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1、振动搅拌耐久型水泥稳定碎石技术中国应用数据解析万里路桥集团西安德通振动搅拌工程研究院张良奇院长质量技术指标体系构成与解析2成果数据来源3振动搅拌机理解析4“振动搅拌耐久型路面基层技术”概念1存在问题及深度研究5目 录“振动搅拌耐久型路面基层技术”概念是指基于振动搅拌革命性提升基层混合料微观均匀性核心技术的重大突破，充分挖掘和释放振动搅拌技术核心技术优势，建立与之相适应的原材料选择与配合比优化、搅拌、运输、摊铺、碾压、养生及评价等系列路面基层的设计施工成套技术。质量技术指标体系构成与解析“振动搅拌耐久型路面基层技术”关键指标体系1. 7天取芯无侧限抗压强度平均值不小于6Mpa；2. 7天取芯无侧
2、限抗压强度变异系数不大于12%；3. 水泥剂量2.03.5%；4. 7天取芯强度芯样100%完整，不允许出现“断根”现象；截取靠近底端部分进行无侧限抗压强度试验；5. 交工通车经历一次冬季收缩，路面反射贯通裂缝间距大于300米（不同地区有差异）。“振动搅拌耐久型路面基层技术”关键指标1. 公路沥青路面设计规范（JTG D50-2006）结构层层底拉应力模量范围（30004200Mpa）；2. 抗压回弹模量平均值与无侧限抗压强度关系：a) 新细则实施手册P31P36有详细说明； b) Ec=0.275Sc1.57摘自吕松涛养生期水泥稳定碎石强度模量及疲劳 损伤特性3. 考虑实际施工作业过程中最不
3、利因素（下一个结构层施工养生728天，即进行上一层结构层施工，混合料运输载重车辆及施工机械已经开始对结构层进行破坏）。解析一：7天取芯无侧限抗压强度平均值不小于6Mpa“振动搅拌耐久型路面基层技术”关键指标1. 为什么要提出强度变异系数指标要求？2. 为什么是12%？传统水泥稳定碎石基层施工，7天取芯强度变异系数一般在20%以上，使用双拌缸技术的水泥稳定碎石基层7天取芯强度变异系数在17%左右，使用振动搅拌技术的基层取芯强度变异系数在7%左右，考虑到全国各地材料、气候、施工技术管控水平差异，强度变异系数设计为不大于12%。3. 混合料配比、细集料用量对变异系数的影响。解析二：7天无侧限抗压强度
4、变异系数不大于12%“振动搅拌耐久型路面基层技术”关键指标底基层：2.03.0%基层：2.53.5%解析三：水泥剂量2.03.5%桩号区间段落长度（m）水泥剂量(%)7d无侧限抗压强度(MPa)7d劈裂强度(MPa)K44+100K44+9408404.014.61.62K43+280K44+1008603.513.91.26K41+800K42+4026023.013.21.18K41+200K41+8006002.511.90.99辽宁沈营线试验路数据辽宁省抚顺平桓线2016年7月15日完成试验路施工7d无侧限抗压强度达到5.8MPa水泥用量：2.0%变异系数：6.9%“振动搅拌耐久型路面
5、基层技术”关键指标解析四：7天取芯强度芯样100%完整，不允许出现“断根”现象；截取靠近底端部分进行无侧限抗压强度试验，获取数据（基层表面过度压实质量隐患及应对探索）。“振动搅拌耐久型路面基层技术”关键指标解析五：交工通车经历一次冬季收缩，路面反射贯通裂缝间距大于300米。1. 为什么是提出贯通裂缝间距指标？2. 反射裂缝与沥青路面结构层厚度关系？3. 沥青路面自身裂缝成因及数量待解析。成果数据来源全国各地典型应用工程全国各地典型应用工程项目名称施工单位施工日期水泥剂量 强度均值典型特征S103S103线禹州南环至线禹州南环至 襄城南环段六标襄城南环段六标许昌广莅公司许昌广莅公司2015.4.
