1、2 概概 述述技术应用的背景技术应用的背景 概概 述述 技术特点技术特点 概概 述述 生产与建设工艺生产与建设工艺 概概 述述材料性能材料性能 概概 述述技术技术应用情况应用情况 概概 述述技术技术应用建议应用建议3 概概 述述一、技术应用背景4辽宁省公路横向裂缝病害现状辽宁省公路横向裂缝病害现状99%以上半刚性基层以上半刚性基层横向裂缝是典型病害横向裂缝是典型病害裂缝间距裂缝间距7-15米米灌缝占养护资金灌缝占养护资金43%减少横向裂缝病害减少横向裂缝病害 节约养护资金节约养护资金 提高道路服务水平提高道路服务水平5横向裂缝病害横向裂缝病害形态形态 材料成因：材料成因：半刚性基层的温干缩反射
2、裂缝，贯通整个结构层；气候成因：气候成因：面层的低温开裂，由上向下快速开裂。横向裂缝病害特点横向裂缝病害特点6技术手段技术手段养护手段养护手段：主要为灌缝灌缝处理；1.存在存在裂缝封闭不完全，使用裂缝封闭不完全，使用寿命寿命短短；2.材料材料凸起明显，影响行车舒凸起明显，影响行车舒适程度等适程度等问题问题；3.施工以人工为主，效率低。施工以人工为主，效率低。建设手段建设手段：进行了低剂量水泥稳定碎石、级配碎石等材料应用，级添加应力吸收层等封层处理，以及增加面层厚度等建设手段。7 概概 述述二、技术特点8材料材料收缩机理收缩机理干缩、温缩干缩、温缩是半刚性材料横向裂缝发生的根本原因是半刚性材料横
3、向裂缝发生的根本原因干缩主要发生在基层成型早期，关键因素为含水量。温缩与材料收缩系数相关，增加粗集料，控制细料含量，特别是水泥含量可以明显减少基层温度收缩裂缝，是影响半刚性材料的收缩变形的主要原因。水稳碎石收缩变形的主要因素水稳碎石收缩变形的主要因素级配组成级配组成水泥剂量水泥剂量含水量含水量综上：综上：技术原理技术原理9技术原理技术原理半刚性基层材料受压破坏实际上是一种剪切破坏。剪切强度 大小取决于材料的内摩擦角 和黏聚力 ，计算式为：ctanc使用级配良好级配良好的集料和增加粗集料的用量会明显提升提升混合料的内摩阻内摩阻力力。黏聚力黏聚力c主要来源于结合料结合料，结合料的剂量和均匀性剂量和
4、均匀性均影响混合料的黏聚力，而高剂量的结合料又会带来收缩变形的增加。良好级配组合、合适的水泥剂量与含水量是水泥稳定碎石良好级配组合、合适的水泥剂量与含水量是水泥稳定碎石材料改善收缩干裂和材料性能的关键！材料改善收缩干裂和材料性能的关键！基于振动拌合技术的抗裂型水泥稳定碎石以级配优化级配优化、振动击实成型振动击实成型和振动拌合振动拌合为关键技术，针对半刚性材料收缩机理形成了了粗集料多粗集料多、水泥剂量低水泥剂量低和含水量低含水量低三项技术材料特性。10技术核心技术核心级配优化级配优化与常规级配相比，级配优化主要调整如下：1.级配曲线平顺，级配范围缩小；2.粗集料19mm以上集料含量多，粗细集料比
5、接近7：3；3.4.75mm-9.5mm档集料含量减少，形成粗骨料形成骨架；4.细集料满足填充密实要求。11技术核心技术核心低水泥剂量与低含水量低水泥剂量与低含水量根据现阶段研究成果，基于振动拌合技术的抗裂型水泥稳定碎石最佳含水量为最佳含水量为3.8%-4.2%，降低幅度接近50%。水泥剂量推水泥剂量推荐采用荐采用2.5%-3.0%，降低幅度接近40%。技术核心技术核心振动振动击实成型击实成型因级配优化后，大粒径集料较多，重型击实和静压成型的方法与工程实际较为吻合度较低，因此采用振动击实成型方法振动击实成型方法进行室内配合比试验，经现场材料与室内试验芯样性能对比，与现场的吻合度在85%85%左
