半刚性基层振动成型法施工技术与质量控制讲稿.ppt
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1、半半刚性基性基层振振动成成型法施工技型法施工技术与与质量控制量控制第一页,讲稿共七十二页哦p半刚性基层材料设计及施工现状半刚性基层材料设计及施工现状p振动成型法技术特点及优势振动成型法技术特点及优势p振动成型法施工质量关键控制点振动成型法施工质量关键控制点p试验段铺筑注意事项试验段铺筑注意事项p振动成型法基层质量控制体会振动成型法基层质量控制体会 主主 体体 内内 容容第二页,讲稿共七十二页哦第一部分第一部分半刚性基层材料设计及施工现状半刚性基层材料设计及施工现状p半刚性基层材料特性半刚性基层材料特性p半刚性材料设计方面的问题半刚性材料设计方面的问题p半刚性基层施工现状半刚性基层施工现状第三页
2、,讲稿共七十二页哦p定义:定义:无机结合材料稳定(加固)地方材料p分类:分类:水泥稳定类、石灰工业废渣稳定类、石灰稳定类p主要特点:主要特点:强度高、刚性大、抗变形能力较差;以弯拉强度作为结构设计参数;以弯拉强度作为结构设计参数;环境温度和湿度对强度的形成及发展有很大影响;环境温度和湿度对强度的形成及发展有很大影响;强度和刚度均随龄期增长;p材料优势:材料优势:强度和刚度较大,板体性强;水稳定性和抗冻性好;对地方材料的质量要求较低;p材料劣势:材料劣势:收缩系数较大,容易开裂;收缩系数较大,容易开裂;抗变形能力较差,对荷载敏感性较大;抗变形能力较差,对荷载敏感性较大;抗弯拉强度低,容易发生疲劳
3、断裂;1 1 半刚性基层材料特性半刚性基层材料特性第四页,讲稿共七十二页哦 半刚性基层沥青路面出现早期损害现象并不表明半刚性基半刚性基层沥青路面出现早期损害现象并不表明半刚性基 层材料路用性能差,更不能说明半刚性基层不适宜作为高等级层材料路用性能差,更不能说明半刚性基层不适宜作为高等级 路面的结构,工程实践中所出现的一些问题只是反映出目前路面的结构,工程实践中所出现的一些问题只是反映出目前对对 于半刚性材料所采用的设计理论、评价指标及试验方法、控制于半刚性材料所采用的设计理论、评价指标及试验方法、控制 手段等方面需要进一步研究和改进。手段等方面需要进一步研究和改进。影响半刚性基层路用性能的因素
4、比较多,一般技术人员难影响半刚性基层路用性能的因素比较多,一般技术人员难 以全面掌握,当在技术关键点的控制方面出现失误时,往往会以全面掌握,当在技术关键点的控制方面出现失误时,往往会 造成路面的早期损坏现象。造成路面的早期损坏现象。1 1 半刚性基层材料特性半刚性基层材料特性第五页,讲稿共七十二页哦p传统设计方法传统设计方法与现场碾压工况不匹配与现场碾压工况不匹配 室内采用重型击实试验重型击实试验确定材料的最大干密度和最佳含水量,采用静压静压 成型试件成型试件测定7天无侧限抗压强度,而施工现场大多采用振动压路机和胶轮采用振动压路机和胶轮 压路机进行碾压压路机进行碾压,很明显,传统设计方法与现场
5、碾压工况不匹配,室内试 验数据难以准确反映和控制现场施工质量。p半刚性材料半刚性材料质量控制指标单一质量控制指标单一 现行规范对半刚性材料路用性能的要求相对简单要求相对简单,除限定原材料性质 外,对混合料只要求强度达到要求只要求强度达到要求即可,对其抗裂能力、抗冲刷能力虽有 标准试验方法,但没有评价指标,这就使得在设计或施工时只注重提高强只注重提高强 度,必然会忽视抗裂、抗冲刷、抗疲劳等路用性能度,必然会忽视抗裂、抗冲刷、抗疲劳等路用性能。2 2 半刚性材料设计方面的问题半刚性材料设计方面的问题第六页,讲稿共七十二页哦p规范确定的规范确定的级配范围太宽级配范围太宽 目前规范所确定的级配范围过宽
