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【摘要】近几年，高速公路路面基层大部分采用水泥稳定碎石基层, 采用振动成型法修筑水泥稳定碎石基层收到了很好的效果，在国内的推广应用已是大势所趋。本文主要介绍了水泥稳定碎石基层振动成型法的施工准备和控制要点。
【关键词】水泥稳定碎石基层；振动成型法
【正文】近几年，高速公路路面基层大部分采用水泥稳定碎石基层, 它是新兴的用于高速公路底基层、基层施工的一种半刚性路面结构型式。具有良好的板體性、水稳性和抗冻性,力学强度可视需要而调整以及整体承载能力强等优点，但对配合比与施工质量要求很高，如果控制不好易产生裂缝等质量隐患,造成严重后果。施工实践中，业内人士尝试采用振动成型法修筑水泥稳定碎石基层收到了很好的效果，而且从2007年1月1日起实施的《公路沥青路面设计规范》也在附录对振动成型法进行了简单介绍，并建议水泥稳定碎石采用振动成型法进行设计和施工。可见振动成型法已经被规范制定者和公路建设者们认识和接受，因而振动成型法在国内的推广应用已是大势所趋。
一、振动成型法简介
振动成型法指采用振动成型压实试验仪进行水泥稳定碎石基层材料设计，采用振动压实成型试件的方法确定材料组成比例、最大干密度及最佳含水量，以及各项性能指标的检测的水泥稳定碎石基层混合料设计施工方法。
二、施工准备
（一）材料要求
原材料是影响水泥稳定碎石基层质量的根本所在，严格把好进场材料关对水泥稳定碎石基层质量将产生至关重要的影响。
1、水泥
普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥都可以用于水泥稳定碎石路面基层施工，禁止使用快硬水泥、早强水泥以及其它受外界影响而变质的水泥。水泥采用P.C 32.5 级水泥。 取样进行水泥细度、稠度、初凝时间、终凝时间及水泥胶砂强度试验， 要满足《公路路面基层施工技术规范》(JTJ034-2000)的技术要求。
2、石料
水泥稳定碎石基层的强度主要依靠碎石本身的强度、石料的嵌挤锁结作用和水泥材料的稳定胶结作用而形成的。石料应结合当地的地材情况，根据路面的使用性能和要求确定。水泥稳定碎石基层应采用反击式破碎机轧制的碎石,对进场的碎石按施工规范要求的检测频率进行取样试验。就碎石而言应满足《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034－2000）的规定，此外，经过大量的试验总结，同时考虑到施工控制的可行性，控制石料中的扁平状含量，扁片颗粒含量多会增加石料的表面积，也会降低混合料的抗形变能力。碎石的单料筛分在规范要求级配区间，碎石的针片状含量应＜15%，含泥量控制在2%～3%以内，吸水率不大于3.0%，坚固性不大于12%，软石含量不大于5%。进场后按标准化工地的要求,将集料按0～2136 mm、2136～4175 mm、4175～915 mm、915～19 mm、19～3115 mm 等5 档分别堆放。
3、水：不用含有机杂质的水，凡人畜饮用水及其它清洁无化学物质、无污染的水均可使用。遇到可疑水源，应委托有关部门化验鉴定。
（二）混合料配合比设计
采用振动法优化的水泥稳定碎石混合料只要级配合理，就能达到抗裂能力最佳、水泥剂量少、强度合格及工程造价降低的最佳效果。根据设计和规范规定要求，通过试验选取合适的集料和水泥、确定合理的集料配合比例、水泥剂量、混合料的最佳含水量和最大干密度。
① 取工地实际使用的集料，分别进行筛分，按颗粒组成进行计算，确定各种集料的组成比例。
②取工地使用的水泥，按不同水泥剂量分组试验。一般建议水泥剂量按3%、3.5%、4%、4.5%、5%五种比例进行试验。制备不同比例的混合料（每组试件个数为：偏差系数10%～15%时9个，偏差系数15%～20%时13个）。
③根据确定的最佳含水量，拌制水泥稳定碎石混合料，按要求压实度（重型击实标准，98%）制备混合料试件，在标准条件下养护6天，浸水一天后取出，做无侧限抗压强度。水泥稳定碎石7天浸水无侧限抗压强度代表值应满足R代≥3.0Mpa。