6、右。12技术核心技术核心振动振动拌合拌合结合材料粒径较大特点，常规连续式拌合无法较好实现均匀拌合均匀拌合，采用双卧轴搅拌机振动拌合技术，主要为解决大粒径无机结合料的均匀拌合问题。通过强制搅拌和振动搅拌相结合，提高水泥胶结料与集料的充分接触和粘结，使大粒径集料拌合更为均匀。振振动动拌拌合合微微观观效效果果13 概概 述述三、生产与建设工艺14室内试验室内试验振动击实成型仪振动击实成型仪15拌合拌合振动拌合设备振动拌合设备16摊铺摊铺沥青混凝土摊铺机或稳定材料摊铺机采取下调搅笼高度等防离析措施采取下调搅笼高度等防离析措施17摊铺摊铺沥青混凝土摊铺机或稳定材料摊铺机采取下调搅笼高度等防离析措施采取下
7、调搅笼高度等防离析措施18初压初压26t以上轮胎压路机+12t以上双钢轮压路机，不少于2遍。19复压复压26t以上20t以上单钢轮振动压路机，碾压遍数4遍。过压易造成表面集料碎裂过压易造成表面集料碎裂20终压终压26t以上胶轮压路机，碾压遍数不少于2遍。21养生养生推荐土工布养生22工艺调整工艺调整工序工序要求要求现有施工现有施工抗裂型级配施工抗裂型级配施工15版基层细则要求版基层细则要求备注备注试验试验设备设备重型击实与静压成型重型击实与静压成型振动击实成型仪振动击实成型仪重型击实与静压成型重型击实与静压成型指标指标7d无侧限抗压强度无侧限抗压强度7d无侧限抗压强度、无侧限抗压强度、7d劈劈
8、裂强度裂强度7d无侧限抗压强度无侧限抗压强度拌合拌合设备设备产量大于产量大于400t连续式强制拌连续式强制拌合拌缸合拌缸600t/h连续式连续式振动拌合振动拌合拌缸拌缸产量宜大于产量宜大于500t/h，连续式，连续式两次拌两次拌合合或或间歇式拌合间歇式拌合工艺要求工艺要求拌合均匀拌合均匀按产量设定按产量设定拌合时间不小于拌合时间不小于15s摊铺摊铺设备设备沥青混凝土摊铺机或稳定材沥青混凝土摊铺机或稳定材料摊铺机料摊铺机沥青混凝土摊铺机或稳定材沥青混凝土摊铺机或稳定材料摊铺机料摊铺机不低于不低于120kW沥青混凝土摊铺机或沥青混凝土摊铺机或稳定材料摊铺机稳定材料摊铺机工艺要求工艺要求摊铺速度摊铺
9、速度1-3m/min;控制离控制离析析摊铺速度摊铺速度1.5-2m/min;需下需下调搅笼位置等防离析措施调搅笼位置等防离析措施机器间距与设置挡板等防离析措施机器间距与设置挡板等防离析措施适用适用常规级常规级配离析解决配离析解决碾压碾压设备设备3-4台压路机台压路机4-5台压路机台压路机不少于不少于4台重型压路机台重型压路机工艺工艺初压：初压：12t双钢轮稳压；双钢轮稳压；复压：复压：20t重型振动压路机重型振动压路机遍；遍；终压：终压：12t双钢轮压路机双钢轮压路机初压：初压：26t胶轮胶轮+12t双钢轮双钢轮稳压稳压2遍；遍；复压：复压：20t重型振动压路机重型振动压路机4-6遍；遍；终压
10、：终压：胶轮压路机胶轮压路机初压：初压：双钢轮稳压双钢轮稳压2-3遍；遍；复复压：压：激振力大于激振力大于35t重重型振动压路机、型振动压路机、1-21t三轮压路机或三轮压路机或25t以上以上轮胎压路机；轮胎压路机；终压：终压：双钢轮压路机双钢轮压路机初压：初压：25t以上胶轮稳以上胶轮稳压压1-2遍；遍；复压：复压：重型重型振动压路机振动压路机 终压：终压：双钢双钢轮压路机轮压路机增加一台胶增加一台胶轮压路机轮压路机养生养生工艺工艺洒水、薄膜覆盖、土工布等洒水、薄膜覆盖、土工布等推荐土工布推荐土工布洒水、薄膜覆盖、土工布等洒水、薄膜覆盖、土工布等主要为增加一台胶轮压路机，强调工艺控制工艺控制
11、23 概概 述述四、材料性能24收缩性能收缩性能干缩干缩按照国内研究结果，5%水泥剂量常规水泥稳定碎石干缩系数为80-120（10-6），试验路中进行3.0%水泥剂量常规级配与抗裂型级配对比。类型抗裂型级配常规级配2.5%3.0%3.5%3.0%5%干缩系数(10-6)26.6758.6961.4468.6480.00与5%水泥剂量常规级配相比，抗裂型级配干缩系数：2.5%水泥剂量降低67%，3.0%水泥剂量降低27%，干缩性能改善效果明显。25收缩性能收缩性能温缩温缩与4.0%水泥剂量常规级配相比：抗裂型级配温缩系数低于常规级配，并随温度的变化，温缩变形平缓，温度敏感性低，对高温差区域具有明