6、级配范围过宽,难以对混合料的综合路用性能进行控 制。同样是在规范级配范围内,不同级配混合料的路用性能却差别很大规范级配范围内,不同级配混合料的路用性能却差别很大。而且,规范级配范围内的混合料虽能满足力学强度指标,却难以保证具有虽能满足力学强度指标,却难以保证具有 优良的抗裂性能优良的抗裂性能。p现场现场压实标准过低压实标准过低 压实标准的适当提高依赖于碾压设备的升级,如今的碾压设备如今的碾压设备在性能及 压实功能上可以说有质的飞跃有质的飞跃,若仍然沿用规范对于压实度的控制标准显 然不太合适。而且,现行公路路面基层施工技术规范也明确指出,当 采用大能量压路机时,宜将压实度在原有基础上提高1%2%
7、。传统的半刚性材料设计方法及评价标准已经落后于当前技术发展水平传统的半刚性材料设计方法及评价标准已经落后于当前技术发展水平2 2 半刚性材料设计方面的问题半刚性材料设计方面的问题第七页,讲稿共七十二页哦 正是因为对半刚性材料在设计方面存在的一些认识上的偏差,导正是因为对半刚性材料在设计方面存在的一些认识上的偏差,导 致施工过程中存在以下一些被视为正常现象的不正常现象,严重影响致施工过程中存在以下一些被视为正常现象的不正常现象,严重影响 着半刚性基层的施工质量,比较典型的现象有:着半刚性基层的施工质量,比较典型的现象有:p 半刚性基层在沥青面层铺筑前大量出现裂缝现象大量出现裂缝现象;p 水泥稳定
8、级配碎石混合料的水泥剂量达到水泥剂量达到5%5%6%6%以上以上;p 施工后的半刚性基层表观密实、而且光滑光滑在事实上已经成为半刚性基 层质量控制的重要标准;p 工程中为达到设计强度指标及保证路面芯样完整,提高水泥剂量几乎提高水泥剂量几乎 成为唯一的最有效的手段成为唯一的最有效的手段;p 现场芯样无侧限抗压强度往往远远大于室内静压成型试件的强度现场芯样无侧限抗压强度往往远远大于室内静压成型试件的强度;p 在现有碾压设备下,无需对施工工艺进行严格控制也能达到较高的压无需对施工工艺进行严格控制也能达到较高的压 实度已经被接受实度已经被接受(压实度超百现象普遍存在);p 正是在压实度容 易达到的情况
9、下,基层的压实质量反而被严重忽视。3 3 半刚性基层材料施工现状半刚性基层材料施工现状第八页,讲稿共七十二页哦第二部分第二部分振动成型法特点及技术优势振动成型法特点及技术优势p振动成型设备介绍振动成型设备介绍p振动成型法技术优势振动成型法技术优势p振动成型技术核心原理振动成型技术核心原理p振动成型试件剖面表观特性振动成型试件剖面表观特性p振动成型法配合比设计内容振动成型法配合比设计内容p振动成型法施工难度振动成型法施工难度第九页,讲稿共七十二页哦 振动成型仪作为室内试验设备,其压实效果能够与振动压路机的压实效果能够与振动压路机的 现场压实效果等效现场压实效果等效,原因在于“振动成型仪被压材料”
10、的动态响 应与“振动压路机被压材料”的动态响应模型基本一致。p振动成型参数:振动成型参数:偏心块夹角300 激振力7612N 静面压力140kPa 振动频率振动频率30Hz30Hz 振幅振幅1.4mm1.4mm 振动击实时间振动击实时间2min2min 振动成型时间以试件高度为准振动成型时间以试件高度为准1 1 振动成型设备介绍振动成型设备介绍第十页,讲稿共七十二页哦p振动成型方法振动成型方法能够最大程度模拟现场碾压工况能够最大程度模拟现场碾压工况 目前,半刚性基层施工现场采用振动压路机和轮胎压路机,室内采用振 动法成型试件能够最大程度地模拟现场施工条件能够最大程度地模拟现场施工条件,使室内试