④水泥稳定碎石试件的养护，将制好的试件脱模称重后，应立即放到相对湿度95%的养护室内养生，养护湿度为25℃±2℃。养生期的最后一天（第七天）将试件称完质量浸泡在水中，将已浸水一昼夜的试件从水中取出，用软的旧布吸去试件表面的可见自由水，并称试件的质量。前六天养生期间试件质量损失（指含水量的减少）应不超过10g，质量损失超过此规定的试件，应予作废。
⑤取符合强度要求的最佳配合比作为水泥稳定碎石的生产配合比，用重型击实法求得最佳含水量和最大干密度。
振动法配合比设计的主要特点是最大干密度大、水泥剂量低、强度高、干缩小及工程造价降低的最佳效果，因此这种接近骨架密实型的粗级配具有较好的抗裂性能以及提高强度的最优效果。
三、施工控制要点
（一）原材料控制要点
1、碎石控制：施工时若集料的压碎值和针片状含量偏大,在压实过程中,很多的骨料将被压碎,影响基层的性能评价，因此要严格控复制集料的压碎值和针片状含量。
2、含水量控制:有效控制原材料的含水量才能有效控制混合料的含水量,施工控制时宜比最佳含水量大1 %左右,效果最佳。
3、水泥剂量控制:控制在3.8 %～4 %之间。由于采用骨架密实型级配,该级配水泥的掺量比悬浮型级配的掺量相对可以减少,一般可减少0.5 %。
（二）拌和控制要点
混合料要经过试拌、检测、调整后正式拌和，应加强原材料筛分检测频率，严格控制级配，每3小时筛分一次，并根据筛分结果及时调整原材料比例，施工过程中，每施工3公里时随机取料在室内振动成型试件，进行强度试验。在施工过程中水泥剂量增加0.5%，含水量视天气及运距而定增加0.5%～1.0%,以补偿施工过程中水分蒸发的损失，并根据集料含水量的大小、气候及气温变化的实际情况（如早、中、晚不同）以及运输和运距情况及时调整加水量，确保施工时处于最佳含水量，外加水与集料含水量的总和宜比最佳含水量高1%左右。随时检查配比、含水量是否变化。
（三）摊铺控制要点
摊铺前应将表面清扫干净，并洒水润湿，通过总结大量的施工经验来看，下基层施工时在底基层喷洒水泥浆，上基层施工时也在下基层表面喷洒水泥浆，这种方式从连接效果来看是比较合适的（水灰比C∶W=1∶3）。摊铺机挡板前加钢板避免上下离析。摊铺机应设专人消除集料离析等现象，铲除任何离析、太湿等不合格的混合料，并在碾压前采用合格的拌和料添补。施工时的松铺系数约为1135 ～1139 。若摊铺时松铺厚度过大,在摊铺作业中由于骨架密实型级配粗骨料较多,导致基层底部粗骨料集中,其竖向离析很难控制。同时,骨架密实型结构对压实功要求高,铺层偏厚也影响压实效果。因此,通常半刚性基层的适宜厚度为18～20 cm。
（四）碾压控制要点
振动法设计的水泥稳定碎石基层混合料的碾压包括初压、复压和终压。以振动压实试验确定的最大干密度作为现场压实度检测的标准。应根据搅拌站的生产能力,合理配置重型压路机,以500 t/ h 产量为例,应配置10～15 t 压路机2 台,20 t 压路机2 台,轮胎压路机1 台,小型压路机1 台。驱动轮朝向摊铺机方向，由路边向路中、先轻后重、低速行驶碾压的原则，避免出现推移、起皮和漏压的现象。压实时，遵循初压→轻振动碾压→重振动碾压→终压的程序，压至无
轮迹为止。碾压共计6～7遍：初压可使用胶轮压路机或振动压路机静碾压1遍；复压使用振动压路机振动碾压4遍；终压可使用胶轮压路机或振动压路机静压1～2遍。严格控制碾压时的含水量，施工碾压时含水量越大，结构层越易产生干缩裂缝。碾压后的基层表面粗糙、均匀，不出现起皮、光滑现象。
（五）养生控制要点
每一段碾压完成并经压实度检测合格后，立即进行养生。一般采用土工布覆盖养生，土工布经济、实惠、成本低且保湿度高，覆盖不易小于7d。将透水湿润的无纺土工布平铺覆盖于基层顶面，在养生期内应始终保持基层（底基层）表面处于湿润状态，而且时间不宜少于7d。合理的养生既是保证水泥稳定碎石强度的需要，又是减少和避免干缩裂缝的措施，如果铺筑后养生不及时或忽干忽湿，导致水分散失较快，干缩应力急剧增大而此时的抗应变能力还较低，就易产生干缩裂缝，并随时间增长裂缝增加。完成养生的基层（底基层）上也要采取措施避免车辆超载、集中快速行使，以保护基层（底基层）骨料不受破坏。
