水泥稳定碎石串联式双拌缸两级拌合施工的研究与应用

1、辽 宁 省 交JOURNAL OF LIAONING通 高 等PROVINCIAL专 科 学 校 学 报COLLEGE OF COMMUNICATIONS第 15 卷 第 5 期2 0 1 3 年 1 0 月Vol. 15 No. 5Oct.2 0 1 3文章编号 ： 1008-3812（2013）05-025-04水泥稳定碎石串联式双拌缸两级拌合施工的研究与应用毅1齐 永超2 吕文 军2程（1. 辽宁省高等级公路建设局 ， 辽 宁 沈 阳 110005； 2 北京城建道桥建设集团有限公司 ， 北 京100124）摘要水泥稳定碎石串联式双拌缸两级 拌 和是以混合料拌合工艺的改进研究为出 发 点

2、 ， 通 过改进混合料拌合工艺后 ， 进 一 步 调 整 水 泥 剂 量 ， 改善了混合料材料性能 ， 有 效 提 高 了 铺 筑 效 果 ， 确 保 了 工 程 质 量 ， 有 效 减 少 了 裂 缝 、 离析等质量通病 。 研究成果将更有效的 促 进和完善低 剂 量 水 泥 抗 裂型水泥稳定碎 石 混合料技术的应用 ， 尤其对结构收缩应力大 、 有 冻 胀 危 害 的 寒冷地区道路施 工 ，具有很强 的借鉴意义 。关键词道路工程； 水泥稳定碎石 ；中图分类号 ： U416.214双拌缸 ； 路面 基层文献标识码 ： B1前言基 层 是路面结构中的承重部分 ，生 横 向 裂 缝 ， 造 成

3、水 分 渗 入 ， 引发路面冻胀翻浆 等 病 害 。 丹 通高速公路项目指挥部针对常规水泥 稳 定 碎 石 基 层易产生横向收缩裂缝 ， 以 及 混 合 料拌 和 、 摊 铺 过程中产生离析的通病问题 ， 开 展 了“水泥稳定碎石混合料串 联双拌缸拌合生产施工 技术” 的研究与应用 。2施工工艺原理 、 特点及适用范围2.1工艺原理（1） 采 用 双 拌 缸 干 、 湿两级拌合施工技术 ， 提高成品混合料的均质性 ， 增加路面使用寿命 。 水 泥 稳 定 碎 石混合料串联式双拌缸两级拌合施工 工 艺 ， 改 变 了传统的单缸连续拌合混合料的生产 方 式 ， 采 用 了两级连续拌合理念 。 即

4、， 采 用 串 联 方 式 在 原 有 拌缸设备基础上再增加一台同型号拌 缸 ， 适 当 延 长混合料的拌合时间 ， 同 时 并 不 明 显 降 低 生 产 效 率 。 此工艺可有效消除粗细集料离析 和 水 泥 裹 附 不 均 匀 问 题 ， 使生产的混合料达到均 质 化 ， 使 基 层摊铺时各部位混合料均匀一致 ， 消 除 了 混 合 料 摊铺时常见的不均匀离析现象 ， 保 证了路面基层强度的整体性 （见图 1）。主 要 承 受 车辆荷载的竖向力 ， 并把路面结构自重和荷载应力 扩散到垫层或 土 基 ， 而半刚性基层沥青路面是我 国目前高速公路路面结构使 用的主要典型形式 ，一些新建高速 公

5、路产生的裂缝 、 龟裂等早期破坏 常与半刚刚性 基层质量有直接关系 ， 因 而 如 何 提 高基层使用功 能和使用寿命一直是广大工程技术 人员关注的重要课题 。水 泥 稳定碎石基层串联式双拌缸二级拌合是 通过改进目前的无机结 合料集中厂拌的施工工 艺 ， 在 增 加 粉 煤灰等外掺细填料及适当降低水泥 的 情 况 下 ， 通 过增加水泥拌合拌缸模块 ， 延 长 水 泥稳定混合料 的 拌 合 时 间 ， 达到提高混合料的均 匀 一 致 性 ， 降 低 施 工 离 散 性 ， 从而从施工环节入 手根本上解决 水泥稳定碎石基层的实体质量 ， 提 升路面的耐久性和降低基层反射裂缝的产生 。辽 宁 省丹