12、显的适用优势。45678910111220101000-10-10-20温缩系数（温缩系数（10-6）温度区间温度区间2.5%水泥剂量抗裂型级配振动拌合3.0%水泥剂量抗裂型级配振动拌合4.0%水泥剂量常规级配非振动拌合26力学性能力学性能根据部公路科研院王旭东博士研究成果，对于半刚性基层沥青路面，基层强度低将不利于改善面层与基层的层间结合，7d无侧限抗压强度作为施工质量控制指标，与材料性能具有一定的关系，为提高结构的耐久性，提高半刚性基层强度是合理的。取抗裂型级配最低数值进行比较：项目抗裂型级配常规级配2.5%3.0%7d无侧限抗压强度(MPa)8.48.49.89.85 57d劈裂强度(M
13、Pa)0.70.70.90.9与常规级配相比，7d无侧限抗压强度：2.5%水泥剂量提升68%；3.0%水泥剂量提升96%。27抗冻性能抗冻性能我省为典型季冻区域，冻融循环的材料性能衰减对路面结构的适用寿命影响明显。基于振动拌合技术的抗裂型水泥稳定碎石耐冻系数在0.97以上，冻融循环后强度损失接近于零。表明振动拌合技术所带来的均匀拌合和集料水泥胶浆均匀分布，对提升材料性能，减少混合料受力薄弱点效果明显。综上，基于振动拌合技术的抗裂型水泥稳定碎石在明显降低材料收缩明显降低材料收缩变形变形的基础上，力学指标满足力学指标满足各等级公路的建设需求建设需求，并具有较高较高的抗冻性能抗冻性能，满足我省公路基
14、层的建设需求。28 概概 述述五、技术应用情况2920152015年试验路年试验路辽宁省在2015年建设基于振动拌合技术的抗裂型水泥稳定碎石技术的两条试验路：1.京沈线彰武段1.8公里验证细集料采用石屑石屑在中轻交通中轻交通的应用；2.沈营线辽阳段3公里验证细集料采用中粗砂中粗砂在重交通重交通的应用。3.选用2.5%、3.0%、3.5%、4.0%和4.5%几种水泥剂量分别建设试验路段，进行了收缩、强度及冻融等性能试验。4.与常规级配相比5种水泥剂量抗压强度与劈裂强度均有较大提升，收缩性能上，2.5%与3.0%水泥剂量水泥剂量收缩系数改善明显，因此选用上诉两种水泥剂量作为推荐剂量作为推荐剂量。3
15、020152015年试验路年试验路京沈线彰武段：京沈线彰武段：粗细集料比为67.8:32.8，细集料采用石屑石屑，最佳含水量为3.8-4.2%，最大干密度为2.35-2.4 g/cm3。强度指标中，最小最小3.0%3.0%剂量剂量的7d7d无侧限抗压强度无侧限抗压强度11.4MPa11.4MPa，7d7d劈裂强度劈裂强度0.75MPa0.75MPa。沈营线辽阳段：沈营线辽阳段：粗细集料比为72.5:27.5，细集料采用中粗砂中粗砂，外掺掺4%4%粉粉煤灰煤灰（与矿料干质量比例为4%），最佳含水量为3.4-3.5%，最大干密度为2.4-2.5 g/cm3。强度指标中，最小最小2.5%2.5%剂量
16、的剂量的7d7d无侧限抗压强度无侧限抗压强度13.1MPa13.1MPa，7d7d劈裂强度劈裂强度0.72MPa0.72MPa。3120152015年试验路年试验路施工中对比了振动拌合与非振动拌合的对强度的影响，想较于非振动拌合，采用振动拌合7d无侧限抗压强度提升在5-20%，随着水泥剂量的增加，强度提升越明显。级配级配类型类型水泥类型水泥类型水泥剂量水泥剂量（%）拌合方式及取料方式拌合方式及取料方式手工拌合振动拌合振动拌合-拌合拌合站取料站取料振动拌合-施工现场取料非振动拌合非振动拌合-拌合站取拌合站取料料RC（MPa）RC（MPa）RC（MPa）RC（MPa）抗裂抗裂型型级配级配42.5普
