水泥稳定碎石施工质量控制振动击实法.pptx
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京秦高速公路迁西支线工程LM-2标 田昆仑 2011年12月13日
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振动成型法简介 原材料及配合比设计要求 施工工艺控制
振动成型法的概念
➢ 振动成型法是由振动压实成型机 模拟现场振动压路机，从而确定 材料的组成比例、最大干密度及 最佳含水量，并对各项性能指标 进行检测的一种水泥稳定碎石混 合料配合比设计方法。振动成型 法得到的压实效果与振动压路机 非常接近，是能更精确模拟现场 压实方式的室内试验方法。
➢ 取工地使用的水泥，根据确定的级配曲线，按不同水泥剂量分组 试验。结合设计文件，按下列水泥剂量配制：
➢ 基层用水泥试配剂量：3.5%，4.0%，4.5%，5.0%，5.5% ➢ 在可能估计合适剂量的情况下，允许将五个不同的剂量的试验缩
减到三个或四个，但不得少于3个剂量，特别不允许采用一个经 验剂量的验证性设计方法。
➢ 针片状含量不大于20%，压碎值不大于30%，塑性指数小于6、 硫酸盐含量不宜超过0.25%。粒径小于0.6mm的颗粒必须做液 限和塑性指数试验，要求液限小于28%，0~4.75mm料中， 0.075mm通过量必须小于15%。
➢ 水 凡饮用水皆可使用，遇到可疑水源，应委托有关部门化验
鉴定。
配合比组成设计
➢ 强度等级不低于32.5级。 ➢ 水泥在入罐前，必须确认在出炉7天以后，安定性等符合规范要
求。
➢ 集料
➢ 各规格集料必须满足《公路路面基层施工技术规范》JIJ034-2000 和设计文件中规定的物理力学性能要求，并满足粒径规格要求。
➢ 规范规定集料最大粒径不宜大于37.5mm，一般集料最大粒径不 超过31.5mm。粒径过大对拌合站、摊铺机的损害性越大，混合 料容易离析。
传统设计方法的现状
➢ 室内成型方式与现场碾压方式不匹配
➢ 在我国，无机稳定结合料大部分是按《公路工程无机结合料稳定 材料试验规程》(JTJ 057-94)的要求采用重型击实试验，与工程 实际中振动压路机的压实不匹配，试验得出的最大干密度太小， 与工程实际差别较大。
➢ 在水泥稳定碎石基层施工中，由于室内重型击实成型与室外振动 压实不匹配，造成了两个严重的后果：
➢ 规范规定的级配范围太宽，难以保证工程质量
➢ 规范规定的级配范围太宽，在此范围内，不同级配的混合料其力 学性能有很大差异，因此不同级配的水泥稳定碎石混合料各种力 学指标即使全部满足规范要求，也很难说明这些混合料具有良好 的抗裂性能。
振动成型法的优点
➢ 改变了传统的重型击实法和静压法，采用更能够模拟现场压实方 式的振动方法进行室内试验及检测。
➢ 一是压实度超百。在各级检查及验收中，不允许压实度超百，这 就迫使施工单位在施工过程中，通过减少压实遍数来降低压实度；
➢ 二是裂缝严重。水泥剂量、细集料含量和含水量是引起水泥稳定 碎石裂缝的三大因素。由于试件成型方式与现场施工碾压方式不 同，施工单位往往为避免压实度超百而减少压实遍数，造成强度 不满足设计要求，于是为了增加强度便加大水泥剂量。
➢ 一般规定
➢ 水泥稳定级配碎石混合料组成设计包括原材料质量检验，混合料 级配组成设计，确定必需的水泥剂量和混合料的最佳含水量等。
➢ 原材料试验包括含水率、集料级配、液限及塑限、碎石针片状颗 粒含量、碎石的压碎值试验、水泥强度等级和凝结时间等，必要 时应测定有机质含量和硫酸盐含量。
➢ 混合料试验包括重型击实、水泥剂量、无侧限抗压强度、延迟时 间等。
➢ 混合料的设计步骤
➢ 1）取工地实际使用的不同规格集料应分别进行水洗筛分，每批 石料应取有代表性的石料进行不少于10次筛分，以平均值作为 不同规格集料的筛分结果。级配的走向应选择靠近中值偏下、靠 近级配范围的下限使矿料级配形成S形曲线，基层4.75mm以上 粗集料的含量不低于65%，形成骨架密实型结构，经行室内试验， 待实验结果出来后确定合适的级配曲线。
