水泥稳定碎石振动成型共54页文档

水泥稳定碎石振动成型法施工关键技术一、背景（一）工程概况忻州至保德高速公路项目位于山西省中北部的忻州市境内，是山西省高速公路网规划的人字骨架，十一横十一环高速公路网主骨架第三横的重要组成部分。

我公司承包忻保高速路面第六合同段工程，起点K113+300，终点桩号K139+515.814,全长25.453km，按山岭重丘区双向四车道高速公路标准设计，设计速度80公里／小时，整体路基宽度24.5米，分离式路基宽12.25米，中央分隔带宽度2米，水泥稳定碎石的工程量是：33cm厚基层257932m2，40cm厚基层259475m2，厚度20cm水稳碎石基层605843m2，水泥稳定碎石基层、底基层采用振动成型法施工，使用稳定土搅拌集中拌合，用摊铺机进行摊铺，用重型振动压路机和大吨位胶轮压路机进行碾压成型，采用防水土工布进行覆盖。

（二）课题的提出随着高等级公路事业的发展，人们对施工质量和路用性能要求越来越高，在忻保高速公路建设管理处推行振动成型法的先进技术，以提高半刚性基层的路用性能。

针对目前，半刚性基层使用寿命短，难以抵抗重载交通，究其原因主要是压实度标准偏低，水泥剂量偏大，裂缝多，无法适应交通荷载的增加。

此外，现在施工压路机械在性能及压实功上有显著提高，很容易在合理施工下出现压实度超百现象。

针对这一问题，我们路面交安第六合同段项目部，对振动成型法工作原理、主要优势、工艺要求进行认真的学习和总结，在路面基层施工中，使用振动成型法施工，有效减少或避免了半刚性结构层干缩、温缩裂缝等质量通病。

（三）国内外现状几十年来，以半刚性基层材料的应用及研究虽然取得了丰硕的成果，但远未达到完善的程度。

半刚性基层沥表路面路用性能并不是都获得了预期的效果，工程实践中出现的问题主要表现为存在收缩裂缝，当有水渗入后可能出现唧浆现象，当结构组合设计不合理或半刚必基层自身存在质量问题时，往往会发生结构性破坏。

（四）拟解决的主要问题忻保高速地处山区，且昼夜温差大，为保证路面基层施工板体性能好，承载能力高，提高抗裂、抗冲刷、抗疲劳路面性能，减少半刚性基层裂缝出现，在施工中须解决以下主要问题：（1）提高现场施工密实度，配合比优化问题。

工作 平台
搭设工作平台，专人负责覆盖料车。
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料车覆盖严密
第四章 施工工艺及方法
（4）运料车运输过程中，车厢顶必须覆盖 防雨篷布。
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第四章 施工工艺及方法 （5）发料时认真填写发料单，发料单内容包括车号、拌和机出料时间及
吨位，由司机带至摊铺现场，然后由收料人员进行核对查收，确保混合料从
拌和到碾压终了的延迟时间不超过3小时；若超过3小时，则将全车料废弃。
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第四章 施工工艺及方法
（6）自卸汽车将混合料卸 入摊铺机喂料斗时， 严禁撞击摊铺机。
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第四章 施工工艺及方法
3、混合料的摊铺 （1）摊铺前派工人将路床上的浮土、杂物全部清除，保证路床 表面整洁，并适当洒水湿润。根据摊铺机的宽度进行路中铝合金控制 导梁的安放，导梁由4根6米长铝合金、5个顶部焊接好凹槽的T型支架 组成。 ① 导梁安放由四人完成，准备好一根25米长的细线绳，由一人站 在边桩位置手持细线绳一端搭放在边桩挂好的钢绞线上，另一人站在 土路肩位置手持细线绳的另一端搭放在土路肩挂好的钢绞线上，两人 同时将细线绳拉紧，中间两人按照细线绳拉紧时的高度来摆放铝合金 直尺。
根据规划，通化市综合管廊总长度约 80.96km，新建及改建道路总长度约72.45km ，建设总投资56.7亿，建安费用52亿，我公 司占总额的30%合同额为17亿，建设期5年， 运营周期25年，运营协议额170.55亿 。
通化市综合管廊规划概况
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第二章
02 试验段目的
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第四章 施工工艺及方法

1.1 水泥稳定碎石混合料特点及普通规定1.1.1 水泥稳定碎石混合料特点水稳碎石基层配合比设计及施工工艺成熟，材料来源广，具有强度高、养生期短、水稳定性好等优点。