11、验成果与实际 应用效果具有可比性应用效果具有可比性,能够更加准确、有效地预测和控制现场施工质量。p以振动击实密度控制现场压实,以振动击实密度控制现场压实,提高压实标准提高压实标准 采用振动法进行施工质量控制,要求以振动击实密度作为现场压实度的 控制标准,而振动击实密度一般为重型击实密度的振动击实密度一般为重型击实密度的1.031.031.041.04倍倍,这就能 够有效地避免了因室内成型方法与施工实际成型方式不符造成的压实度超 百现象,同时也提高了压实标准提高了压实标准;而压实标准的提高可以大幅度提高半刚大幅度提高半刚 性材料的强度性材料的强度,从而显著提高其抗裂能力及抗疲劳性能显著提高其抗裂
12、能力及抗疲劳性能。2 2 振动成型法技术优势振动成型法技术优势第十一页,讲稿共七十二页哦p能够能够有效降低水泥剂量有效降低水泥剂量,显著提高材料抗裂性,显著提高材料抗裂性 采用我院优化级配范围进行振动法配合比设计,该范围内的混合料为骨骨 架嵌挤结构架嵌挤结构,矿料间的嵌挤作用更强矿料间的嵌挤作用更强,跟传统方法相比,能够有效降低水有效降低水 泥剂量泥剂量1.01.01.51.5,强度提高,强度提高1.51.52.02.0倍倍;而且;在相同水泥剂量下,振 动成型试件的干缩抗裂系数是静压成型试件的1.5倍,抗裂能力显著提高。p优化级配范围较窄优化级配范围较窄,便于对混合料生产质量进行控制,便于对混
13、合料生产质量进行控制 基于振动成型方法,以强度满足要求、抗裂性能最佳为判据基于振动成型方法,以强度满足要求、抗裂性能最佳为判据,对半刚 性材料的合成级配形式进行优化,优化级配范围相对于规范级配范围较 窄,有利于对混合料的生产质量进行控制。2 2 振动成型法技术优势振动成型法技术优势第十二页,讲稿共七十二页哦p最大功效:最大功效:内在:内在:能够显著提高混合料的密实程度能够显著提高混合料的密实程度(密度、强度、路用性能);外在:外在:能够有效降低混合料的水泥剂量能够有效降低混合料的水泥剂量(延缓甚至阻止开裂);p实现途径:实现途径:振动成型方式振动成型方式 级配优化(嵌挤)级配优化(嵌挤)增强碾
14、压增强碾压 降低水泥剂量降低水泥剂量p成型方式比较:成型方式比较:静压成型基于静荷载对材料施加剪应力基于静荷载对材料施加剪应力使颗粒间相互靠近以达到压实效果;振动成型基于高频振动作用使材料产生液化而相互填充基于高频振动作用使材料产生液化而相互填充来达到压密效果;振动击实特点:振动击实特点:对颗粒性材料施加振动冲击力,使颗粒间的摩擦力由初始的静摩擦状态逐渐转变为动摩擦状使颗粒间的摩擦力由初始的静摩擦状态逐渐转变为动摩擦状态,从而有效降低材料间的摩擦阻力,态,从而有效降低材料间的摩擦阻力,在共振作用共振作用下,当机械振动频率与被压材料固有频率一致时,被压材料的受迫运动最大,材料最易被压实。3 3
15、振动成型技术核心原理振动成型技术核心原理第十三页,讲稿共七十二页哦p半刚性材料振动成型过程:半刚性材料振动成型过程:半刚性材料在振动击实作用下,材料处于振动状态,水分的离析作用使材料处于振动状态,水分的离析作用使 得材料颗粒的外层裹覆一层水膜,形成了颗粒运动的润滑剂,减小了材料间得材料颗粒的外层裹覆一层水膜,形成了颗粒运动的润滑剂,减小了材料间 的摩擦力和粘结力,颗粒更容易移动到密实状态,的摩擦力和粘结力,颗粒更容易移动到密实状态,颗粒间的相对位置在振动 状态下发生变化,出现了相互填充现象,此时,材料内骨架颗粒之间相互嵌 挤所产生的内摩阻力和结合料与骨料间的粘结力都很大,形成骨架密实型嵌 挤结