水泥稳定碎石基层采用振动成型法技术, 在保证强度的前提下控制水泥用量和含水量，采用连续级配的材料用大功率的震动压路机碾压，提高压实度，减少路面裂缝产生和离析现象，整体稳定性大大提升，同时还降低了成本，正在广受青睐。
注：文章内的图表及公式请以PDF格式查看
【关键词】水泥稳定碎石基层；振动成型法
【正文】近几年，高速公路路面基层大部分采用水泥稳定碎石基层, 它是新兴的用于高速公路底基层、基层施工的一种半刚性路面结构型式。具有良好的板體性、水稳性和抗冻性,力学强度可视需要而调整以及整体承载能力强等优点，但对配合比与施工质量要求很高，如果控制不好易产生裂缝等质量隐患,造成严重后果。施工实践中，业内人士尝试采用振动成型法修筑水泥稳定碎石基层收到了很好的效果，而且从2007年1月1日起实施的《公路沥青路面设计规范》也在附录对振动成型法进行了简单介绍，并建议水泥稳定碎石采用振动成型法进行设计和施工。可见振动成型法已经被规范制定者和公路建设者们认识和接受，因而振动成型法在国内的推广应用已是大势所趋。
一、振动成型法简介
振动成型法指采用振动成型压实试验仪进行水泥稳定碎石基层材料设计，采用振动压实成型试件的方法确定材料组成比例、最大干密度及最佳含水量，以及各项性能指标的检测的水泥稳定碎石基层混合料设计施工方法。
二、施工准备
（一）材料要求
原材料是影响水泥稳定碎石基层质量的根本所在，严格把好进场材料关对水泥稳定碎石基层质量将产生至关重要的影响。
1、水泥
普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥都可以用于水泥稳定碎石路面基层施工，禁止使用快硬水泥、早强水泥以及其它受外界影响而变质的水泥。水泥采用P.C 32.5 级水泥。 取样进行水泥细度、稠度、初凝时间、终凝时间及水泥胶砂强度试验， 要满足《公路路面基层施工技术规范》(JTJ034-2000)的技术要求。
2、石料
水泥稳定碎石基层的强度主要依靠碎石本身的强度、石料的嵌挤锁结作用和水泥材料的稳定胶结作用而形成的。石料应结合当地的地材情况，根据路面的使用性能和要求确定。水泥稳定碎石基层应采用反击式破碎机轧制的碎石,对进场的碎石按施工规范要求的检测频率进行取样试验。就碎石而言应满足《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034－2000）的规定，此外，经过大量的试验总结，同时考虑到施工控制的可行性，控制石料中的扁平状含量，扁片颗粒含量多会增加石料的表面积，也会降低混合料的抗形变能力。碎石的单料筛分在规范要求级配区间，碎石的针片状含量应＜15%，含泥量控制在2%～3%以内，吸水率不大于3.0%，坚固性不大于12%，软石含量不大于5%。进场后按标准化工地的要求,将集料按0～2136 mm、2136～4175 mm、4175～915 mm、915～19 mm、19～3115 mm 等5 档分别堆放。
3、水：不用含有机杂质的水，凡人畜饮用水及其它清洁无化学物质、无污染的水均可使用。遇到可疑水源，应委托有关部门化验鉴定。
（二）混合料配合比设计
采用振动法优化的水泥稳定碎石混合料只要级配合理，就能达到抗裂能力最佳、水泥剂量少、强度合格及工程造价降低的最佳效果。根据设计和规范规定要求，通过试验选取合适的集料和水泥、确定合理的集料配合比例、水泥剂量、混合料的最佳含水量和最大干密度。
① 取工地实际使用的集料，分别进行筛分，按颗粒组成进行计算，确定各种集料的组成比例。
②取工地使用的水泥，按不同水泥剂量分组试验。一般建议水泥剂量按3%、3.5%、4%、4.5%、5%五种比例进行试验。制备不同比例的混合料（每组试件个数为：偏差系数10%～15%时9个，偏差系数15%～20%时13个）。
③根据确定的最佳含水量，拌制水泥稳定碎石混合料，按要求压实度（重型击实标准，98%）制备混合料试件，在标准条件下养护6天，浸水一天后取出，做无侧限抗压强度。水泥稳定碎石7天浸水无侧限抗压强度代表值应满足R代≥3.0Mpa。
④水泥稳定碎石试件的养护，将制好的试件脱模称重后，应立即放到相对湿度95%的养护室内养生，养护湿度为25℃±2℃。养生期的最后一天（第七天）将试件称完质量浸泡在水中，将已浸水一昼夜的试件从水中取出，用软的旧布吸去试件表面的可见自由水，并称试件的质量。前六天养生期间试件质量损失（指含水量的减少）应不超过10g，质量损失超过此规定的试件，应予作废。
