振動擊實法與重型擊實法的優(yōu)劣

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1、淺談重型擊實法與振動擊實法的優(yōu)劣比較重型擊實法源于土工試驗，用以確定土壤的最大干密度和最佳含水量，以計算天然土體密實度。重型擊實法應(yīng)用時間長，規(guī)范成熟，積累了大量的試驗數(shù)據(jù)和實踐經(jīng)驗。在確定細(xì)粒土（或者說土顆粒最大粒徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于擊實筒直徑時）的最大干密度和最佳含水量時，重型擊實法得到的試驗結(jié)果還是比較準(zhǔn)確的，與實際工程也較為符合?？梢坏┝匠^一定限度，重型擊實法就不再適用，在擊實過程中，土顆粒尤其是粗顆粒的初始位置狀態(tài)、自身形狀將極大的影響最終試驗結(jié)果。重型擊實對裝料的均勻性也較為敏感，這就意味著不同的試驗人員操作同一批試驗，最終得到的試驗數(shù)據(jù)可能相差甚遠(yuǎn)。此

2、外，重型擊實還容易造成粗集料的破碎，從而改變了原土樣的級配重型擊實法之所以存在這樣的問題，根本原因在于土顆粒或者碎石顆粒在外力作用下達(dá)到密實不僅需要一個能使其相互靠攏的合外壓力，還需要一個使土顆粒尤其是粗顆粒發(fā)生轉(zhuǎn)動的合外力，土體顆粒發(fā)生轉(zhuǎn)動，從而不斷改變自身在土體中的位置狀態(tài)，從不穩(wěn)定的高能狀態(tài)轉(zhuǎn)動位置到穩(wěn)定的低能狀態(tài)，而這一過程就是土體顆粒在外力作用下不斷趨于靠攏而密實的過程。重型擊實法恰恰缺乏這樣一個使土體顆粒發(fā)生轉(zhuǎn)動的力，或者說這個力的效果不明顯。要知道，土體顆粒越粗，需要的這樣一個力就越大。適量的水的存在可以改善土體的密實程度，減少土體顆粒轉(zhuǎn)動密實時

3、需要的外力，適量的水的存在可以起到潤滑作用，從而縮短土體顆粒相互靠攏密實的時間。但是，過量的水卻恰好相反，過量的水使得包裹土顆粒的水膜變厚，甚至出現(xiàn)自由水。過厚的水膜和自由水的存在會在土體中形成“彈簧效應(yīng)”，使得土體無法達(dá)到最佳密實狀態(tài)。通過以上分析，我們初步了解了土體密實過程以及影響土體密實主要因素，包括試驗方法，土體顆粒大小，含水量。此外，土質(zhì)也會對擊實造成影響。實際工程中，一般材料確定之后，土質(zhì)的影響就是一定的，可不作為影響因素考慮。由于重型擊實法固有的一些缺點(diǎn)，導(dǎo)致其在進(jìn)行水泥穩(wěn)定碎石混合料配合比設(shè)計時遇到問題。實踐表明，重型擊實法得到的最大干密度偏小

4、，隨著大噸位壓路機(jī)的使用和對路面結(jié)構(gòu)層壓實度的高要求，采用重型擊實法得到的最大干密度來計算路面壓實度往往會發(fā)現(xiàn)壓實度很容易就滿足規(guī)范的要求，甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了規(guī)范的要求，達(dá)到100以上。這說明在當(dāng)前路面施工的實際情況下，對于重載交通道路而言，采用重型擊實法得到的最大干密度偏小，用它計算的路面壓實度來進(jìn)行施工質(zhì)量的控制已無法滿足實際要求。此外，重型擊實法的成型過程與路面實際的碾壓過程不一致，這也導(dǎo)致了重型擊實法得到的試驗數(shù)據(jù)與施工實際不匹配?；谝陨蠁栴}，長安大學(xué)開展了水泥穩(wěn)定碎石混合料配合比設(shè)計及試驗成型方法的研究并率先研制開發(fā)了水泥穩(wěn)定碎石混合料振動成型試驗機(jī)。

5、在此基礎(chǔ)..上開展了大量的試驗研究工作，取得了一些關(guān)鍵性的研究成果，如關(guān)于水泥穩(wěn)定碎石級配的優(yōu)化、最佳水泥劑量和最佳含水量的確定、振動成型方法的標(biāo)準(zhǔn)化（振動頻率、時間、振幅、擊振力）等。江蘇省交通科學(xué)研究院在此基礎(chǔ)上開展了抗裂型水泥穩(wěn)定碎石基層的研究，提出采用骨架密實型級配和低劑量水泥，獲得強(qiáng)度和耐久性均滿足要求的水泥穩(wěn)定碎石混合料，做到了水泥穩(wěn)定碎石基層不開裂，從而大大減少了半剛性基層瀝青路面的反射裂縫，提高了半剛性基層瀝青路面的使用壽命。振動成型試驗機(jī)的最初設(shè)計思想也是來源于Superpave的旋轉(zhuǎn)壓實，如果將傳統(tǒng)馬歇爾試驗比作重型擊實試驗，那振動成型試驗

6、就好比SHRP的旋轉(zhuǎn)剪切試驗，前者增加了振動效應(yīng)，模擬了水泥穩(wěn)定碎石在鋼輪壓路機(jī)振動碾壓的過程，后者增加了旋轉(zhuǎn)搓揉，模擬了瀝青混合料在輪胎壓路機(jī)搓揉碾壓的過程。大量的試驗結(jié)果表明，在進(jìn)行水泥穩(wěn)定碎石混合料配合比設(shè)計時，振動成型法得到的最佳水泥劑量較重型擊實減小，最佳含水量減小，最大干密度增大。振動成型法由于在擊實過程中增加了振動外力，使得土體顆粒獲得了轉(zhuǎn)動能量，土顆粒重排率大大增加，大量的土顆粒由不穩(wěn)定狀態(tài)變?yōu)橄鄬Ψ€(wěn)定狀態(tài)，顆粒之間縫隙趨于最小，土體變得更加密實。對于骨架密實型級配，粗集料在振動外力作用下，不斷轉(zhuǎn)動實現(xiàn)重排，最終形成穩(wěn)定的骨架。因此，采用振動成

7、型法進(jìn)行水泥穩(wěn)定碎石混合料配合比設(shè)計時，最大干密度較重型擊實法增大，且由于振動外力作用，粗集料不斷改變自身位置以適應(yīng)擊振外力的作用，不至于出現(xiàn)壓碎現(xiàn)象，混合料原有級配不會遭到破壞。由于振動外力作用，土顆粒獲得了轉(zhuǎn)動能量，可以減少其對水的依賴，從而減少水用量。此外，由于粗集料的骨架效應(yīng)，混合料成型后強(qiáng)度主要依靠粗集料相互嵌擠形成的骨架，而不是依靠水泥膠漿的強(qiáng)度，因此，振動成型的試件強(qiáng)度大幅提高，而水泥劑量則相比大幅下降。水泥劑量的減少，也使得用水量的大幅減少。最終水穩(wěn)混合料的干縮和溫縮得以減少，困擾廣大道路工作者的半剛性基層開裂問題得以解決。采用振動成型法進(jìn)行水

8、穩(wěn)碎石混合料配合比設(shè)計需注意的問題。振