6、162015.4.163.50%3.50%17.917.9天然砂，添加粉煤灰天然砂，添加粉煤灰G107G107线驻马店境改线驻马店境改 建项目建项目G107SQS2G107SQS2标标驻马店驻马店公路公路 一一分公司分公司2015.10.72015.10.73.50%3.50%7.17.1石屑，不添加粉煤灰石屑，不添加粉煤灰S248S248线南召县乔分线南召县乔分 段公路段公路S248NZS248NZ- -1 1标标南召通达公路南召通达公路砂砾石砂砾石国道国道212212线大修项目线大修项目 （四川阆中境）（四川阆中境）四川阆中天马道桥四川阆中天马道桥3.30%3.30%5.95.9河卵石河卵
7、石京疆高速公路甘肃京疆高速公路甘肃 白明五标白明五标甘肃路桥建设集团甘肃路桥建设集团2016.3.312016.3.313.30%3.30%宽幅大厚度摊铺宽幅大厚度摊铺G304G304沈彰开发大道沈彰开发大道 改扩建工程项目改扩建工程项目辽宁五洲公路辽宁五洲公路2015.8.102015.8.102.50%2.50%11.911.9粉煤灰，寒冷地区粉煤灰，寒冷地区全国各地典型应用工程项目名称施工单位施工日期水泥剂量强度均值典型特征S237东环至鄢陵 段大修工程4标万里路桥集团2016.4.184.50%铣刨料冷再生省道S229三原线 大修工程新乡市路翔公司2015.4.254.50%4.5铣刨
8、料冷再生江西省安定高速 BP1标段沈阳市政集团2015.12.205.00%7.3双拌缸平均强度5.9东乡至昌傅高速 公路新建工程CP3 标江西赣粤高速2015.12.304.30%4.5变异系数6.3%江西省铜鼓至万 载新建高速公路 P1标段江西交工集团公司2016.3.13.20%5.3常规配合比津浦路改造二期 及牛港湾区疏港 大道工程中建五局2016.4.163.50%7.2常规施工，级配不精确全国各地典型应用客户许昌公路系统许昌公路系统河南河南（黑龙江）杨国志（黑龙江）杨国志黑龙江黑龙江新乡市路翔交通新乡市路翔交通河南河南哈尔滨市公路公司哈尔滨市公路公司黑龙江黑龙江（开封）郭玉林（开封
9、）郭玉林河南河南黑龙江龙建路桥一公司黑龙江龙建路桥一公司黑龙江黑龙江（开封）倪庆斌（开封）倪庆斌河南河南黑龙江龙江路桥四公司黑龙江龙江路桥四公司黑龙江黑龙江安阳市公路局安阳市公路局河南河南黑龙江农垦建工路桥公司黑龙江农垦建工路桥公司黑龙江黑龙江河南和顺通建材公司河南和顺通建材公司河南河南龙建龙桥股份有限公司龙建龙桥股份有限公司黑龙江黑龙江河南万通路桥河南万通路桥河南河南中建五局公司中建五局公司湖南湖南洛阳市远博路桥洛阳市远博路桥河南河南沈阳市政集团沈阳市政集团吉林吉林南召通达公路南召通达公路河南河南江苏金坛市政公司江苏金坛市政公司江苏江苏三门峡昌通路桥三门峡昌通路桥河南河南江西赣粤高速公司江西
10、赣粤高速公司江西江西中交一公局三公司中交一公局三公司重庆重庆重庆交通建设重庆交通建设( (集团）有限责任公司集团）有限责任公司重庆重庆许昌腾飞建设工程集团有限公司许昌腾飞建设工程集团有限公司河南河南禹州市源辰建材有限公司禹州市源辰建材有限公司河南河南全国各地典型应用客户万里路桥集团工程公司万里路桥集团工程公司河南河南江西交工集团公司江西交工集团公司江西江西许昌广莅公路许昌广莅公路河南河南辽宁五洲公路公司辽宁五洲公路公司辽宁辽宁长葛市公路局长葛市公路局河南河南内蒙古路兴工程机械公司内蒙古路兴工程机械公司内蒙古内蒙古驻马店公路二分公司驻马店公路二分公司河南河南青州市圣洁环保设备公司青州市圣洁环保设
11、备公司山东山东驻马店公路五分公司驻马店公路五分公司河南河南山东昌隆公路公司山东昌隆公路公司山东山东驻马店公路一分公司驻马店公路一分公司河南河南山东格瑞特公路公司山东格瑞特公路公司山东山东甘肃路桥建设集团甘肃路桥建设集团甘肃甘肃山东恒通公路山东恒通公路山东山东中交路桥华南公司中交路桥华南公司广东广东阆中市固源建材公司阆中市固源建材公司四川四川广西正路机械公司广西正路机械公司广西广西四川阆中天马道桥四川阆中天马道桥四川四川贵州公路工程集团贵州公路工程集团贵州贵州杭州溯源工程机械公司杭州溯源工程机械公司浙江浙江河北建工集团公司河北建工集团公司河北河北宁波交工集团宁波交工集团浙江浙江河北路桥集团河北路
