水泥稳定碎石层双缸单振动拌合施工方法研究

文/马权生

1 双缸单振动拌和的特点

1.1 利用振动拌合机的高频振动特性，加快水泥稳定碎石混合料中水泥浆体与粗细骨料的裹覆，实现混合料短时间内拌和均匀，极大提升了搅拌质量和效率。

1.2 振动拌合工艺能明显提高水稳料无侧限抗压强度和劈裂弯拉强度，显著改善混合料干缩、温缩及抗冲刷等使用性能。

1.3 振动拌缸由于搅拌轴的振动作用，搅拌轴上基本不黏料，节约了人工清理的投入费用。

1.4 应用自卸车篷布自动覆盖装置，无须司机上车，在提高效率的同时，规避司机摔伤的风险；通过在拌合机喂料口处加装防离析挡板和“井字形”成品料仓防离析装置，能够有效防止混合料离析；通过改进洒水车的洒水方式等一系列工艺且对其进行创新，同时对涉及的新设备（装置）进行申报，由此获得了多个创新实用新型专利。

2 工艺原理

2.1 该技术是在普通的水稳搅拌机上加入激振器，通过传动装置传递到振动轴，使设备在对混合料进行强制搅拌的同时加以振动作用；增加混合料颗粒的运动速度，使细集料及水泥浆受到振动及搅拌作用后均匀包裹于粗骨料的表面，以此不仅可以增加水泥水化反应的进程，还可以改善混合料的微观结构，进而提高混合料的强度和耐久性[1]。

2.2 自卸车篷布自动覆盖装置由电机、控制器、篷布杆，弹簧、篷布五部分组成，自卸车司机通过车内控制器控制电机正转，并在篷布杆和弹簧的辅助下实现篷布自动覆盖；篷布收回使用时，使电机反转将篷布收回即可。自卸车篷布自动覆盖装置如图1 所示。

图1 自卸车篷布自动覆盖装置

3 施工工艺流程及操作要点

使用振动器让水稳混合料中的水泥颗粒发生振动，并使凝结的水泥结块扩散，让水泥颗粒在振动作用下分布均匀；同时，在振动作用下使混合料在搅拌机里的运动速度提高，从而加快混合料里面水泥的水化作用；此外，振动作用还可使集料表面的浮土、灰尘脱落，增加水泥和集料间的界面黏结力，提高宏观力学指标，提升工程耐久性。施工工艺流程如图2所示。

图2 施工工艺流程

4 搅拌机工艺流程及操作要点

搅拌机工艺流程如图3 所示。配料机根据级配要求对不同粒径的骨料进行独立计量，通过集料皮带运输机将计量好的骨料输送搅拌机拌缸内，与此同时螺旋输送机将粉罐内的粉料运输至搅拌机缸内，并将计量好的水泵入搅拌机，所有物料一起搅拌；拌好的水稳混合料再经过皮带至成品储料斗，最后由运输车运输至现场[2]。

图3 搅拌机工艺流程

4.1 拌合机拌缸要求

公路工程中大多数水稳搅拌设备的拌缸长度小于5m，一般水泥稳定料在拌缸中的搅拌时间不超过10s，而有的仅有5～6s，进而导致混合料拌合的均匀性参差不齐。因此，为保证混合料的均匀性，要求振动拌缸和普通拌缸的长度不小于5m，本工法均采用长度为7.6m 的拌缸（双拌缸长度合计），在满足长度要求的同时，保证混合料在拌缸中的拌和时间大于15s。

4.2 拌合

4.2.1 在拌合机卸料仓仓壁内正对传送带面加装防离析挡板，其作用是对从传送带下落的水稳混合料进行阻挡，防止由于惯性抛洒使混料粗细集料分离。图4 为防离析挡板设置示意图 ，图5 为防离析挡板设实物图。

图4 防离析挡板设置示意图

图5 防离析挡板设物图

4.2.2 在拌合机卸料仓仓壁内加“井字形”防离析装置，作用是将从传送带下落的水稳混合料分隔下落，以防粗细集料分离，出现在卸料仓内，中间细集料多，四周粗骨料滑落造成离析。“井字形”防离析装置示意图、“井字形”防离析装置实物图如图6、图7所示。

图6“井字形”防离析装置示意图

图7“井字形”防离析装置 实物图

4.2.3 为了提高成品混合料的均匀性，最大限度减小抛掷力引起的混合料离析问题，因此需要控制拌机产量，其宜控制在最大拌合能力的80%左右。

4.3 运输

4.3.1 拌合机出料配备带活门漏斗的料仓，并由漏斗出料直接装车，装料时运输车5 次装料法装料，减少混合料离析。

4.3.2 在拉运工程中自卸车都要覆盖篷布才可拉运，一是为了防止在拉运过程中沿路的抛洒或灰尘对路面和环境的污染，二是在拉运混合料时防止混合料的水分或温度流失过快影响施工质量。为提高工作效率，规避安全风险，覆盖篷布时应使用自卸车自动覆盖篷布装置。

4.3.3 如果运输距离较远，则沿途应根据情况设置自动补水点，防止水分流失。摊铺过程中防止水分流失，可采取不揭开篷布卸料。

5 结语

振动拌缸由于搅拌轴的振动作用，搅拌轴上基本不黏料，以此不仅减少人工清理，还降低人员安全风险。振动拌缸拌合水泥稳定碎石基层混合料，提高了混料的均匀性和水泥稳定碎石基层的施工质量，减少了基层裂缝，从而保证了公路的耐久性，增加了道路的使用年限。通过将振动拌合与非振动拌合的基层7d 芯样无侧限强度进行对比，发现应用振动搅拌机可以使混合料均匀性显著改善，且变异系数比普通拌合方式低。使用振动拌合机施工基层强度比使用普通拌合机基层强度高0.9Mpa，强度提升了17.5%[3]。在不影响基层质量的同时，可适当按0.1～0.3%降低水泥用量，以此降低工程建设的直接成本，提高水稳基层的耐久性，减少裂缝的产生，利于延长道路寿命。