黄华显 刘敬霜

文章对比分析了传统搅拌与振动搅拌技术的优劣，并结合靖西至龙邦高速公路工程实例，分析了振动搅拌技术在水稳层施工中的应用控制方法与效果。

振动拌合;基层;底基层;水泥;耐久性;均匀性

0 引言

随着我国经济建设的发展，公路交通荷载愈来愈繁重。同时，伴随公路建设的可持续发展，提升路面结构的耐久性需求愈来愈迫切。基层和底基层的施工质量对其使用耐久性的影响至关重要。从路面结构原理上讲，不论是刚性基层结构、半刚性基层结构还是柔性基层结构，基层和底基层都是路面结构的主要承重结构层。因此，加强施工质量的控制与管理，提高基层和底基层的施工质量有利于提高路面整体结构使用性能的耐久性和延长使用寿命。

1 传统拌合和振动搅拌对比

1.1 传统拌合机现状

传统搅拌方式搅拌的水泥稳定碎石具有相对较差的匀质性，尤其是水泥与粉煤灰等粉料和质地相对较细的材料，不能做到充分地均匀弥散和包裹，经常出现粗骨料表面干燥露白的状况。而且砂石与细集料间粘结度较低，有些材料在装卸、运输、摊铺过程中容易离析，这就很容易出现一定的安全隐患。经深入分析，现有的连续式搅拌装置的搅拌在时间上相对较短，很多的细度材料在搅拌上不均匀，使很多的施工单位在施工时为了保证使用强度，往往利用高含量的水泥增加强度，导致该路面基层建设出现很多裂缝，严重影响路面的寿命。如果搅拌不均匀，也会导致局部混合料水泥含量偏小，路面基体的抗载荷能力及稳定性降低，使路基地面出现一定程度的沉陷。

1.2 振动拌合机拌合原理及优势

振动拌合相比普通搅拌来讲，其频率较高，同时搅拌装置在搅拌时都会有周期性的振动弹力波，拌合装置每次对混合料撞击的能量能达到静力搅拌机的5倍以上，使水泥等细集料能够得到充分弥散，水泥水化更加充分，水泥水化产物与骨料表面粘结度得到大幅提升，基体面的强度耐久性及耐冲刷性也得到极大的提升。振动搅拌技术的优势如下：

（1）离析现象明显减少

水稳基层施工中，经常会出现材料的离析状况，这就要求在搅拌环节中生产工艺的离析控制要把握好。在实际基层施工时，振动搅拌大粒径水稳材料时，使所有的材料能够在基层铺设上得到最有效的均匀分布，在最大程度上降低骨料溜肩现象的发生，使路基面的整体契合度平整密实。

（2）和易性好，压实容易

在对公路基层的碾压中，底基不实也是经常出现的问题，这会使路基路面出现不同程度的断裂现象，给工程安全带来很大的隐患。振动搅拌的应用既能使得水泥水化得到最优化的调和，也能使和水泥水化物相融合的细集料得到合理的均匀包裹，大粒径砂石表面能够得到最均匀的涂层，使得整个材料之间在压合时摩擦力减小，完全能够达到最紧密的契合，使得基面整体的抗压度提升。

（3）降低水泥用量

在公路施工中，水泥用量较大，若不能对其进行合理的质量管理，就会导致整个路面基层出現裂缝，影响整体水泥用料的使用寿命，甚至会导致整体工程项目质量出现安全隐患，造成不必要的损失。若是水泥用量缩小，也会导致工程出现局部混合料水泥含量不足，尤其是在公路桥梁的施工中，水泥用量不足的区域在很大程度上会降低整个工程面的抗负荷抗压能力，使整体工程的路面出现局部的塌陷或沉陷等问题，严重影响施工的质量。因此，利用振动搅拌技术能有效对混合料中的水泥成团施以作用，保证振碎工作落实到位，且能在一定程度上提高混合料的充分搅拌程度，保证细集料能有效包裹在粗集料的表面，保证标准成品料中水泥用量的合理性缩减。

2 振动搅拌技术在靖西至龙邦高速公路中的应用控制

2.1 工程概况

靖西至龙邦高速公路路线总里程为28.279 6 km。全线设置地州、龙邦互通式立交2处，隧道5座，大桥7座，龙邦服务区1处、靖西养护工区1处（与靖西高速管理所合建）。基层使用4%水泥稳定碎石（厚200 mm）617 146 m2，5%水泥稳定碎石（厚330 mm）575 962 m2。