16、构,具有较高的承载能力和稳定性。p核心原理:核心原理:基于基于振动成型方式振动成型方式,对,对原有级配形式进行优化原有级配形式进行优化,适当增加粗集料,适当增加粗集料 含量,含量,提高材料颗粒间的嵌挤性提高材料颗粒间的嵌挤性,通过,通过增强碾压增强碾压来增加骨架颗粒间来增加骨架颗粒间 的内摩阻力,从而适当降低水泥剂量,的内摩阻力,从而适当降低水泥剂量,在保证强度的前提下达到抗在保证强度的前提下达到抗 裂效果。裂效果。3 3 振动成型技术核心原理振动成型技术核心原理第十四页,讲稿共七十二页哦 振动成型试件由于振动提浆作用,表面和侧壁均有水泥浆,容易脱模,且表面光滑振动成型试件由于振动提浆作用,表
17、面和侧壁均有水泥浆,容易脱模,且表面光滑密实。密实。静压成型试件脱模阻力大,且表面多孔粗糙。从剖面结构来看:振动成型试振动成型试件剖面结构密实,粗集料分布均匀且紧密排列,粗集料的骨架间隙被细集料及胶结件剖面结构密实,粗集料分布均匀且紧密排列,粗集料的骨架间隙被细集料及胶结料密实填充,肉眼观察不到大的空隙,混合料形成完整密实的整体结构。料密实填充,肉眼观察不到大的空隙,混合料形成完整密实的整体结构。而静压成型试件剖面中心的集料颗粒甚至未被细集料及胶浆裹覆且呈松散状态,用手可以剥落,且粗集料分布亦不均匀,肉眼可以看到大大小小的空隙分布于剖面表面上。4 4 振动成型试件剖面表观特性振动成型试件剖面表
18、观特性第十五页,讲稿共七十二页哦p依据技术规范:依据技术规范:JTG E51-2009JTG E51-2009公路工程无机结合料稳定材料试验规程公路工程无机结合料稳定材料试验规程 JTJ 034-2000 JTJ 034-2000公路路面基层施工技术规范公路路面基层施工技术规范 JTG E42-2005公路工程集料试验规程 JTG E40-2007公路土工试验规程 JTG D50-2006 JTG D50-2006公路沥青路面设计规范公路沥青路面设计规范 GB/T 17671-1999水泥胶砂强度检验方法 GB/T 1346-2001水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法p主要设计内容:
19、主要设计内容:p原材料性能检测(集料、水泥、石灰、粉煤灰)p混合料组成优化设计p混合料最佳含水量及最大干密度的确定p成型试件无侧限抗压强度的测定p确定最终配合比例、水泥剂量及相应的最佳含水量、最大干密度 5 5 振动成型法配合比设计内容振动成型法配合比设计内容第十六页,讲稿共七十二页哦p主要区别:主要区别:p 基于各档集料筛分结果,采用规划求解方法对混合料的组成进行优化设基于各档集料筛分结果,采用规划求解方法对混合料的组成进行优化设 计,并结合料源具体情况(针片状含量、含泥量等)确定最终比例;计,并结合料源具体情况(针片状含量、含泥量等)确定最终比例;p 分别采用重型击实方法和振动击实方法采用
20、重型击实方法和振动击实方法确定混合料的最佳含水量和最大 干密度,结合试验数据及现场施工机械配置水平,综合确定振动击实密结合试验数据及现场施工机械配置水平,综合确定振动击实密 度与重型击实密度的等效比值,并以振动成型密度作为现场压实标准;度与重型击实密度的等效比值,并以振动成型密度作为现场压实标准;p 分别采用静压成型方式和振动成型方式成型不同胶结料含量下的混合料采用静压成型方式和振动成型方式成型不同胶结料含量下的混合料 试件,并测定试件,并测定7 7天无侧限抗压强度,综合考虑试件强度、工程经济性、现天无侧限抗压强度,综合考虑试件强度、工程经济性、现 场机械配置水平、现场养护条件等因素,确定最终