12、桥集团河北河北郎溪杰盛环化设备公司郎溪杰盛环化设备公司安徽安徽许昌市伟恒公路工程有限公司许昌市伟恒公路工程有限公司河南河南黑龙江畅捷桥梁隧道工程有限公司黑龙江畅捷桥梁隧道工程有限公司黑龙江黑龙江全国各地应用项目1新乡市西环路城市道路拓宽改造11山东省S213蓬水线莱阳境项目2洛阳新安310国道改扩建工程12滨州市S247乐胡线改建项目3国道107线驻马店境改建项目13黑大公路拜泉至明水A20标4G304沈彰开发大道改扩建工程14黑大公路明水至青冈A4合同段5张承高速项目15黑大公路青冈至兰西A8合同段6G310线灵宝焦村至豫陕界段改造工程16黑大公路A17标段（克东县）7S248线南召县段公路
13、改建工程S248NZ-1标17黑大公路A23标段（拜泉县）8浙江省杭新景高速公路第24标18黑大公路A9标段（青冈县）9S327永城境马桥至永夏交界段改建工程19黑大公路A25标10省道103线禹州段改建工程第六合同段20黑大公路22标段全国各地应用项目11国道212线大修项目（四川阆中境）20黑大公路19标12江西东昌高速公路新建工程CP3标21津浦路改造二期及牛港湾区疏港大道工程13S301大林线安阳段改建工程B16标22福建省泉州市德化县国宝乡厦沙高速B1标14江西省安定高速BP1标段23义乌市苏溪镇西山下村疏港高速项目部四分部15江西省铜万高速公路P1标段24呼凉公路项目16贵黔高速公
14、路LM1标25甘肃敦煌项目17京疆高速公路甘肃白明五标26江西省昌宁高速N1标18开封S327线改建项目27西藏省道301线改则至革吉公路改建工程19江苏S340改扩建及茅山风景区路面基层项目28G314乌拉泊至小草湖段项目振动搅拌机理解析传统搅拌机技术缺陷与振动搅拌突破传统意义的均匀是宏观均匀%1002121MMMMM%1002121GGGGGM0.8M0.8和和G5G5时，混凝土宏观匀质性合格时，混凝土宏观匀质性合格微观均匀新概念水泥颗粒水泥颗粒3 380m80m粉煤灰颗粒粉煤灰颗粒45m45m左右左右水滴最小直径水滴最小直径20m20m各种添加剂用量更少颗粒直径更小各种添加剂用量更少颗粒
15、直径更小以上各种细集料粘结料颗粒均匀分布才是微观均匀传统静力搅拌方式缺陷在哪里？传统搅拌机的搅拌运动方式：周向运动、轴向运动、径向运动以上三种混合方式不能让“粘结料团粒”充分弥散搅拌装置速度梯度缺陷 搅拌低效率区域缺陷 搅拌装置的转速限制缺陷 传统搅拌机的多材料适应性缺陷Rmaxv传统搅拌机技术缺陷振动搅拌机理颠覆式创新突破搅拌过程的模型化26采用将连续式搅拌机的物理模型与搅拌过程的数学模型结合起来的综合模拟方法，对复杂的搅拌过程进行模拟。基于连续式搅拌机的工作模型与扩散方程得到了搅拌过程中均匀性变化的数学表达式。搅拌过程的均匀性表达式lknt teVV, 0V0搅拌刚开始时组分含量的均匀系数
16、；Vt 搅拌结束时组分含量的不均匀系数；t 搅拌时间；n，k，l-搅拌速度系数中的最小值；搅拌速度系数是由搅拌机结构参数与工作参数所决定的表征搅拌过程中三维方向混合发展速度的系数。27均匀度2ktmt1t搅拌曲线 第1阶段，拌和主要是靠物料的循环流动来实现。搅拌过程在宏观水平进行，扩散现象不明显。 第2阶段，扩散分布加快，循环流动与扩散运动在拌和中起的作用趋于相近，各组分的重新分布已在微观水平上进行。 第3阶段，循环流动作用不大，扩散运动起主要作用。根据得到的均匀性表达式，得到搅拌曲线： 比较完善的搅拌过程，物料的位移必须由良好配合的对流运动和扩散运动来完成，这就是冯忠绪教授提出的新的搅拌概念。这也为我们采用振动搅拌技术来强化扩散运动的振动搅拌方案提供了理论依据。目前国内外搅拌功率的计算采用经验公式法。基于稳定土搅拌过程的模型化，根据相似理论和量纲分析法，采用数理统计的方法，可以得到搅拌功率的计算式，解决了极其复杂的稳定土搅拌过程的动力学计算难题，这对其他工程
