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2021

你所不了解的振動攪拌技術(shù)

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　　水泥穩(wěn)定碎石基層易出現(xiàn)開裂問題，且疲勞性能不佳，為了解決這一問題，部分研究者做了大量的試驗(yàn)。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，采用振動攪拌不僅可以提高水泥穩(wěn)定碎石均勻性，還可以在一定程度上減少水泥劑量，從而達(dá)到提高水泥穩(wěn)定碎石基層抗裂性的目的。實(shí)踐證明，采用振動攪拌耐久性水泥穩(wěn)定碎石基層技術(shù)，對控制水泥穩(wěn)定碎石基層的抗裂性和耐久性均具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　振動攪拌研發(fā)歷程
　　1931年，蘇、德等國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)混凝土微觀結(jié)構(gòu)存在重大缺陷，啟動提升混凝土微觀均勻程度的科學(xué)探究。1972年，蘇聯(lián)技術(shù)人員在試驗(yàn)室采用下置式振動攪拌試驗(yàn)機(jī)，取得了混凝土質(zhì)量的提高與突破。1992年，長安大學(xué)馮忠緒教授開啟了世界振動攪拌技術(shù)研究新時代。2018年，鄭州海富機(jī)電設(shè)備有限公司成功研發(fā)振動式水泥穩(wěn)定碎石攪拌站，如圖1所示。
　　水泥穩(wěn)定碎石振動攪拌機(jī)是在水泥混凝土振動攪拌機(jī)研發(fā)成功后，一次偶然的機(jī)會想到的。研發(fā)成功后，該技術(shù)在各級道路路面基層修筑中得到應(yīng)用，并在我國東北、華北、西北和西南地區(qū)進(jìn)行了大范圍推廣。應(yīng)用該技術(shù)不僅可以節(jié)約水泥用量、降低成本，還可以減少半剛性基層裂縫，提高基層耐久性。
　　振動攪拌工作原理
　　水泥穩(wěn)定碎石混合料攪拌中加入振動，使混合料粒料產(chǎn)生了對流、擴(kuò)散作用，粒徑較小的材料可充分彌散并均勻分布。水泥漿和細(xì)集料顆粒均勻分散后，均勻地分散粘結(jié)在粗骨料的表面，避免了粗骨料露白和混合料分布不均勻現(xiàn)象。
　　振動攪拌機(jī)原理是在普通攪拌機(jī)器上加入激振器，通過傳動裝置傳遞到振動軸，在對水泥穩(wěn)定碎石混合料進(jìn)行強(qiáng)制攪拌的同時加以振動作用，如圖2所示?；旌狭系念w粒處于振動狀態(tài)，大大增加了混合料顆粒的運(yùn)動速度?；旌狭项w粒運(yùn)動速度的增加后，物料顆粒間的相互碰撞的頻率和強(qiáng)度也隨之增加，水泥漿及細(xì)集料受到這些作用后就會均勻地附著于粗骨料表面。這不僅可以增加水泥水化反應(yīng)的進(jìn)程，也可以改善水泥穩(wěn)定碎石的微觀結(jié)構(gòu)。
　　振動攪拌機(jī)比普通攪拌機(jī)攪拌頻率高，同時又可每分鐘釋放1500次以上振動彈力波，因此其每次對混合料撞擊能量可達(dá)到靜力攪拌機(jī)10倍以上。振動攪拌使得水泥等細(xì)集料充分彌散，水泥水化充分，水泥水化產(chǎn)物與骨料表面粘結(jié)更加牢固，混合料強(qiáng)度、耐久性及耐沖刷性等性能指標(biāo)提升明顯。
　　振動攪拌的優(yōu)勢
　?。?）微觀均勻性與致密性好
　　水泥穩(wěn)定碎石材料中，水泥顆粒粒徑3~80μm，粉煤灰顆粒粒徑45μm，水滴最小直徑20μm。只有這些微小粒徑的顆粒性材料在混合料中均勻彌散分布，才能實(shí)現(xiàn)微觀上的均勻。傳統(tǒng)攪拌技術(shù)由于攪拌機(jī)理方面存在缺陷，很難實(shí)現(xiàn)微觀均勻。同配比情況下，將傳統(tǒng)攪拌和振動攪拌水穩(wěn)材料在掃描電鏡下放大2000倍（見圖3），兩者的區(qū)別非常明顯。傳統(tǒng)攪拌水穩(wěn)材料中，細(xì)小松散的CSH（水化硅酸鈣）凝膠顆粒散落于骨料表面而未形成強(qiáng)力粘附，粗細(xì)骨料和水化產(chǎn)物界面明顯，期間的過渡相結(jié)構(gòu)疏松。而振動攪拌水穩(wěn)料水泥水化充分，粗細(xì)骨料和水化產(chǎn)物渾然一體，微小顆粒材料均勻彌散，整體結(jié)構(gòu)致密均勻。
　　（2）能有效改善材料離析現(xiàn)象
　　水泥穩(wěn)定碎石材料在攤鋪和碾壓過程中容易產(chǎn)生離析現(xiàn)象（見圖4），振動攪拌可以有效改善水泥穩(wěn)定碎石的離析現(xiàn)象。采用振動攪拌時，大粒徑（最大公稱粒徑37.5mm）的水穩(wěn)材料在攤鋪層的肩部，頂部和底部均有粗骨料分布，沒有出現(xiàn)骨料溜肩的離析現(xiàn)象，如圖5所示。從碾壓過后的基層表面可以看出，粗骨料的分布均勻，路面整體更加平整密實(shí)，如圖6所示。
　　（3）能有效提高材料和易性
　　普通攪拌混合料在攤鋪和碾壓過程中，容易產(chǎn)生難壓實(shí)和底部壓實(shí)不充分現(xiàn)象，如圖7所示。振動攪拌可以使水顆粒和細(xì)集料顆粒充分彌散（見圖8），為此混合料易壓實(shí)，且可以形成上下均勻的完整芯樣