振动搅拌技术的水泥稳定碎石性能研究

王冰花

摘要：随着社会的进步，水泥稳定碎石因其优异的性能被广泛用作于道路基层中，但由于传统的静力搅拌设备搅拌速率较低，拌和强度不足，导致混合料难以被搅拌均匀，从而使得水泥稳定碎石的性能无法充分发挥。采用振动搅拌工艺提高拌和设备的拌和强度，改善水泥稳定碎石的拌和效果，从而提高水泥稳定碎石的性能。

关键词：振动搅拌技术；水泥稳定碎石性能

引言

传统的搅拌技术在水泥稳定碎石基层施工过程中存在水泥剂量偏大、混合料拌和不均匀等问题，导致基层不易压实、板结性能不良、强度不足、容易出现开裂，存在较大的基层质量隐患。相对于传统搅拌技术，水泥稳定碎石振动搅拌技术在搅拌机理方面实现了重大突破，在强制式搅拌的基础上，加入振动搅拌，使混合料更加均匀地拌和，从而提高了混合料的使用性能，而且能够适量地减少水泥用量，有利于现场施工质量管控，使得基层施工质量得到提高，为公路基层施工提供了经验借鉴。

1振动搅拌对水泥稳定碎石均匀性和密实度的影响

振动搅拌能够改善水泥稳定碎石的均匀性和密实度，提高水泥稳定碎石表观密度以及硬化后水泥稳定碎石试块的密度。与普通搅拌相比，振动搅拌可以加速水泥稳定碎石各组分状态的转变，使水泥颗粒团充分破碎，水化反应更加充分，水泥稳定碎石内部的大孔得到填充，小孔得到细化且均匀分布，孔结构得到改善，形成细致、密实的结构。经振动搅拌的水泥稳定碎石在成型时可以更加密实地填充试模，硬化后的水泥稳定碎石试块密度更大。相关学者的研究进一步验证了振动搅拌对水泥稳定碎石均匀性和密实度的提升作用。

2振动搅拌技术的水泥稳定碎石性能研究

2.1振动搅拌技术

现有水泥稳定碎石搅拌技术一般有自落式搅拌技术及强制式搅拌技术。自落式搅拌技术依靠混合料自身重力与搅拌设备转动进行强制拌和，难以对混合料搅拌均匀，同时生产效率较低。强制式搅拌技术依靠搅拌轴高转速不仅对设备磨损较大，而且由于较大的搅拌速度易造成混合料离析，严重影响混合料施工质量。近年来，随着材料工艺及施工设备的不断优化，诸如振动搅拌技术之类的施工新技术逐步应用于水泥稳定碎石拌合施工中，振动搅拌机采用外加振动作用，使得水泥颗粒在初步水化过程中保持振颤状态，从而减少未分散水泥的聚集，提高水泥颗粒在集料中的均匀性。此外，振动作用还可除去集料表面灰尘，加强水泥与集料之间的裹附粘接力。

2.2混合料运输

待混合料拌合完成后即可装料运输，为减小混合料在装料过程中发生离析，混合料装车时应采用三步装料法，遵循车厢前、后、中装料顺序。由于水泥稳定碎石混合料含水量极易受到环境影响而影响压实质量，因此在装料完成后采用土工布或篷布覆盖在车厢。在运料过程中，由于车速突然加减容易对混合料产生振荡作用，进而使得混合料发生离析，因此，车辆行进过程中，尽量保持匀速行驶。

2.3改善混合料的综合性能，提高工程质量

水泥稳定碎石底基层、基层采用振动搅拌施工工艺后，水泥颗粒分布更加均匀，水泥水化反应速度更加快，增加了水泥和骨料间的粘结力，提高混合料的强度与均质性，能够解决因水泥稳定碎石的水泥分布不均导致局部水泥含量高而产生裂纹的问题和局部水泥用量低而产生的抗载荷能力及水稳定性降低、局部唧浆沉陷等问题。在运输、摊铺过程中混合料的离析程度显著减小，碾压压实效果更好，工程质量得到大幅提升。

2.4混合料压实

水泥稳定碎石压实过程是基层强度形成的重要工序，待摊铺完成后，首先及时启动钢轮压路机连续在摊铺全宽范围内进行初压，压路机碾压路线应先两边后中间进行均匀碾压，碾压搭接宽度应为碾压宽度的三分之一。复压采用振动压路机进行压实作业，并在此时对基层压实度进行检测，对欠压实区域及时进行补压，直至施工路段内压实度符合要求。终压采用胶轮压路机消除复压钢轮轮迹，并提高基层顶面的平整度。

2.5减少路面病害的发生，具有良好的社会效益

水泥稳定碎石振动搅拌可以减少水泥用量，减少能源的开采，降低对环境的污染。同时，减少了基层的开裂，减少反射裂缝的发生，减轻了沥青路面早期损害程度，在一定程度上改善了道路的行车舒适性。公路的日常养护也因此大大减少，并减少了交通拥堵的发生率，有利于可持续发展，具有很好的社会效益。

2.6无侧限抗压强度

同龄期下振动搅拌混合料的无侧限抗压强度明显高于静力搅拌混合料的无侧限抗压强度。例如，在90d时，振动搅拌水泥稳定碎石的无侧限抗压强度比静力搅拌水泥稳定碎石的强度提高了22．5%。这说明采用振动搅拌工艺可显著提高水泥稳定碎石的无侧限抗压强度。此外，在90d时，振动搅拌混合料无侧限抗压强度的变异系数Cv值仅为3．8%，而静力搅拌混合料的变异系数Cv值为5．4%，振动搅拌混合料的Cv值比静力搅拌混合料下降了42%。这说明该工艺下混合料的无侧限抗压强度更加稳定，混合料的质量更加可靠。半刚性材料需要足够长的时间形成强度，若在形成强度时受到外部荷载的作用，其力学性能将大幅下降。因此，保证水泥稳定碎石基层的力学性能在较短时间内到达工程要求，对于保证水泥稳定碎石基层的质量具有十分重要的意义。振动搅拌水泥稳定碎石的早期强度明显高于静力搅拌，且强度增长更明显。

结语

目前振动搅拌对水泥稳定碎石性能的影响研究多局限于单方面性能研究的不足，通过文献综述，较全面地分析了振动搅拌对水泥稳定碎石性能的影响。研究发现，振动搅拌技术能够解决普通搅拌技术存在的水泥稳定碎石搅拌不充分、混合料混合不均匀等问题，利用振动搅拌技术能有效提高水泥稳定碎石的密实程度，提升水泥稳定碎石的力学性能，改变水泥稳定碎石的干温缩特性，增强水泥稳定碎石的耐久性，水泥稳定碎石经振动搅拌后综合性能得到明显提升。因此，在实际工程应用中，建议采用振动搅拌技术，以保证水泥稳定碎石的搅拌效果和工程质量。

参考文献

[1]姚运仕，刘欢建，任峰，等.高性能混凝土振动搅拌试验研究[J].硅酸盐通报，2020，39（3）：730-733.

[2]张海涛，梁爽，杨洪生，等.粉煤灰对振动拌和水泥稳定碎石力学性能的影响[J].公路工程，2019，44（5）：176-179.

[3]熊潮波.水泥稳定碎石搅拌均匀性及其对路用性能影响机理研究[J].公路交通技术，2019，35（4）：28-33.