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【摘 要】本文以汕湛高速揭博项目T22标为依托，对水泥稳定粒料一次拌合和二次拌合中拌合时间、水泥计量、压实度、无侧限抗压强度等参数进行对比探究和总结，得到了一定研究成果。
【关键词】高速公路；路基；二次搅拌；水泥稳定粒料
【中图分类号】U416 【文献标识码】A 【文章编号】1002-8544（2017）04-0177-02
1.前言
我国沥青路面、水泥混凝土路面基层普遍采用水泥稳定粒料半刚性基层,半刚性基层的优点在半刚性基层具有较高的刚度，具备较强的荷载扩散能力，从而有助于减少沥青面层在行车荷载作用下疲劳破坏。现阶段，水泥稳定粒料一般采用连续式拌合楼生产，对于均匀搅拌混合料是个难点，导致路面基层混合料料及水泥搅拌不均匀，含水量不稳定等，以致路面基层离析、压实度不足、路面易出现裂缝等，造成质量隐患。近年来一些专家提出采用拌合楼二次搅拌的生产工艺提高混合料搅拌均匀性，来整体提升路面基层质量，我公司近年来相继在广东省内多条高速公路施工进行了研究，本文以汕湛高速揭博项目T22标为依托，对水泥稳定粒料一次拌合和二次拌合中拌合时间、水泥计量、压实度、无侧限抗压强度等参数进行对比探究和总结，得到了一定研究成果。
2.骨架密实型水稳施工一、二次搅拌研究准备
本研究采用骨架密实型水稳上基层作为研究对象，配合比按照骨架密实型相关要求进行设计，并得到总监办及第三方试验检测机构的验证及批复；原材料采用各指标均满足相关规范要求的合格材料；摊铺机械及碾压机械采用符合规范要求，并经试验路验证及监理审批的摊铺机械及碾压机械。水稳拌合楼分别采用一次搅拌拌合楼和二次搅拌拌合楼进行搅拌，区别在于二次搅拌拌合楼比一次搅拌拌合楼增加一条运输皮带和一个搅拌缸，机械成本增加约30万元人民币（新装）。如下图所示：
从上表可以看出，不论是一次搅拌还是二次搅拌，所用时间几乎相等。二次搅拌生产第一车因搅拌路径增长所用时间相对较长，但相对整个拌合生产过程，此时间几乎可以忽略不计。所以采用二次搅拌不会增加时间成本。
3.2 拌合及施工探究
3.2.1 水稳粒料熟料均匀性对比分析
一次和二次搅拌水稳拌合站各生产50辆孖担车水稳粒料，拌合站设置2组试验员。两台拌合楼同时按照计算的施工配合比进行出料，拌合过程中随时注意拌合楼各冷料皮带转速、水泥流量及水泥计量系统、冷料电子秤、水计量及加水装置等是否正常运行，同等频率检测混合料的含水量及拌合的均匀性。
通过检测一次搅拌水稳拌合站拌合的水稳粒料50车，其中31车拌合比较均匀，没有过湿或过干，水泥裹覆集料较好。二次搅拌水稳拌合站拌合的水稳粒料50车，其中48车拌合比较均匀，没有过湿或过干，水泥裹覆集料较好。由此可见，二次搅拌可以有效提升水稳熟料水泥裹覆均匀性。
3.2.2 水稳粒料现场摊铺对比分析
两段试验路均采用2台徐工RP952水稳摊铺机成梯形作业摊铺，经过现场观察，摊铺速度基本一致，但一次搅拌水稳料较多位置出现了离析，部分位置出现了严重的离析，尤其是常见的摊铺机吊臂位置和两台摊铺机搭接位置，现场工人补料较多。二次搅拌水稳粒料总体较均匀，局部出现的少量集料窝采用人工补细料消除离析。经过现场观察，二次搅拌稳定粒料摊铺所使用补料工人相应减少约2人。由此可见二次拌合不仅可以提高水稳基层摊铺质量，还可以节约现场劳务成本。
3.2.3 水稳粒料现场碾压对比分析
两段试验路同样采用22t振动单钢轮压路机（3台）和26t重型胶胎压路机（1台）进行碾压，并安排1台13t双钢轮压路机进行光面，一次碾压长度为50m～80m。整个碾压过程采用单钢轮静压1遍——单钢轮小振1遍——单钢轮大振2遍——胶轮稳压2遍——双钢轮光面1遍，共7遍的基准方法，再根据现场检测压实度数据调整碾压方案，保证压实度达到98%以上。
经过现场观察，一次搅拌水稳粒料碾压若采用与二次搅拌水稳粒料相同的碾压工艺，无法达到相同的碾压效果，若需达到类似的碾压效果，胶轮压路机需多碾压一次，光面压路机也需多碾压一次。经过对两段试验路的局部分析，一次搅拌水稳粒料摊铺后虽然现场劳务工人采取了多种方法消除离析，但碾压后仍然存在多条细小离析带，花白粒料零星分布于整个碾压表面。二次搅拌水稳粒料碾压后，整个表面均大致色泽一致，没有明显的离析带。
经过上述对比分析，二次搅拌不仅仅可以提高碾压机械的工作效率，也可以提高路面整体的质量。
3.2.4 水稳粒料现场压实度对比分析
本试验按照现场施工检测压实度合格的情况下提出了相对重要的检测指标-压实度做对比分析。每段试验路整个表面均匀随机的选16个点采用灌砂法进行压实度检测。得到数据如表2：