但水泥稳定碎石基层路面结构反射裂缝问题向来困扰着泛博道路工作者，为提高水泥稳定碎石材料本身的抗裂性能，主要有两种途径：①配合比设计采用振动成型骨架结构(基本不影响强度) 。

②采用低剂量水泥稳定碎石(影响强度) 。

对于路面基层，因其作为路面结构的主要承重层，应具有足够的强度、刚度，并具备板体好，水稳定性强等特点。

因此，要求在不影响混合料强度的同时提高其抗裂能力。

半刚性材料基层按其组成结构状态分为骨架密实结构、骨架空隙结构、悬浮密实结构和均匀密实结构四种类型。

所谓骨架密实型结构是以连续级配粗集料形成相互嵌挤的骨架，以水泥及细料填充骨架的空隙，形成一种骨架嵌挤密实结构的无机结合料。

骨架密实结构采用振动成型设计方法，具有强度高、水泥剂量低等特点，可以较好地解决强度与抗裂能力之间的矛盾。

为了减少基层的开裂，采用粗集料用量多、水泥用量低、强度高的骨架密实型水稳碎石基层是最好的选择。

表 4- 1 水泥稳定碎石混合料与其他基层回填材料的优缺点对照1.1.2 普通规定(1)采用集中厂拌混合料，采用摊铺机摊铺、压路机碾压的工 艺施工。

(2)水泥稳定碎石混合料采用干质量配合比计算， 以集料为 100， 水泥剂量外加的外比表示。

(3)水泥稳定碎石基层的施工期宜在冰冻(-3℃~-5℃)到来半 个月至一个月前结束，并尽量避免在高温季节施工。

(4)水泥稳定碎石结构层施工时，应遵循下列规定： ①配料应准确，拌和应均匀； ②混合料摊铺应均匀，减少离析；③严格控制基层的压实厚度和高程，横坡应与面层一致； ④应在混合料略大于最佳含水量约 1 个百分点时进行碾压，直 到达到重型击实试验确定的不小于 98%压实度。

冷再生可以充分利用铣刨 废料节省材料并有 利于环境保护养生时间较长，而 且强度比普通水泥 稳定碎石偏低580 水泥稳定碎石工艺工序成熟，与原结构层匹配，承 载能力强，造价低养生时间较长，易 产生干温缩裂缝280 C20 混凝土强度很高，施工方便养生时间较长，易 开裂，相比水稳碎 石，性价比较低480 ATB 具有很强的柔性和 变形能力，延缓路 面反射裂缝的发 生；与沥青混凝土 面层粘结坚固；无需养生 全柔性路面在重型 施工车辆荷载作用 下易产生较大的车辙780回填材料优点缺点1m 3造价(5)水泥稳定碎石混合料应采用专用的粒料拌和机集中厂拌生产。

水泥稳定碎石振动成型与重型击实的室内试验研究摘要：采用振动成型法设计水泥稳定碎石级配，能准确模拟现场碾压方式，本文主要进行振动压实法和静压成型法两种成型方法的室内试验研究。

关键词：振动压实，静压成型，试验研究Abstract: the vibration ChengXingFa design of the cement stable macadam gradation, can accurate simulation field rolling way, this paper mainly vibration compaction method and static pressure ChengXingFa two molding method of laboratory tests.Keywords: vibration compaction, static pressure molding, the experimental research半刚性基层沥青路面尽管存在一些本身所固有的缺陷，但其作为高等级路面典型结构在我国仍普遍采用。

随着人们对无机结合料半刚性材料研究的不断深入，试验手段的不断改进，如今的水泥稳定碎石半刚性基层与过去有本质上的改变。

采用振动成型法进行水泥稳定碎石的配合比设计是这一领域的重大转变，主要表现在以下两个方面：首先，相比过去级配进行了优化。

受到Superpave级配设计理论的启发，水泥稳定碎石亦采用骨架密实型结构。

由于粗集料的骨架嵌挤作用使得水稳碎石混合料强度进一步提高，满足了其作为路面结构主要承重层的需求；另一方面，由于粗集料的相互嵌挤使得混合料抗开裂能力增强，后期反射裂缝得以减少。

其次，采用振动成型法进行水稳碎石配合比设计较过去重型击实法大幅减少了水泥剂量，水泥剂量的减少使得最佳含水量也随之减少，最终使得混合料的温缩和干缩大幅减小。

从而有效抑制了水泥稳定碎石材料的开裂，大大减少了半刚性基层材料的裂缝。

5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
水泥稳定碎石施工质量控制 振耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯

