yīng)盡量縮短從消解過(guò)篩到使用的時(shí)間； ? 消石灰在每次使用之前，必須復(fù)檢有效鈣和氧化鎂含量，不合格的消石灰不得使用； ? 消石灰在使用前 必須過(guò) ， 防止消解不充分或含有雜質(zhì) ，影響強(qiáng)度形成； ? 增加消石灰含量雖然可以提高強(qiáng)度，但是將嚴(yán)重影響混合料的收縮性能，因此， 禁止 在施工過(guò)程中隨意提高消石灰含量； 1 原材料質(zhì)量控制 ? 粉煤灰： SiO Al2O3和 Fe2O3總含量 燒失量 （影響強(qiáng)度形成） 比表面積 （很難滿足，但不宜太?。? ? 施工質(zhì)控經(jīng)驗(yàn)： 粉煤灰不能過(guò)濕 粉煤灰苫蓋措施（粉煤灰含水量的均勻性） ? 粉煤灰存放時(shí)， 料堆表面應(yīng)保持濕潤(rùn)，其含水量宜控制在 15%～ 20%，做到既不揚(yáng) 塵也不過(guò)濕成團(tuán)； 當(dāng)含水量過(guò)大時(shí)，粉煤灰顆粒容易凝聚成團(tuán)，不易通過(guò)拌和機(jī)下料 斗的開口，直接影響預(yù)先設(shè)臵的配合比例和拌和機(jī)的實(shí)際摻量 ； ? 粉煤灰存放時(shí) 必須采取苫蓋措施 ，若部分粉煤灰凝結(jié)成塊，使用時(shí)必須將灰塊打碎。 在實(shí) 際工程中，必須充分