6、东至通化高速公路是辽宁省重点公 路 建 设 项 目 ， 列入交通运输部的 “中 国 北 方 寒 冷 地区典型示范工程 ”， 该 项 目 地 处 冬 寒 区 ， 冬 期长且年降水量大 ， 路面受季节变化影响大 ， 易 产收稿日期 ： 2013-06-21作者简介 ： 程毅 （1979）， 男， 湖南株洲人 ， 硕士， 高级工程师 。 研究方向 ： 路面工程 。· 25 ·辽 宁 省 交 通 高 等 专 科 学 校 学 报2013 年（3） 接 通 总 电 源 ： 电 源 指 示 灯 亮 ， 然 后 打 开电 脑 ， 机 器 自 检 并 预 热 ； 按 电 铃 铵 钮 ， 提

7、醒 装 载 机 、 运 输 车 等 人 员 ， 各 就 各 位 ； 启 动 空 气 压 缩机 ， 待 气 压 达 到 要 求 时 ， 开 关 料 门 ， 气 缸 动 作 迅速 平 稳 ， 料 口 全 开 全 闭 ， 开关粉料仓电磁阀气路 正常， 开关储料仓振动器正常 ， 开关水泵正常 。（4） 启 动 拌 合 ： 分别依次启动长斜皮带机 、湿 拌 缸 搅 拌 机 、 短 斜 皮 带 机 、 干 拌 缸 搅 拌 机 、 配 料 皮 带 机 、 调速计量皮带机 ， 同时依次开启螺旋 输 送 机 、 螺 旋 给 料 机 、 水 泵 。 停机时反顺序关 闭 ， 各 部 运 行 正 常 。 试验员在施工

8、前检测原材料 含 水 量 ， 据 此 并 结 合 天 气 ， 调控拌合加水量 ， 使含水量略高于最 佳 含 水 量 0.5%1%左 右 。 操 作 手 通 过 电 脑 自 动配料系统按照配合比例 ， 将 各 档 集料 与 水 泥 先 输送到干拌缸进行干拌 ， 水 泥 在 干 燥 的 状 态 下 能 够更加均匀地裹附在集料表面 ； 干 拌后 ， 混 合 料 通过传送带输送到湿拌缸 ， 按 预 定 加 水 量 加 水 进 行 湿 拌 ， 最终将经过两级拌合的水泥 稳 定 碎 石 混 合料输送至储料仓 。 储料仓将近装满 后 ， 开 启 气 缸 ， 打 开 储 料 仓 门 卸 料 ， 运 料 车 分

9、图 1串联式双拌缸两级拌合工艺设备布置 （2） 混 合 料 拌 合 时 ，混合料的搅拌 工 艺 要 求 ，拌 程 序 ， 在 干 燥 状 态 下 ，参照水泥混凝土与沥青 利用第一个拌缸完成干 水泥在集料中可以均匀 分 布 ， 使 水 泥 的胶凝作用充分发挥 。 与 常 规 拌 合工 艺 相 比 ， 在 达到同样强度要求的前提下 ， 可 降低水泥用量 0.5%1%，可减少基层因水泥用量高 造成的收缩裂 缝 的 发 生 ， 达到了降低成本 、路面耐久性 、 节约资源 、 保护环境的效果 。2.2拌合机的改造提 高在 利 用 原 WCB-600 型 双卧轴连续强制式稳 定土拌合设备 的 基 础 上

10、， 进 行 改 装 。 延 长 其 拌 合 流 程 系 统 长 度 ， 从中加入一套同型号拌合缸和一 条短斜输料皮带 ， 使两个拌缸形成串联 ， 将 操 控 室备用接口引 出相应的动力电缆接入拌缸和皮带 电 机 。 拌 合 时 ， 第一个拌缸干拌不加水 ， 干 拌 后的混合料进入 第二个拌缸时再加水 ， 实 现 了 混 合 料干拌和湿拌 连续拌合生产作业 。 其 中 干 拌 缸 短前、后、 中三段装料 ， 可避免跌落离析 。（5） 拌 合 中 ， 试验员随时检测混合料水泥剂 含 水 量 和 混 合 料 级 配 ， 确保合格的混合料出 量 、场。2.4设备要求拌 和 机 ： 经改造后的串联式双拌

