振动成型（精选7篇）
振动成型 篇1
1 概述
半刚性基层沥青路面作为我省高等级公路典型路面结构，随着交通量及交通荷载的增加，出现了许多严重的早期破坏及结构性破坏，在现有路面结构不变的条件下，通过完善目前半刚性材料设计方法，设计出性能更为优良的材料来提高路面服务质量，防止出现早期破坏。针对目前半刚性材料设计方法的不足，天津市市政工程研究院、长安大学等单位运用振动压实成型方法系统地进行了半刚性基层材料配合比优化，成功地应用到了2010年忻保高速路面施工中。
振动成型法是采用振动成型压实机进行半刚性基层材料设计，从材料组成比例的确定到最大干密度及最佳含水量的确定，以及各项性能的检测，均采用振动压实方法成型试件。
2 振动成型技术核心原理
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，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构，具有较高的承载能力和稳定性。
核心原理:基于振动成型方式，对原有级配形式进行优化，适当增加粗集料含量，提高材料颗粒间的嵌挤性，通过增强碾压来增加骨架颗粒间的内摩阻力，从而适当降低水泥剂量，在保证强度的前提下达到抗裂效果。
3 振动成型法配合比设计
1)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;
2)分别采用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;
3)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试件，并测定7 d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，确定最终的胶结料剂量。
4 半刚性基层的施工现状
在半刚性材料设计方面存在着传统设计方法与现场碾压工况不匹配、半刚性材料质量控制指标单一、规范确定的级配范围太宽、现场压实标准过低的问题。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一些被视为正常现象的不正常现象，严重影响了半刚性基层的施工质量，比较典型的现象有:
1)半刚性基层在沥青面层铺筑前大量出现裂缝现象。2)水泥稳定级配碎石混合料的水泥剂量达到5%～6%以上。3)施工后的半刚性基层表观密实，而且光滑，事实上已经成为半刚性基层质量控制的重要标准。4)工程中为达到设计强度指标及保证路面芯样完整，提高水泥剂量几乎成为唯一的最有效手段。5)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。6)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实度已经被接受(压实度超百现象普遍存在)。7)正是在压实度容易达到的情况下，基层的压实质量反而被严重忽视。
5 振动成型法技术优势
1)振动成型法能最大程度模拟现场碾压工况。
如今，半刚性基层实际施工中主要采用振动压路机和轮胎压路机碾压，试验室采用振动成型法制件能模拟现场施工情况，使试验室成果与实际碾压效果具有可比性，能更加有效、准确地预测和控制现场施工质量。
2)以振动成型法的击实密度作为控制现场的标准密度，提高压实标准。
采用振动成型法进行施工，必须以振动击实密度作为标准密度，而振动击实密度一般为重型击实密度的1.03倍～1.04倍，这就能够有效地避免因室内成型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，从而提高半刚性材料的强度、抗疲劳能力和抗裂性。
3)能降低水泥用量，提高材料抗裂性。
用振动法进行配合比设计，混合料为骨架嵌挤结构，颗粒间的嵌挤作用很强，与传统方法相比，能降低1.0%～1.5%的水泥用量，而强度能提高1.5倍～2.0倍，在相同的水泥剂量下，振动成型试件的干缩系数是静压成型试件的1.5倍，抗裂能力显著提高。
6 能加快施工进度、节约施工成本
用振动成型法施工时，能有效降低水泥用量，且在水泥初凝时间内铺完下基层可再铺上基层，在保证了基层质量基础上，加快了施工进度，节约了养护费用，大大节约了工程成本。
7 取得的实践效果