⑤取符合强度要求的最佳配合比作为水泥稳定碎石的生产配合比，用重型击实法求得最佳含水量和最大干密度。
振动法配合比设计的主要特点是最大干密度大、水泥剂量低、强度高、干缩小及工程造价降低的最佳效果，因此这种接近骨架密实型的粗级配具有较好的抗裂性能以及提高强度的最优效果。
三、施工控制要点
（一）原材料控制要点
1、碎石控制：施工时若集料的压碎值和针片状含量偏大,在压实过程中,很多的骨料将被压碎,影响基层的性能评价，因此要严格控复制集料的压碎值和针片状含量。
2、含水量控制:有效控制原材料的含水量才能有效控制混合料的含水量,施工控制时宜比最佳含水量大1 %左右,效果最佳。
3、水泥剂量控制:控制在3.8 %～4 %之间。由于采用骨架密实型级配,该级配水泥的掺量比悬浮型级配的掺量相对可以减少,一般可减少0.5 %。
（二）拌和控制要点
混合料要经过试拌、检测、调整后正式拌和，应加强原材料筛分检测频率，严格控制级配，每3小时筛分一次，并根据筛分结果及时调整原材料比例，施工过程中，每施工3公里时随机取料在室内振动成型试件，进行强度试验。在施工过程中水泥剂量增加0.5%，含水量视天气及运距而定增加0.5%～1.0%,以补偿施工过程中水分蒸发的损失，并根据集料含水量的大小、气候及气温变化的实际情况（如早、中、晚不同）以及运输和运距情况及时调整加水量，确保施工时处于最佳含水量，外加水与集料含水量的总和宜比最佳含水量高1%左右。随时检查配比、含水量是否变化。
（三）摊铺控制要点
摊铺前应将表面清扫干净，并洒水润湿，通过总结大量的施工经验来看，下基层施工时在底基层喷洒水泥浆，上基层施工时也在下基层表面喷洒水泥浆，这种方式从连接效果来看是比较合适的（水灰比C∶W=1∶3）。摊铺机挡板前加钢板避免上下离析。摊铺机应设专人消除集料离析等现象，铲除任何离析、太湿等不合格的混合料，并在碾压前采用合格的拌和料添补。施工时的松铺系数约为1135 ～1139 。若摊铺时松铺厚度过大,在摊铺作业中由于骨架密实型级配粗骨料较多,导致基层底部粗骨料集中,其竖向离析很难控制。同时,骨架密实型结构对压实功要求高,铺层偏厚也影响压实效果。因此,通常半刚性基层的适宜厚度为18～20 cm。
（四）碾压控制要点
振动法设计的水泥稳定碎石基层混合料的碾压包括初压、复压和终压。以振动压实试验确定的最大干密度作为现场压实度检测的标准。应根据搅拌站的生产能力,合理配置重型压路机,以500 t/ h 产量为例,应配置10～15 t 压路机2 台,20 t 压路机2 台,轮胎压路机1 台,小型压路机1 台。驱动轮朝向摊铺机方向，由路边向路中、先轻后重、低速行驶碾压的原则，避免出现推移、起皮和漏压的现象。压实时，遵循初压→轻振动碾压→重振动碾压→终压的程序，压至无
轮迹为止。碾压共计6～7遍：初压可使用胶轮压路机或振动压路机静碾压1遍；复压使用振动压路机振动碾压4遍；终压可使用胶轮压路机或振动压路机静压1～2遍。严格控制碾压时的含水量，施工碾压时含水量越大，结构层越易产生干缩裂缝。碾压后的基层表面粗糙、均匀，不出现起皮、光滑现象。
（五）养生控制要点
每一段碾压完成并经压实度检测合格后，立即进行养生。一般采用土工布覆盖养生，土工布经济、实惠、成本低且保湿度高，覆盖不易小于7d。将透水湿润的无纺土工布平铺覆盖于基层顶面，在养生期内应始终保持基层（底基层）表面处于湿润状态，而且时间不宜少于7d。合理的养生既是保证水泥稳定碎石强度的需要，又是减少和避免干缩裂缝的措施，如果铺筑后养生不及时或忽干忽湿，导致水分散失较快，干缩应力急剧增大而此时的抗应变能力还较低，就易产生干缩裂缝，并随时间增长裂缝增加。完成养生的基层（底基层）上也要采取措施避免车辆超载、集中快速行使，以保护基层（底基层）骨料不受破坏。
水泥稳定碎石基层采用振动成型法技术, 在保证强度的前提下控制水泥用量和含水量，采用连续级配的材料用大功率的震动压路机碾压，提高压实度，减少路面裂缝产生和离析现象，整体稳定性大大提升，同时还降低了成本，正在广受青睐。
注：文章内的图表及公式请以PDF格式查看