11、缸稳定土拌 合 机 ， 每小时额定产量 600 吨 ， 配 备 两 个 100 吨的散装水泥储存罐 ， 5 个 以 上 配 料 仓 ， 配 备 高 精 度电子动态计量器 ， 确保各种材料计量准确 。2.5工艺特点（1） 混合料拌合均匀 ， 无 离 析 现 象 ， 提 高 了 混 合 料 摊 铺 作业成型效率和质量 ， 减 少 了 人 工 修补处理的工作量 。（2） 水泥稳定碎石混合料匀质化 ， 成 型 后 的 混合料强度发展均衡 ， 基层整体的稳定性提高 。（3） 与常规拌合工艺相比 ， 在达到同样强度 要 求 的 前 提 下 ， 可降低水泥用量 ， 减 少 基 层 收 缩裂 缝 的 发 生

12、， 达到了提高质量 、 降 低 成 本 、 节 约 资源、 保护环境的作用 。（4） 本工艺与常规工艺相比 ， 通 过 对 拌 合 设 备 的 有 效 改 造 ， 使混合料拌合均匀 ， 消 除 了 由 于混 合 料 离 析 而产生的废料浪费 ， 从而实现了材料 资源节约 。（5） 本工艺与常规工艺相比 ， 可 提 高 基 层 的斜 皮 带 长 9m， 湿拌缸长斜皮带长 22m，有 效 防止水泥稳定碎 石混合料成品在传送时发生粗骨料 分 离 。 通 过 改 造 ， 拌 合 站 的 产 量 仍 为 600t/h。联式双拌缸两级拌合站平面布置见图 2。串图 2 串联式双拌缸两级拌合站平面布置图 2.

13、3混合料两级拌合设 备 正 式 投 产 前 ， 按预定配合比进行试生 产， 检验拌合机的配料精度 ， 各部配合程度 。（ 1） 作 业 条 件 ： 供 电 总 容 量 ： 125KVA；供电电压 ： 380V±5%； 供电频率 ； 50HZ±5%。外 部 检 查 ： 检查设备各紧固连接部位是 （2）否 松 动 ； 各 润 滑部位是否满足润滑要求 ； 气 路 是否 严 密 、 畅 通 ， 无 堵 塞 破 损 ； 电 线 、 电 缆 连 接 可 靠， 无损伤 ； 各仓材料是否充足 。· 26 ·第 5 期程毅等： 水泥 稳定碎石串 联式双拌缸 两级拌合施 工

14、的研究与 应用整 体 质 量 ， 延 长基层的使用寿命 ， 减 少 路 面 早 期损害发生的几率 ， 节约了道路维护资源 。（6） 本工艺使无机结合料 稳定材料拌合均 匀 ， 在 达 到 同 样强度要求的前提下 ， 可 降 低 结 合 料 （水泥等 ） 用量， 节约了材料资源 。适用于各等级道路路面 无机结合料材料基 层 、 底 基 层 的混合料生产施工 。 尤其对于地处冬 寒 区 ， 冬 期 长 ， 路 面 受 气 温 、 干湿变化影响大 ，易 产 生 横 向 裂 缝 ， 造 成 水 分 渗 入 ， 引 发 路 面 冻 胀翻 浆 的 道 路 工程基层有显著作用 。 实 际 铺 筑 效 果 与

15、钻芯取样如图 3图 6。2.6适用范围图 3二次拌合基层施工现场 图 4 二次拌合基层混合料施工后铺筑效果 图 5 底基层实体芯样 3施工工艺流程及操作要点3.1工艺流程水 稳 混合料双拌缸两级拌合生产施工工艺流 程见图 7。图 6 底基层与基层实体连体芯样 3.2操作要 点配 合 比 设 计 ： 在 水 泥 、 碎石等原材料检测合 格 后 ， 按 照设计级配曲线范围 ， 确定合理的各档 集 料 比 例 ， 使合成级配满足骨架密实型级配的要 求 。 再 通 过 试 验 ， 选取适合的水泥用量 ， 使 其 强 度满足设计要求 ， 具有较小的温缩和干缩系数 。（1） 确定材料级配选 择 4 档 规

16、 格 碎 石 材 料 ，规 格 为 ：19 31.5mm、 9.519mm、 4.759.5mm、 04.75mm。经 筛 分 ， 确定最佳掺配比例 ， 使 合 成 的 级 配 曲线符合表 1 的范围 ， 并使级配曲线圆滑 。表 1 骨架密实型水泥稳定类集料级配 通过下列方筛孔 （mm） 的 质 量 百 分 率 （%）筛 孔尺 寸31.519.09.504.752.360.60.075基 层1006886 3858 2232 1628 815 37（2） 确定最大干密度和最佳含水量取施工采用的水泥 ， 按不同水泥剂量分组配 置 水 泥 稳 定碎石混合料进行试验 ， 一 般 水 泥 剂 量