按照公路工程质量评定标准，检验评定段的压实度代表值K为：
K=k-tα/n(1/2)×S≥K0（98%）
计算一次搅拌试验路压实度代表值为98.2%，最小值K1为97.7%，所以K1＞（K0-2）。计算二次搅拌试验路压实度代表值为98.6%，最小值K1为98.1%，所以K1＞（K0-2）。通过计算可知，一次搅拌粒料和二次搅拌粒料施工的试验路合格率均为100%。但二次搅拌施工的试验路压实度代表值明显高于一次搅拌施工的试验路，水稳粒料二次搅拌工艺对现场压实度的提高有明显的作用。
3.2.5 水稳粒料试验路无侧抗压强度对比分析
在原拟用的7遍固定碾压方案段落，水稳基层采用土工布+薄膜养生方法养生7天，养生结束后，对两种混合料上基层试验路进行随机抽芯，并进行无侧限抗压强度检测。一次搅拌水稳粒料试验路对应第1组无侧限抗压强度检测，二次搅拌水稳粒料试验路对应第2组无侧限抗压强度检测，检测结果如下表：
试件的平均强度以R≥Rd/(1-ZαCv)计算，高速公路：保证率为：95%，Zα=1.645。
根据计算，一次搅拌水稳粒料铺筑的试验路抽芯试件中，无侧限抗压强度平均值为4.56，偏差系数Cv =0.080，Rd/(1-ZαCv)=4.61。由于R＜Rd/(1-ZαCv)，所以，一次搅拌水稳粒料铺筑的试验路抽芯试件侧限抗压强度评定为不合格。
二次搅拌水稳粒料铺筑的试验路抽芯试件中，无侧限抗压强度平均值为5.09，偏差系数Cv =0.052，Rd/(1-ZαCv)=4.37。由于R＞Rd/(1-ZαCv)，所以，一次搅拌水稳粒料铺筑的试验路抽芯试件侧限抗压强度评定为合格。
通过无侧限抗压强度检测，得出：一次搅拌水稳粒料铺筑的水稳上基层极不稳定，质量参差不齐；极有可能造成路面基层质量问题，从而导致路面整体质量不合格。
3.2.6 水稳粒料试验路水泥计量对比分析
通过对无侧限抗压强度的分析可知，二次搅拌水稳粒料铺筑的水稳上基层强度远高于设计强度。为在满足要求的情况下，尽可能节约成本，我部在以上分析的基础上调整水泥计量，采用二次搅拌水稳粒料的生产工艺再次铺筑了2段试验路。采用的水泥计量分别为4.8%，和4.6%。
揭博T22标水稳上基层采用5.0%的水泥计量，通过对施工现场观察及对比分析，水稳上基层的水稳裹覆性、现场摊铺离析度、压实度、平整度等各项指标均满足设计及规范要求。在经过标准、规范的养生期后，进行试件抽芯，并进行无侧限抗压强度检测。得到的结果如下表：
经过计算，水泥含量为4.6%的第三组试件的平均值R=4.59Mpa=Rd/(1-ZαCv)。水泥含量为4.8%的第三组试件的平均值R=4.81Mpa＞Rd/(1-ZαCv)=4.32Mpa。经过分析，降低水泥计量必然整体降低水稳上基层无侧限抗压强度。通过数据可知，以上两种水稳计量均满足了设计要求。由此可见，在实际生产过程中，可减少水泥使用计量，以此来控制施工成本。但在高速公路等设计中，水泥计量往往是强制性指标。本研究只建议在原材、水稳生产和现场施工控制良好的基础上，降低水泥使用量。但由于降低水泥计量极有可能造成无侧限抗压强度的偏差增大。所以在工程实际大量运用之前，还需经过大量的试验。通过数据分析，找出满足规范要求和各个工程项目实际的最优水泥计量。
5.总结
在本次探究过程中，以水稳上基层施工为依托，各种原材严格控制的基础上，从拌合楼生产到现场施工，到各种数据检测。经过一系列对比分析，得出：（1）二次搅拌工艺不会增加我部施工时间成本；（2）二次搅拌水稳粒料在裹覆性、摊铺离析度、压实度、无侧限抗压强度均有明显提高，可提高路面整体性能；（3）路面基层施现场工劳务工人、机械压实遍数可适量减少，可有效节约成本；（4）二次搅拌摊铺的水稳上基层强度完全可以满足设计要求，在以后经过大量试验的基础上，完全有可能将水泥计量这个目前施工的硬性指标改为可变指标，如能执行，在严格控制原材质量、生产工艺、施工工艺的前提下，可大大节约成本。
实践证明，水稳粒料二次搅拌在实际生产过程中既没有增加时间成本，又总体提升了路面基层质量，还节约了施工成本。通过本项目对二次搅拌水稳粒料的研究应用，项目部结合实际情况和成本分析，已经在施工中完全采用二次搅拌水稳粒料生产，也为二次搅拌水稳粒料施工工艺在高速公路路面基层施工中推广应用提供了宝贵经验。
论文作者:郭翔宇
论文发表刊物:《建筑知识》2017年4期
论文发表时间:2017/6/19
标签：抗压强度论文; 水泥论文; 基层论文; 压实论文; 现场论文; 路面论文; 均匀论文; 《建筑知识》2017年4期论文;