振动成型法在忻保线得到了广泛应用，由于采用骨架嵌挤密实结构，从施工完成的基层和底基层表观看表面粗糙、集料分布均匀、密实、平整。从路用性能来看，压实度提高了1%～2%，强度提高了1.0倍～2倍，水泥剂量可降低1%～2%，且基层和底基层表面无明显裂缝。4 d～5 d即可钻芯取样，大大缩短了养护周期，提高了整体施工效率，振动成型法技术在半刚性基层中的应用是可持续发展的。
摘要：详细介绍了半刚性基层振动成型法施工技术,分别阐述了该技术核心原理、配合比设计、施工中容易出现的问题等,并总结归纳了振动成型法的技术优势,指出该技术能提高压实标准,加快施工进度,节约施工成本。
关键词：半刚性基层,振动成型法,原理,配合比,优势
振动成型 篇2
在我国公路建设中, 沥青路面是应用最为广泛的路面结构形式。路面基层材料是直接运用于沥青面层下作为承重层的, 在确保路面承载力方面起到了至关重要的作用。根据应用的材料和其力学特性的不同, 路面基层可分为三类, 分别是柔性基层、半刚性基层和刚性基层。
半刚性基层路面具有整体性好、强度高、水稳性好、承载力高的优点, 在二十世纪六七十年代, 半刚性沥青路面就成为欧洲、美国、日本等国主要的路面结构形式, 在这些国家得到了广泛应用。目前, 在我国已建的高速公路中, 大约85%的公路基层采用半刚性基层材料, 形成了以半刚性基层为主的格局。
随着半刚性基层的大量应用, 也暴露出其存在的一些问题。随着使用年限的增加, 半刚性基层路面会出现严重的基层裂缝, 在行车荷载的反复作用下将导致路面强度大大降低, 加速沥青路面的破坏, 影响公路使用质量和寿命。因此, 通过对半刚性基层进行进一步的研究, 在设计理论、指标标准、试验方法和质量控制等方面进行改进, 以确保和提高半刚性基层的路用使用性能。
1 半刚性基层材料设计及施工现状
半刚性基层主要有水泥稳定类、石灰工业废渣稳定类、石灰稳定类等。国外的半刚性材料主要是用水泥稳定碎石类, 对石灰稳定类使用较少。在我国, 通过对半刚性基层沥青路面出现的损害分析, 半刚性基层具有强度和刚度大, 板体性强的优势, 且水稳定性和抗冻性良好。但其抗变形能力较差, 收缩系数较大, 抗弯拉强度低, 这使得基层对荷载敏感性较大, 容易开裂。
在设计中, 实验室内材料的最大干密度和最佳含水量通过使用重型击实试验来确定, 测定7 d无侧限抗压强度通过使用静压成型试件来实现。在施工现场, 大多数施工中是使用振动压路机和胶轮压路机进行碾压。这一切都使得试验数据难以准确反映和控制现场施工质量。这些使得对混合料的综合路用性能难以进行有效控制, 严重影响着半刚性基层的施工质量, 导致路面基层的抗裂性和抗冲刷能力不足, 与面层的粘结差, 使用一段时间后出现大量裂缝等 (见图1, 图2) 。
在我国, 很多选择采用半刚性基层的沥青路面均出现了不同程度的早期损害现象。可这并不能否定半刚性基层材料良好的路用性能, 更不能说明选择采用半刚性基层作为高等级路面结构是不合适的。只能说明目前对于半刚性基层材料还需要进行进一步的研究, 通过对其设计、指标、试验方法等方面进行优化来显著提升其性能。
2 振动成型技术原理和特性
振动成型仪是振动成型技术的关键试验设备 (见图3) 。振动成型技术是通过振动压实原理来优化级配, 将水泥剂量适当降低, 在保证基层强度的前提下提高其抗裂性能。在级配优化中, 将粗集料含量适当提高, 有效提升颗粒间嵌挤效果。同时, 通过增强碾压可使得骨架间的内摩阻力增大, 使得基层密实度显著提高, 从而使得基层抗裂性能显著提高。
振动压实的原理:通过将振动冲击力施加给颗粒性材料, 在冲击波作用下颗粒间的摩擦力由静摩擦状态逐渐进入动摩擦状态, 使得材料间的摩擦阻力大大下降。在共振的作用下, 机械的振动频率与被压材料的固有频率两者一致时, 使得被压实材料的内部阻力降低, 得到显著压实效果。
半刚性材料振动成型过程:在振动击实作用下, 半刚性基层材料处于振动状态。在水分的离析作用下, 在材料颗粒表面形成的一层水膜, 其具有的润滑效果可使得颗粒间的摩擦力和粘结力有效减小。在振动状态下的颗粒发生位移, 相互填充从而形成骨架密实型嵌挤结构 (见图4) , 这对于提高基层的承载力和稳定性是十分有效的。
振动成型法的技术特点:
1) 最大限度的模拟施工现场碾压情况。在我国, 半刚性基层施工一般都选择使用振动压路机和轮胎压路机。研究表明, “振动成型仪—被压材料”的动态响应与“振动压路机—被压材料”的动态响应基本一致, 表明实验室内的振动压实效果与振动压路机在施工现场的压实效果基本相似, 将实验室数据用于现场施工质量的指导、预测和控制是可行的。
