浅述振动成型法在半刚性基层中的应用

1、浅述振动成型法在半刚性基层中的应用【摘 要】长期以来，半刚性基层材料以室内重型击实法确定最大干密度及最佳含水量，用静压法试件强度作为设计标准控制二灰掺量。重型击实法确定的最佳含水量及最大干密度作为现场振动压实度的控制指标已不合适；混合料分别在静压与振动作用下其力学特性有所不同，结果导致半刚性基层沥青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性基层自身存在质量问题时，往往会发生结构性破坏。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。应工程建设需要，更先进的振动成

2、型设计方法应然而生，经实践证明此种设计方法更能有效提高工程实体质量，增加路面实用寿命。【主题词】半刚性基层材料 重型击实法 静压法 振动成型 一、课题的提出长期以来，半刚性材料基层因强度高、稳定性好、刚度大、造价低，得到广泛应用，但现实中也有实际缺点，主要为抗拉强度低、沥青面层的层间粘结困难、抗冲刷性能差、维修困难。为了更好的发挥其优良性能，尽量克服其潜在的缺点，这就要求试件成型方式能够最大限度地模拟基层施工条件，使室内成果与基层实际应用效果有可比性；其次要求各种性能评价指标切实反映基层在其服务环境下的服务质量，基于此两点要求，经过大量的理论与实践，振动成型设计方法较为成熟的浮现在大家面前。二

3、、现有重型击实法设计方法的弊端1、规范对混合料路用性能要求相对简单。除原材料性质外，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，而对混合料抗裂能力无评价指标。2、规范规定的混合料级配范围太宽。而此范围内，不同级配的混合料其抗裂能力却有很大差异，因此不同级配的水泥稳定碎石或二灰碎石混合料各种力学指标即使全部满足规范要求，也很难说这些混合料具有良好的抗裂能力。偏细、抗裂差，易施工偏粗、抗裂好，施工难度大3、室内试验确定半刚性基层混合料最大干密度、最佳含水量的重型击实试验方法及测定混合料无侧限抗压强度的试件成型方式与现场碾压方式不匹配。由此衍生了一系列问题：压实标准低：超百问题严重，未发

4、挥碾压设备的优势。更严重的是，室内试验标准已严重阻碍了科技进步及生产的发展，使得承包商对使用新工艺、新设备没有积极性。（压实度达到较高标准对基层混合料强度、抗裂能力及抗疲劳能力的提高均有显著作用。压实度的增加可以大幅度提高半刚性材料强度；另一方面，压实度的提高可以大大减少基层混合料中的微裂隙，从而提高基层混合料抗疲劳能力。）正是由于以上原因，导致了对半刚性基层认识上的一些偏差，比如，工程技术人员对半刚性基层在沥青面层铺筑前大量出现裂缝现象（不正常）已司空见惯；二灰碎石混合料的二灰掺量达到20%几乎成为共识；施工后的二灰碎石基层表观密实、特别是光滑（级配不良）事实上已成为二灰碎石基层质量控制的重

5、要标准；现场芯样无侧限抗压强度往往远大于室内静压法成型试件强度的原因（室内成型方式与现场不匹配）很少被考虑；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（压实度超百现象普遍存在，其实质是重型击实法确定的压实度标准偏低）已被接受，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：某高速公路20二灰掺量的二灰碎石基层一个月后仍不能取出完整芯样，实测其压实度仅92。山西晋阳高速公路通车不到一年时间出现了严重的早期破坏现象，二灰碎石基层检测结果表明，压实度大于97的仅占20。如上所述，二灰碎石混合料出现早期破坏与室内成型方式的不合理、压实度标准偏低、级配不良等有密切关系。因此为进一步

6、提高路用性能，现实的措施是在合理的级配范围内，提高压实度标准。但最佳级配范围如何确定，压实度标准提高到什么程度，却需要以科学的方法去开发能够模拟现场压实工况的室内试件成型方式并提出切实可行的施工控制标准。因此半刚性基层沥青路面出现早期破坏现象并不表明半刚性基层沥青路面路用性能差，更不等于半刚性基层沥青路面不适宜作高等级路面的结构。只是工程实践中出现的一些问题反映出目前采用的材料设计、评价指标及试验方法等方面尚需进一步研究并改进。三、 振动成型设备基本原理以高标准进行路基路面的压实是保证路基路面具有较高的强度和稳定性的经济有效的技术措施。作为室内试验设备，不可能在机械组成上完全模拟振动压路机，但

7、其压实效果能与现场压路机的现场压实效果等效。为模拟振动压实对材料的作用，采用自上而下振动的振动成型压实机。研究使用该成型机进行振动压实试验，确定材料的最佳含水量、最大干密度及振动成型试件测定无侧限抗压强度。振动机现场压实机理：（重力、振动力）石料颗粒间由静摩擦变动摩擦，相互移动达到密实。高频振动作用使水分子产生液化，颗粒间摩擦力减小。四、工程实践验证振动成型工艺具有以下优点：1、采用振动成型方法，各种参数模拟现场振动压路机效果，即振动成型试件结构和力学特性与振动碾压施作的基层芯样接近。2、与传统方法相比，试件密度提高23,即现场压实度提高23。3、采用振动成型方式设计的二灰碎石半刚性材料级配组成与传统设计结果相比有重大改进，主要表现为强度提高1.52倍，相同二灰剂量下，振动成型试件干缩抗裂系数是静压成型条件下的1.5倍左右，表明振动成型材料抗裂能力大幅度提高。4、密度提高，级配范围较规范窄，上下限均为骨架密实结构，0.075mm 通过率低，相对级配更为合理，可显著提高基层抗裂性能工程单位在不增加任何设备的情况下能够达到规定的压实度，施做的基层抗裂能力强、路用性能好。5、用振动法设计的二灰定碎石混合料可应用于工程实践。与静压法相比，振动法优化的混合料具有更为优