➢ 2）击实试验
➢ 水泥稳定碎石采用振动压实试验方法确定各种混合料的最佳含水 量和最大干密度，至少应做三个不同水泥剂量混合料的振动压实 试验，即最小剂量，中间剂量和最大剂量。按规定压实度分别计 算不同水泥剂量的试件应用有的干密度。
➢ 3）强度试验
➢ 按最佳含水量和计算得到的干密度制备试件。进行强度试验时， 平行试验的试件数量应符合下表规定。
试验室试件比较
传统设计方法试件
振动成型法试件
养生7天后现场取芯比较
传统设计方法 基层7天芯样
原材料
➢ 水泥
➢ 水泥稳定碎石结构层对原材料要求较高，水泥做为唯一的一种稳 定剂，其质量尤为重要。为保证水泥稳定碎石混合料有足够的时 间来运输、摊铺及碾压，要求水泥应选用初凝时间应大于3小时、 终凝时间大于6小时的普通硅酸盐水泥。
➢ 水泥剂量明显降低，同时强度提高、抗裂能力提高。水泥剂量降 低1%~1.5%，强度提高1.5~2倍，相同水泥剂量下，振动成型试 件干缩抗裂系数是静压成型条件下的1.5倍。
➢ 振动成型法设计的半刚性材料密度标准提高1.02~1.03倍。且实 际工程经验表明，用传统的碾压方式，在不增加设备投资的情况 下，完全可以达到新的设计方法的压实度要求。
➢ 试件在20±2℃温度下保湿养生7d，浸水24h后，进行无侧限抗压 强度试验。
➢ 根据设计强度标准，选定合适的水泥剂量，此剂量试件室内试验 结果的平均抗压强度按下式计算：
➢
R平≥Rd/(1来自百度文库ZaCv)
➢ 式中：Ｒ平－平均抗压强度，MPa
➢ 质量控制指标单一
➢ 规范对混合料路用性能要求相对简单。除原材料性质以外，对混 合料只要求7天龄期的饱水无侧限抗压强度达到要求即可，对混 合料抗裂能力没有标准试验方法和评价指标，进而使得设计或者 施工的时候，只注重提高强度，造成片面的强度过大而抗裂能力 较差等负面影响。
➢ 压实度标准偏低
➢ 压实度达到较高的标准对水泥稳定碎石混合料强度、抗裂能力以 及抗疲劳能力的提高有显著的作用。压实度的增加可以大幅提高 半刚性材料强度，并可显著提高混合料的抗裂能力；另一方面， 压实度的提高可以大大减少水泥稳定碎石混合料中的微裂隙，从 而提高混合料的抗疲劳能力。
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振动成型法简介 原材料及配合比设计要求 施工工艺控制
振动成型法的概念
➢ 振动成型法是由振动压实成型机 模拟现场振动压路机，从而确定 材料的组成比例、最大干密度及 最佳含水量，并对各项性能指标 进行检测的一种水泥稳定碎石混 合料配合比设计方法。振动成型 法得到的压实效果与振动压路机 非常接近，是能更精确模拟现场 压实方式的室内试验方法。
➢ 取工地使用的水泥，根据确定的级配曲线，按不同水泥剂量分组 试验。结合设计文件，按下列水泥剂量配制：
➢ 基层用水泥试配剂量：3.5%，4.0%，4.5%，5.0%，5.5% ➢ 在可能估计合适剂量的情况下，允许将五个不同的剂量的试验缩
减到三个或四个，但不得少于3个剂量，特别不允许采用一个经 验剂量的验证性设计方法。
➢ 针片状含量不大于20%，压碎值不大于30%，塑性指数小于6、 硫酸盐含量不宜超过0.25%。粒径小于0.6mm的颗粒必须做液 限和塑性指数试验，要求液限小于28%，0~4.75mm料中， 0.075mm通过量必须小于15%。
➢ 水 凡饮用水皆可使用，遇到可疑水源，应委托有关部门化验
鉴定。
配合比组成设计
➢ 强度等级不低于32.5级。 ➢ 水泥在入罐前，必须确认在出炉7天以后，安定性等符合规范要
求。
➢ 集料
➢ 各规格集料必须满足《公路路面基层施工技术规范》JIJ034-2000 和设计文件中规定的物理力学性能要求，并满足粒径规格要求。
➢ 规范规定集料最大粒径不宜大于37.5mm，一般集料最大粒径不 超过31.5mm。粒径过大对拌合站、摊铺机的损害性越大，混合 料容易离析。
传统设计方法的现状
➢ 室内成型方式与现场碾压方式不匹配