2.2 水泥稳定碎石基层裂缝控制

造成水泥稳定碎石基层开裂的原因有很多，如干缩性裂缝、荷载性裂缝和温缩性裂缝等。对基层裂缝的预防和控制可以通过以下手段进行：控制级配和压实度、控制<0.075 mm以下的颗粒含量、控制水泥用量和碾压时的最佳含水量、选择有利的季节或时间进行水稳基层的施工等。其中，严格控制混合料的级配和在施工过程中严格控制水泥用量是主要的预防和控制措施。

普通搅拌机拌合时间一般在15 s以内，而无机结合料稳定材料拌合物中水泥含量一般在5%以下，很难在短时间内拌合均匀，从理论上和实践上都证明难以保证混合料的拌合均匀性。为保证使用强度，水泥稳定碎石的水泥用量普遍取高限值，这会导致在使用中出现裂缝。而其抗冲刷性能的不足是在面层出现裂缝后导致路面使用寿命迅速缩短的另一个主要因素。实验证明，振动拌合改善了稳定碎石材料的微观结构，能够在提高强度的同时，减少水泥用量，从而减少裂缝的产生，提高混凝土的抗裂性及抗冲刷性能，保证水稳基层的质量。

2.3 模拟室外现场环境，采用室内振动拌合设备进行目标配合比的设计

本项目在目标配合比设计时采用了改装的室内振动拌合设备对混合料进行拌制，该设备模拟室外振动拌合设备，使集料在拌合过程中更加均匀地与水泥结合，减小离析，提高水泥利用效率。试验室对原材（集料、水泥、水）性能进行检验，各项指标满足基层规范和设计图纸要求。

通过7 d无侧限抗压强度试验结果显示，当水泥剂量为3.5%和4.5%时变异系数最小，分别为6.9%和6.4%，强度代表值分别为5.1 MPa和7.3 MPa（7 d无侧限抗压强度要求≥4 MPa）。设计图纸要求水泥剂量为5.0%，因此上报总监办并经审批的水泥剂量为4.5%。合理降低水泥用量更能保证水泥稳定碎石基层的质量。

2.4 生产配合比的确定和验证

（1）通过试验路的铺筑，确定生产配合比

本项目基层厚度为33 cm，分两层摊铺，上下基层粘结通过撒水泥浆的方式进行连接。在K26+350～K26+650段进行基层试验段的铺筑，对目标配合比进行验证。

通过试验段对基层混合料的级配进行了验证，筛分结果与设计配合比相符合，19～31.5 mm碎石∶13.2～19 mm碎石∶9.5～13.2 mm碎石∶4.75～9.5 mm碎石∶0～4.75 mm石屑=16∶17∶11∶19∶37，基层水泥剂量为4.5%，最大干密度为2.373 g/cm3，最佳含水量为5.2%。上下基层粘结用水灰比为2∶1的水泥净浆，洒布量为1.25 kg/m2。

（2）在施工过程中对水泥剂量的进一步调整

根据水稳碎石基层和底基层配合比设计可知，底

基层和基层集料比例相同，差别在于水泥剂量的不同。当水泥剂量为2.5%时，基层强度代表值为3.6 MPa;当水泥剂量为3.5%时，基层强度代表值为5.1 MPa。

为在保证水泥稳定碎石基层质量的前提下进一步控制裂缝扩展、减小水泥剂量，在K26+350～K26+650段铺筑水泥稳定碎石基层，在K27+000～K27+830段左幅铺筑水泥稳定碎石底基层，得出以下结论：

通过上述路段基层和底基层的铺筑，得出当底基层水泥剂量≥2.5%时，7 d无侧限抗压强度为3.4 MPa（设计要求强度≥3 MPa）;当基层水泥剂量≥3.5%时，7 d无侧限抗压强度为5.4 MPa（设计要求强度≥5 MPa）。經过其他路段的铺筑得出相同的结论，且现场取芯完整密实，裂缝也得到了有效的控制，除在试验段（水泥剂量为4.5%）出现数量极少的横向裂缝外，未在其他路段发现基层裂缝。

3 结语

虽然水泥稳定碎石基层质量在本项目中得到了有效控制，但因地域差异造成各地材料的物理化学性能不尽相同，如何进一步在后续工程实施过程中保证水泥稳定碎石基层施工质量的前提下优化配合比、减小水泥用量、控制质量的问题仍需要我们更多地去探索。总的来讲，在水泥稳定碎石基层施工项目中，振动搅拌技术的使用能够在很大程度上提升工程基层面的质量，并且还可以使工程项目的使用寿命得到延长，保障工程项目的安全使用。

[1]JTG/T F20-2015，公路路面基层施工技术细则[S].