21、的胶结料剂量。场机械配置水平、现场养护条件等因素,确定最终的胶结料剂量。5 5 振动成型法配合比设计内容振动成型法配合比设计内容第十七页,讲稿共七十二页哦振动成型法设计的半刚性材料:振动成型法设计的半刚性材料:p 密度较大,比重型击实密度提高密度较大,比重型击实密度提高1.02 1.02 1.041.04倍;倍;p 水泥剂量比静压成型方法降低水泥剂量比静压成型方法降低1.0%1.0%1.5%1.5%左右;左右;p 整体级配较粗,粗集料含量在整体级配较粗,粗集料含量在80%80%左右;左右;施工过程中主要面临的三大技术问题:施工过程中主要面临的三大技术问题:p 以振动击实密度作为压实标准,如何保
22、证整体压实度;以振动击实密度作为压实标准,如何保证整体压实度;p 在较低的水泥剂量下,如何保证取芯的完整性及基层整体强度;在较低的水泥剂量下,如何保证取芯的完整性及基层整体强度;p 在较粗的级配下,如何保证成型基层的均匀性,即离析问题;在较粗的级配下,如何保证成型基层的均匀性,即离析问题;碾压密实是关键,防离析是保障和提高碾压密实是关键,防离析是保障和提高6 6 振动成型法施工难度振动成型法施工难度第十八页,讲稿共七十二页哦第三部分第三部分振动成型法施工质量控制振动成型法施工质量控制p原材料质量控制原材料质量控制p混合料级配控制混合料级配控制p施工机械基本配置施工机械基本配置p施工质量关键控制
23、点施工质量关键控制点p质量控制要求质量控制要求第十九页,讲稿共七十二页哦p 集料:集料:压碎值压碎值(影响级配的稳定性,压碎后使级配整体变细,降低骨料间嵌挤性)针片状含量针片状含量(影响骨料间的嵌挤效果,增加碾压难度)含泥量含泥量(影响水泥与集料间的胶结强度,降低混合料强度及性能)p 施工质控经验:(骨架密实结构)施工质控经验:(骨架密实结构)集料的规格性(针片状含量)和均匀性(材质、级配)很重要集料的规格性(针片状含量)和均匀性(材质、级配)很重要 石屑质量很重要(含泥量、级配稳定性)石屑质量很重要(含泥量、级配稳定性)石屑防雨苫盖措施(含水量、级配稳定性)石屑防雨苫盖措施(含水量、级配稳定
24、性)p 粗集料组成比例对混合料的强度有重要影响,施工过程中通过控制关键筛孔的通过粗集料组成比例对混合料的强度有重要影响,施工过程中通过控制关键筛孔的通过 率,能够有效保证粗集料之间形成骨架结构,有较好的嵌挤效果,从而提高整体强率,能够有效保证粗集料之间形成骨架结构,有较好的嵌挤效果,从而提高整体强 度;而且,粗集料往往接近于单粒径材料,变异性较小,能够有效地进行控制;度;而且,粗集料往往接近于单粒径材料,变异性较小,能够有效地进行控制;p 石屑对混合料路用性能的影响最为重要,施工控制难度最大。石屑对混合料路用性能的影响最为重要,施工控制难度最大。石屑的含泥量和级配变 异性较大,尤其在淋雨后会发
25、生明显的离析现象,直接影响混合料整体级配的稳定 性和质量的均匀性;因此,在施工过程中,必须对石屑进行严格管理,抓好源头管在施工过程中,必须对石屑进行严格管理,抓好源头管 理;加大筛分频率,确定整体变异程度;同时,必须对石屑采取苫盖等防雨措施。理;加大筛分频率,确定整体变异程度;同时,必须对石屑采取苫盖等防雨措施。1 1 原材料质量控制原材料质量控制第二十页,讲稿共七十二页哦p 集料:集料:p 集料管理措施:集料管理措施:p石料厂家经优选后采用固定的厂家供应固定标段的方法。p对于每个石料场,业主派一名石料监理、施工单位派一名专职的石料管业主派一名石料监理、施工单位派一名专职的石料管 理员进驻,理
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