17、通硅酸盐水泥2.514.714.014.013.113.313.33.017.616.916.915.614.514.53.517.817.917.917.214.714.74.018.318.518.517.315.315.332.5矿渣硅酸盐3.011.5-4.017.7-常规级配常规级配42.5普通硅酸盐水泥3.0-12.212.2-11.811.84.0-15.115.1-14.814.83220152015年试验路年试验路试验路建成后，进行连续裂缝观测，截止至目前，基于振动拌合技术的抗裂型水泥稳定碎石基层较常规级配水泥稳定碎石具有明显改善裂缝间距明显改善裂缝间距、裂缝发育较缓裂缝发育
18、较缓、受冻融影响较小受冻融影响较小的特点，试验段裂缝间距改善明显，2.5%与3.0%水泥剂量裂缝间距在间距在50米以上米以上，其中贯通型裂缝间距最小为贯通型裂缝间距最小为100米，米，最大间距在最大间距在300米米，且仅在1-2月气温最低月份裂缝集中出现裂缝集中出现，后期裂缝基本呈稳定状态，常规级配裂缝为持续发生。级配类型级配类型拌拌合合方式方式水泥剂量水泥剂量段落长度段落长度（m）裂缝总数裂缝总数裂缝间距裂缝间距（m）（%）（条）抗裂型抗裂型 级级配配振动拌合2.5600966.673.06021250.173.58201943.154.08502042.5常规级配常规级配非振动5.0200
19、08623.263320162016年试验路年试验路2016年主要为技术验证技术验证，为完善技术工艺，选择辽西高温少雨区、中等交通的朝阳朝葫线，东部寒冷多雨区、轻交通的抚顺平桓线，辽南高温多雨区、重交通营口庄西线三条道路，累计建设6公路试验路。主要验证推荐主要验证推荐的的2.5%和和3.0%水泥剂量水泥剂量的应用情况，并首次在轻交通轻交通的抚顺平桓线进行2.0%剂量剂量适用性验证。朝阳朝葫线朝阳朝葫线抚顺平桓线抚顺平桓线营口庄西线营口庄西线3420162016年试验路年试验路项目项目水泥剂量水泥剂量(%)(%)最大干密度最大干密度(g/cm(g/cm3 3)最佳含水量最佳含水量(%)(%)7d
20、7d无侧限强度无侧限强度(MPa)(MPa)7d7d劈裂强度劈裂强度(MPa)(MPa)朝阳朝阳朝朝葫线葫线2.5 2.47 3.84 7.10.63.0 2.48 3.88 8.50.7抚顺抚顺平桓平桓线线2.0 2.37 4.05 7.60.682.5 2.42 4.12 9.40.72营口营口庄庄西线西线2.5 2.51 3.72 8.70.83.0 2.50 3.75 11.21.1三条试验路的粗细集料比为7:3，粗集料中大粒径集料比例在35%以上，7d无侧限抗压强度大于7MPa，7d劈裂强度大于0.6MPa。目前，暂无横向裂缝病害发生！目前，暂无横向裂缝病害发生！35 概概 述述六、
21、技术应用建议36通过两年的试验路建设与观测验证，有以下的应用建议：1.基于振动拌合技术的抗裂型水泥稳定碎石应用技术在提高结构强度与性能的同时，改善了半刚性基层横向裂缝间距，与常规水泥稳定碎石相比，具有明显的性能提升效果；2.水泥剂量水泥剂量在2.5%-3.0%2.5%-3.0%区间区间具有明显的抗裂优势抗裂优势，且强度指标要高于常规水泥稳定碎石；3.细集料采用中粗砂，贯通型裂缝改善明显，可以达到细集料采用中粗砂，贯通型裂缝改善明显，可以达到100m100m以上间距以上间距，可以结合地区材料特点予以应用；4.施工工艺易于掌握和实施，工艺控制和过程控制工艺控制和过程控制是保证最佳建设质量的关键；5.振动拌合设备与抗裂型级配的水泥稳定碎石相结合的成套技术成套技术，是是设备成果与技术成果最佳体现的保证最佳体现的保证。