17、83; 27 ·图 7 水泥稳定碎石串联式双拌缸两级 拌合生产施工工艺流程图 辽 宁 省 交 通 高 等 专 科 学 校 学 报2013 年按 照 2.5% 、 3% 、 3.5% 、 4% 和 4.5% 五 种 比 例 试验 （以集料质量为 100）， 采用振动压实法确定各 组混合料的最大干密度和最佳含水量 。（3） 无侧限抗压强度试验根 据 确定的各组最佳含水率 ， 分 别 拌 制 水 泥 稳定碎石混合料 ， 按要求的压实度 （98% ） ， 用振动成型法制 备无侧限抗压强度试件 。 试 件 脱 模称 重 后 ， 立即用塑料薄 膜 包 裹 ， 放 入 标 养 室 养碎石压碎值应不

18、大于 28%， 粗集料针片状含 量 应 不 大 于 15% 。 碎 石 中 小 于 0.6mm 的 颗 粒 应 做液限和塑性指数试验 ， 要 求 液 限 小 于 28%， 塑性指数<9。4.3水凡饮用水皆可作为水泥稳定碎石拌合用水 。5应用实例与结论本 施工工艺成功应用于辽宁省丹通高速公路 生 ，养 生 温 度 为 20±2。 养 生 6 天 后 ，去 掉 薄工 程 。2010 年 7 月 2011 年 10 月 ，水 泥 稳 定 碎膜， 将试件浸入水中 ， 水面应高于试件顶 2.5cm。浸 水 1 昼 夜 后 ， 取 出 ， 用 软 布吸去表面自由水 ，称 试 件 重 量 ，

19、 水 分 损 失 应 不 少 于 10g。 将 试 件 放石 混 合 料 串 联式双拌缸两级拌合生产施工技术成 功应用于辽宁 丹通高速公路第三合同段 33 公 里 的路面工程基层中 ， 铺 筑 后 ， 经 2 3 个 月 的 观 察 ， 基 层 表 面未发生明显的收缩裂缝 。 工 程 实 践 证 明 ， 通 过 改进混合料拌合工艺以及调整水泥剂 量 等 措 施 改 善了混合料材料性能 ， 有 效 提 高 了 铺 筑 效 率 ， 确 保 了 工 程 质 量 ， 克 服 了 裂 缝 、 离 析 等 质 量 通 病 ， 节 能 减 排 、 降 本 增 效 ， 取 得 了 显 著 的 经济效益和社会效

20、益 。（1） 通过实体工程应用证明水泥稳定碎石串 联 式 双 拌 缸 两级拌和施工工艺使得水泥稳定碎石 混 合 料 均 匀 性 显 著 改 善 ， 有效提高铺筑效率 ， 成 型 后 的 混 合 料强度发展均衡 ， 基层整体的稳定性 提高。（2） 本工艺与传统水泥稳定碎石基层施工工 艺 相 比 ， 在 保证基层整体性和强度基础上 ， 可 降 低水泥用量 0.5%1%， 本项目水泥稳定碎石混合 料总量为 47.3 万吨， 直接降低成本约 100 万元。（ 3） 水泥稳定拌合的改 进工艺积累了低剂 量 、 抗 离 析 基层材料施工的宝贵施工经验 ， 为 有 效预控路面基层质量 通病问题提供了思路和方

21、 法 ， 其 应 用 前 景 广 阔 ， 具有较好的应用和推广价 值。入路面材料强度试验仪 ，验。（4） 结果评定做无侧限抗压强度试 水 泥 稳 定 碎 石 7 天浸水无侧限抗压强度代表 值 R 代应不小于设计值 。（5） 配合比确定取 符 合强度要求的配合比作为水泥稳定碎石 的 生 产 配 合 比 。 为减少基层收缩裂缝 ， 在 满 足 设计强度的基础 上尽量降低水泥用量 ； 在 减 少 含 泥 量 的 同 时 ， 减 少 细 集 料 、 粉 料 用 量 ； 根 据 施 工 时气候条件适时 调 整 含 水 量 ，1%。不超过最佳含水量的 材料要求44.1水泥可 采 用普通硅酸盐水泥 、矿渣硅