水泥稳定碎石基层振动成型法 施工技术指南前 言水泥稳定碎石基层沥青路面作为高等级公路典型路面结构，随着交通量及交通荷载的增加，出现了许多严重的早期破坏及结构性破坏。

在现有路面结构不变的条件下，通过完善目前的半刚性材料设计方法，设计出性能更为优良的材料来提高路面服务质量，防止出现早期破坏，显然是解决问题的有效途径之一。

本《指南》的主要内容包括：振动法设计半刚性基层材料设计方法、技术指标、施工要求、质量控制要求及质量验收方法和标准等。

本《指南》未提到的技术要求，参照《公路路面基层施工技术规范》（JTG 034-2004）规定执行。

目 录1 总 则 (3)2 术 语 (3)3 材 料 (4)3.1一般规定 (4)3.2碎石 (4)3.3水泥 (4)3.4 水 (5)4混合料组成设计 (5)4.1 一般规定 (5)4.2 组成设计 (6)5施工准备 (7)5.1 施工设备 (7)5.2 检测仪器 (8)5.3 原材料储备 (10)6 施工管理 (10)6.1 一般规定 (10)6.2 下承层处理 (11)6.3混合料的拌和 (11)6.4混合料的运输 (12)6.5混合料的摊铺 (12)6.6混合料的碾压 (13)6.7横缝设置 (14)6.8养生及交通管制 (14)7、质量管理及检查验收 (15)7.1 一般规定 (15)7.2铺筑试验段 (15)7.3质量管理与检查验收 (16)附件A：基层混合料设计方法 (18)附件B：试件成型室内试验方法 (18)附件C：振动成型压实试验仪仪器说明 (20)1 总 则1.0.1 为指导使用振动成型法设计的水泥稳定碎石基层施工，特制定本《指南》。

1.0.2 本《指南》适用于新建和改扩建的高速公路和一级公路的水泥稳定碎石基层施工，其他等级公路可参照执行。

1.0.3 本《指南》规定了振动法设计的水泥稳定碎石基层的材料技术指标、配合比设计方法、施工工艺要求、质量控制要求及验收方法和标准。

尽量 按 下表 控 制 ， 余 的大 孔 经 筛２ ５ 其 ６． 毫 米 和 ９ ５ 米 也 是 次 主 要 筛 孔 。 应 该 控 制 ．毫
定 。就 同一 级 配 而 言 ，水 泥 剂 量 越 高 材
料 的抗 压 强 度 越 高 。对 于 级 配 越 趋 向于 悬 浮 密 级 配 ， 水 泥 剂 量 对 强 度 的 提 高 的
有利。
振 动 击 实 成 型 法 是 采 用 振 动 频 率 为 ３ 赫 兹 振 动 压 实 功 对 半 刚性 基 层 材 料 施 ０
加 振 动 冲 击 ， 使 材 料 获 得 较 大 压 实 度 的 成型 方 法 。 采 用 振 动成 型法 施 工 的 水 泥 稳 定 碎 石 具 有 如 下 的 优 点 ：在 养 生 ２ ３ 至 天 后 即 可 取 出 完 整 芯 样 ， 大 大 缩 短 了 工 期 ；压 实 度 提 高 ４ ％至 ５ ， 有 效 提 高 了 基 ％ 层 质 量 ； 水 泥 减 少 、 强 度 提 高 ， 达 到 了
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劈 裂 强度 均 随 龄 期 的增 长 呈 对 数 函数 关
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系 增 大 ，且 有 较好 的相 关性 。各 配 比均 呈 现 出相 同 的规 律 性 ，直 至 达 到 稳定 。
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责任编辑 ：王
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就 同 一 级 配 而 言 ， 水 泥 剂 量 越 高 材 料 的 劈 裂 强 度 越 高 。 说 明 水 泥 剂 量 的 增 加 可 明 显 改 善 提 高 水 泥 稳 地 碎 石 混 合 料 的抗 拉 能 力 。对 于 相 同 水 泥 剂 量 而 言 ，级 配 越 粗 表 现 出 材料 的 后 期 强 度 相 对 越 低 。 这 一 点 与 抗 压 强 度 不 同 ， 可 见 ，对 于 半