➢ 在我国，无机稳定结合料大部分是按《公路工程无机结合料稳定 材料试验规程》(JTJ 057-94)的要求采用重型击实试验，与工程 实际中振动压路机的压实不匹配，试验得出的最大干密度太小， 与工程实际差别较大。
➢ 在水泥稳定碎石基层施工中，由于室内重型击实成型与室外振动 压实不匹配，造成了两个严重的后果：
➢ 规范规定的级配范围太宽，难以保证工程质量
➢ 规范规定的级配范围太宽，在此范围内，不同级配的混合料其力 学性能有很大差异，因此不同级配的水泥稳定碎石混合料各种力 学指标即使全部满足规范要求，也很难说明这些混合料具有良好 的抗裂性能。
振动成型法的优点
➢ 改变了传统的重型击实法和静压法，采用更能够模拟现场压实方 式的振动方法进行室内试验及检测。
➢ 一是压实度超百。在各级检查及验收中，不允许压实度超百，这 就迫使施工单位在施工过程中，通过减少压实遍数来降低压实度；
➢ 二是裂缝严重。水泥剂量、细集料含量和含水量是引起水泥稳定 碎石裂缝的三大因素。由于试件成型方式与现场施工碾压方式不 同，施工单位往往为避免压实度超百而减少压实遍数，造成强度 不满足设计要求，于是为了增加强度便加大水泥剂量。
➢ 一般规定
➢ 水泥稳定级配碎石混合料组成设计包括原材料质量检验，混合料 级配组成设计，确定必需的水泥剂量和混合料的最佳含水量等。
➢ 原材料试验包括含水率、集料级配、液限及塑限、碎石针片状颗 粒含量、碎石的压碎值试验、水泥强度等级和凝结时间等，必要 时应测定有机质含量和硫酸盐含量。
➢ 混合料试验包括重型击实、水泥剂量、无侧限抗压强度、延迟时 间等。
➢ 混合料的设计步骤
➢ 1）取工地实际使用的不同规格集料应分别进行水洗筛分，每批 石料应取有代表性的石料进行不少于10次筛分，以平均值作为 不同规格集料的筛分结果。级配的走向应选择靠近中值偏下、靠 近级配范围的下限使矿料级配形成S形曲线，基层4.75mm以上 粗集料的含量不低于65%，形成骨架密实型结构，经行室内试验， 待实验结果出来后确定合适的级配曲线。
➢ 2）击实试验
➢ 水泥稳定碎石采用振动压实试验方法确定各种混合料的最佳含水 量和最大干密度，至少应做三个不同水泥剂量混合料的振动压实 试验，即最小剂量，中间剂量和最大剂量。按规定压实度分别计 算不同水泥剂量的试件应用有的干密度。
➢ 3）强度试验
➢ 按最佳含水量和计算得到的干密度制备试件。进行强度试验时， 平行试验的试件数量应符合下表规定。
试验室试件比较
传统设计方法试件
振动成型法试件
养生7天后现场取芯比较
传统设计方法 基层7天芯样
原材料
➢ 水泥
➢ 水泥稳定碎石结构层对原材料要求较高，水泥做为唯一的一种稳 定剂，其质量尤为重要。为保证水泥稳定碎石混合料有足够的时 间来运输、摊铺及碾压，要求水泥应选用初凝时间应大于3小时、 终凝时间大于6小时的普通硅酸盐水泥。
➢ 水泥剂量明显降低，同时强度提高、抗裂能力提高。水泥剂量降 低1%~1.5%，强度提高1.5~2倍，相同水泥剂量下，振动成型试 件干缩抗裂系数是静压成型条件下的1.5倍。
➢ 振动成型法设计的半刚性材料密度标准提高1.02~1.03倍。且实 际工程经验表明，用传统的碾压方式，在不增加设备投资的情况 下，完全可以达到新的设计方法的压实度要求。
➢ 试件在20±2℃温度下保湿养生7d，浸水24h后，进行无侧限抗压 强度试验。
➢ 根据设计强度标准，选定合适的水泥剂量，此剂量试件室内试验 结果的平均抗压强度按下式计算：
➢
R平≥Rd/(1来自百度文库ZaCv)
➢ 式中：Ｒ平－平均抗压强度，MPa
➢ 质量控制指标单一
➢ 规范对混合料路用性能要求相对简单。除原材料性质以外，对混 合料只要求7天龄期的饱水无侧限抗压强度达到要求即可，对混 合料抗裂能力没有标准试验方法和评价指标，进而使得设计或者 施工的时候，只注重提高强度，造成片面的强度过大而抗裂能力 较差等负面影响。
➢ 压实度标准偏低
➢ 压实度达到较高的标准对水泥稳定碎石混合料强度、抗裂能力以 及抗疲劳能力的提高有显著的作用。压实度的增加可以大幅提高 半刚性材料强度，并可显著提高混合料的抗裂能力；另一方面， 压实度的提高可以大大减少水泥稳定碎石混合料中的微裂隙，从 而提高混合料的抗疲劳能力。