22、酸盐水泥 、火山灰质硅酸盐水泥拌制水 泥稳定碎石混合料 ，强度等级为不低于 32.5 级的缓凝 水 泥 ，水 泥 各 龄期 强 度 、 安 定 性等指标应符合规定 ， 同 时 可 根 据情况掺入适当 高质量粉煤灰替代部分水泥 （剂 量 范 围 4%5% ）， 水泥初凝时间应不小于 3 小 时 、终凝时间不小于 6 小时。采 用 散 装 水 泥 ， 在水泥进场入罐时 ， 要 停 放 七 天 ， 安 定 性 检测合格后才能使用 ； 夏 季 高 温 作参 考 文 献1 沙 庆 林. 高等级公路半刚性基层沥青路面 M. 北 京 ： 人 民 交 通 出 版 社 ， 1998.2 沙 爱 民. 半刚性路面

23、材料结构与性能 M. 北 京 ： 人 民 交 通 出 版 社 ， 1998.3 巩 翠 强. 水泥稳定碎石路面基层施工技术的探讨 J. 广 西 交 通 科 技 ， 2001 （01）.4 蒋 应 军 . 水泥稳定碎石基层收缩裂缝防治研究 D. 西 安 ：长 安 大 学 ， 2001.业 时 ， 水泥温度不能高于 50，温措施 。4.2碎石碎 石 的 最 大 粒 径 为 31.5mm，否 则 ，应 采 用 降按 1931.5mm、9.519mm、 4.759.5mm、 04.75mm。 四 种 规 格备料。· 28 ·辽 宁 省 交JOURNAL OF LIAONING通 高

24、 等PROVINCIAL专 科 学 校 学 报COLLEGE OF COMMUNICATIONS第 15 卷 第 5 期2 0 1 3 年 1 0 月Vol. 15 No. 5Oct.2 0 1 3文章编号 ： 1008-3812（2013）05-029-03“强基薄面”理念在公路工程建设中的应用孙广军 肖 全亮 王 渌（锦 州 市 公 路 处 ， 辽 宁 锦 州 121013）摘要“强 基 薄 面 ” 理念是公路建设的一项 新 技术 ， 是对路面结构建设的革新 ， 其 特 点 是 通过冲击压实增强路基强度 ， 提高路基结构 稳 定性 ， 从而使路面结构层厚度减薄 。 水 泥 乳 化 沥 青

25、碎 石结构层的引入实现由半刚性到 半 柔性再到柔性的良好过渡 。 减 少 半 刚 性基层 裂缝反射到路面面层 ，加强了基层的路用 性 能 。 橡胶沥青碎石应力吸收层可以进一步 阻 止反射裂缝 延 长 公 路 使 用 寿 命 ， 利用 橡 胶 沥 青 混 凝 土 铺 筑 的 路 面 抗 车 辙 、 抵 抗 反 射 裂 缝 的 能 力 更 强 ， 减 少 养护周期及养护费 用 ， 更 节 约环保 。关键词强基薄面 ； 冲击压实 ；中图分类号 ： U416.04强度；路基文献标识码 ： B1引言工 程 依托项目为锦州市东出口至船舶工业园 10cm 乳化沥青水泥稳定碎石连接 ，连 接 层 与 面层间由

26、 1cm 橡胶应力吸 收 层 过 渡 ， 路 面 面 层 采 用5cm 橡胶沥青混凝土 ， 既路面总结构厚由 70cm减到 49cm。段 （以 下 简 称 东 滨 支 线 ） 作为辽宁省滨海公路第 一条支线 。 东滨支线全长 16.442km， 为 新 建 一 级路，路面宽 28m， 路基宽 32m。2010 年初， 辽宁省交通厅决定在此项目建设 22.1“强基薄面 ” 理念应用工程建设特点冲击压实技术早在 2006 年由蓝派冲击压实 中 推 广 应 用 “强 基 薄 面 ” 新 结 构 、 新 技 术 ， 即 路基 采 用 冲 击 压 实 技 术 、 路面基层由原结构的 20+20 +20cm 减 到 18 +15cm， 路面基层与面层间由 技 术 开 发 （北 京 ） 有限公司在辽宁省滨海公路建 设 中 已 得 到 应 用 ， 乳化沥青水泥稳定碎石技术于 收稿日期 ：2013-06-22作者简介 ： 孙广军 （1971）， 男， 辽宁锦州人，本科， 高级工程师。 研究方向： 公路工程施工管理。Study and Appl