水泥稳定碎石振动成型法试验及质量控制一、前言众所周知，对于水泥稳定碎石，其强度检测目前主要是通过摊铺现场取样制件、经标准养护后测定其无侧限抗压强度来实现，水泥稳定碎石基层的质量也主要是通过试件的强度来评定。

因此，如何在室内制作标准试件，使其强度更准确地反映现场水泥稳定碎石基层的强度就显得非常重要。

本文从振动成型法设计方法的优势及施工工艺和质量控制几个方面，进行了详细阐述。

二、传统技术方法与振动型击实法的对比1.传统技术方法在实践中存在的问题目前的水泥稳定碎石设计施工技术仍停留在90 年代初水平，已经跟不上交通发展和公路建设的需要一一试验方法问题。

重型击实方法：建立在80 年代末90 年代初，适应了当时施工机械水平（8〜12吨压路机）和交通状况；静压成型法：试件与现场芯样工程性质相关性较差。

矿料级配：难以形成骨架密实结构，镜面现象严重，层间结合差；设计施工过程：强调抗裂性，实际操作却忽略抗裂性要求。

现有压实设备下，无需对施工工艺严格控制也能达到较高的压实度。

但正是在压实度容易达到的情况下，基层的压实反而被忽视。

2.振动成型法的研究及应用以水泥稳定碎石这种具有代表性的半刚性基层材料进行振动压实试验研究，研究内容如下：在满足强度标准前提下，提高材料抗裂性能。

影响抗裂性能关键因素是水泥剂量，水泥剂量愈大，抗裂性能越差、强度越高。

在满足强度标准前提下，如何降低水泥剂量：①高密度（平均为3.3%）:可提高强度33%该措施也有利于抗裂性能；②强嵌挤骨架密实级配:可提高强度11%，该措施也有利于抗裂性能。

加强施工控制，增强抗裂性能:①尽量使施工接近于设计结果，加强检测；②采取措施减少离析，确保工程质量均匀性；③重视碾压与养生。

传统方法反映强度的准确率只有35.6%，不能有效的反映路面强度；振动成型法能更有效的反映施工现场的强度，准确率高达92.9%，更能有效控制施工的质量。

3. 抗裂型级配3.1级配范围强嵌挤骨架密实型矿料级配3.2集料特性(1)19mn筛孔通过量决定了骨架嵌挤状况和抗离析性能，过少难以形成骨架结构，过多容易离析；(2) 4.75mm筛孔通过量决定了混合料密实程度和影响骨架结构，过少难以对粗集料骨架空隙充分填充而形成骨架孔隙结构，过多则容易撑开粗集料骨架而形成悬浮密实结构；(3)0.075mm筛孔通过量影响压实基层毛细孔和施工性能，过少则粗集料表面水泥砂浆不足而导致水泥浆- 集料界面存在薄弱面影响强度和抗裂性能，同时因为粗集料表面砂浆少、吸附力小而容易导致施工离析，过多则也会增加收缩裂缝和压实基层表面镜面现象。

水泥稳定碎石基层施工指导意见路面基层是沥青路面结构的重要组成部分。

依据中华人民共和国行业标准《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034-2000）、《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）和《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80-2004），结合我省其他类似公路的施工经验，对常熟市支梅公路改建工程水稳碎石基层施工提出如下指导意见：一、一般规定1．水泥稳定碎石基层压实厚度不超过20cm。

采用集中厂拌、摊铺机摊铺、压路机碾压的工艺施工。

2．水泥稳定碎石混合料采用干质量配合比计算，以集料为100，水泥剂量外加的外比表示。

3．水泥稳定碎石基层的施工期宜在冰冻（-3℃～-5℃）到来半个月至一个月前结束，并尽量避免在高温季节施工。

4．水泥稳定碎石结构层施工时，应遵循下列规定：（1）配料应准确，拌和应均匀；（2）混合料摊铺应均匀，减少离析；（3）严格控制基层的压实厚度和高程，横坡应与面层一致；（4）应在混合料略大于最佳含水量约1个百分点时进行碾压，直到达到振动击实试验确定的100%压实度。

5．水泥稳定碎石混合料应采用专用的粒料拌和机集中厂拌生产。

施工中应尽可能缩短从加水拌和到碾压终了的延迟时间，延迟时间不应超过水泥的初凝时间。

6．应采取各种有效措施，防止水泥稳定碎石基层在施工中出现离析（粗集料集中）和开裂现象。

对已经出现的离析和开裂应进行处理，直至将基层铲除重铺。

二、材料要求1．水泥：普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥都可用于拌制水泥稳定碎石混合料，宜采用强度等级42.5级的缓凝水泥，3天胶砂强度应不小于18MPa，水泥初凝时间应不小于3小时、终凝时间不小于6小时。

水泥其他指标应符合国家相关标准的规定。

采用散装水泥，在水泥进场入罐时，要停放七天，安定性合格后才能使用；夏季高温作业时，水泥入罐温度不能高于50℃，否则，应采用降温措施。

2．碎石：碎石的最大粒径为31.5mm，宜按粒径19-31.5mm、4.75-19mm、2.36mm-4.75mm和0-2.36mm四种规格备料。

编号 1 符号及代号 单位 MPa 意义 水泥稳定碎石混合料试件的平均抗压强度
R
R db
2
MPa
水泥稳定碎石混合料试件的抗压强度代表值
3
Rd
MPa
水泥稳定碎石基层设计抗压强度4 5 6 7 8 NhomakorabeaCV
S
% MPa — % g/cm
3
无侧限抗压强度试验结果的偏差系数 n 个试件无侧限抗压强度的标准差 标准正态分布表中随保证率（或置信度 a）而变的系数 水泥稳定碎石混合料的含水量 水泥稳定碎石混合料试件的湿密度
1
DB33/T 836—2011 3.1.4 水泥稳定碎石 cement-stabilized macadam 由具有规定级配组成的粗细集料与水泥和水拌和而成的混合料的总称。 按其混合料结构状态分为均 匀密实型、悬浮密实型、骨架密实型和骨架空隙型混合料。 3.1.5 振动成型法 vibratory forming method 利用振动压实试验仪，在与现场压实机械相匹配的固定配重、振动频率、振幅和振实时间条件下的 水泥稳定碎石等半刚性基层材料配合比设计方法。 3.2 符号及代号 本规范各种符号、代号以及意义详见表1。 表1 符号及代号
配合比设计 ........................................................................ 4 5.1 一般规定 ...................................................................... 4 5.2 组成设计 ...................................................................... 4

骨架密实型水泥稳定碎石基层振动成型施工工法当前, 半刚性水泥稳定碎石基层在高速公路中的应用较为广泛,但随着中国经济的快速发展, 重载交通运输成为高速公路的主要运输形式, 在此大环境下半刚性基层沥青路面的早期破坏现象十分严重。

这些问题的存在与当前半刚性基层材料设计方法和评价标准落后于当前技术发展水平息息相关, 主要因素有: 集料级配要求过宽; 室内成型方式与现场碾压方式不匹配; 质量控制指标单一; 压实度标准偏低。

针对这些问题, 我们研究一套水泥稳定碎石基层振动成型施工工法, 并应用于工程实践, 实践证明该工法具有技术先进性, 能够适应交通运输发展的需求, 并有一定的社会、经济效益。

1 工法特点1.0.1室内成型方式与现场碾压方式接近匹配以采用振动成型机初步确定混合料干密度为基础, 试验路校正压实度控制指标这一方式, 使现场质量控制更为合理, 而且压实机械压实效率的进步同步提高基层的压实密度, 建立了与时俱进的联动机制1.0.2 抗压强度提高振动成型试件抗压强度远大于静压成型试件抗压强度。

能够降低水泥剂量1%-1.5%,这样不但降低了工程造价,满足强度设计要求,更重要的是显著提高了半刚性基层的抗裂能力。

1.0.3 抗裂性能提高采用优化的骨架密实型级配, 减少了细料含量, 振动压实降低了最佳含水量,降低了材料的自身收缩,1.0.4 承载能力提高经过提高压实机械效率和优化压实工艺与骨架密实型级配相匹配, 增加了混合料的单位体积质量, 提高了基层的回弹模量2 适用范围该工法适用于骨架密实型水泥稳定碎石基层的施工。

3 工艺原理① 采用骨架密实型集料级配, 粗集料相互嵌齐稳定, 经过高强振动压实, 能够获得较大的密度, 提高了抗裂性能, 同时具有较高的内摩阻力、 较好的耐疲劳性能;② 压实控制标准和强度检验试件成型方式采用振动压实机成型, 提高了密度和强度, 降低了水泥剂量和最佳含水量;试验最大限度地模拟基层具体施工条件, 使室内成果与基层实际应用效果具有可比性;③ 采用20t 以上的振动压路机成型, 充分发挥主流压实设备的压实效率, 提高基层压实度。