2) 以振动击实密度来控制施工现场的压实度。研究表明, 振动击实密度一般比传统的重型击实密度提高了3%~4%。选择使用振动成型法进行施工质量控制, 将施工现场压实度标准设定为振动击实密度。通过压实标准的提高, 可使得室内成型法与施工实际不符而导致的压实度超百现象得到有效避免, 显著提高半刚性基层强度及其抗裂和抗疲劳性能。
3) 通过降低水泥剂量来提高基层的抗裂性。振动成型技术的特性在于通过优化级配提高颗粒之间的挤嵌效果, 有效降低水泥剂量1.0%~1.5%, 可使得基层强度和抗裂性能显著提高。试验表明, 采用振动成型法下试件的干缩抗裂系数是传统的静压成型试件的1.5倍。
4) 优化级配范围较窄, 便于进行施工质量控制。以确保基层强度和抗裂性最佳为依据, 对半刚性材料使用振动成型法进行级配优化, 相对于规范要求其范围较窄, 这对进行混合料生产的质量控制是有利的。
3 静压成型法和振动成型法的对比
在传统方法下, 静压成型法是通过静荷载对材料施加的剪应力迫使材料颗粒间相互靠近, 从而达到压实的效果。振动成型法则是利用高频的振动作用使得材料产生液化位移, 从而形成相互填充挤嵌的效果来达到压密的目的。
从图5, 图6可以看出, 两种不同的成型方式差异显著, 振动成型技术可显著提升基层的密实度和抗裂性。
在图5中, 从两种试件的外观上进行对比, 可以看出, 由于振动具有提浆效果, 振动成型法下的试件表面和侧壁均有水泥浆, 试件表面光滑密实, 脱模时的阻力小。静压成型法下的试件表面多孔粗糙, 脱模时的阻力大。
从图6中两种试件的剖面结构上进行对比, 可以看出, 在振动成型法下的试件, 其剖面结构密实, 粗集料排列紧密且均匀, 整体性好。混合料中的细集料及胶结料对粗集料的骨架间隙实现了有效填充, 大的空隙肉眼观察不到。在静压成型法下的试件, 其剖面结构呈松散状态, 粗集料分布不均。集料颗粒未被细集料及胶浆充分裹覆, 可用肉眼看到分布于剖面表面大大小小的空隙。
4 施工中的原材料质量控制
在振动成型施工中, 为确保施工质量, 应进行原材料质量控制、混合料级配控制、施工机械配置控制和施工关键控制点等质量控制措施。
原材料质量控制是确保施工质量的一个重要因素, 在本文中仅介绍原材料的质量要点。
1) 集料。集料的压碎值、针片状含量、含泥量等应符合规范要求。骨架密实结构对集料的规格性和均匀性要求较高。粗集料的含量是影响基层强度的关键因素。在施工中, 通过对关键筛孔的通过率进行质量控制, 以达到在粗集料之间形成骨架结构的目的。
石屑是影响混合料路用性能的重要因素, 其含泥量和级配变异性较大, 对混合料级配的稳定性和质量的均匀性有着直接影响, 进行质量控制的难度较大。在施工过程中, 严格地落实源头管理, 加大筛分频率, 合理确定整体变异程度, 堆放时采取苫盖等措施。
2) 消石灰。在施工中, 应分批采购进料, 既不影响施工进度, 又不过多存放。
在施工前, 消石灰必须充分消解。否则, 碾压完成后, 基层出现局部胀松鼓包, 影响底基层的整体强度和平整度。
消解后的石灰应保持一定湿度, 控制在15%~20%为宜, 不得扬尘, 也不可过湿成团。
在每次使用之前, 必须复检有效钙和氧化镁含量, 不合格的消石灰不得使用。
增加消石灰含量可以提高强度, 但会严重影响混合料的收缩性能, 在施工过程中必须严格禁止随意提高消石灰含量。
堆放时, 需采取苫盖措施, 以确保含水量的均匀性。
3) 粉煤灰。存放时, 料堆表面应保持湿润, 含水量宜控制在15%~20%, 做到既不扬尘也不过湿成团。存放时必须采取苫盖措施, 若部分粉煤灰凝结成块, 使用时须将灰块打碎。
4) 水泥。对强度形成起关键作用。重视水泥的品质和剂量, 在符合规范要求的前提下, 形成定时与不定时相结合的抽检制度, 严格复检选择采用水泥的各项指标, 坚决禁止使用不合格的水泥。
5 结语
半刚性基层是我国应用最广泛的基层结构形式, 具有强度高、稳定性好、刚性大以及板体性好等优点。随着使用年限的增加, 出现严重的基层裂缝会影响公路的使用质量和寿命。
振动成型技术能够最大限度的模拟现场的施工条件, 应用于进行现场的施工指导, 对进行现场的施工质量控制效果显著。因此, 在我国大力推广和应用振动成型技术, 在确保提高半刚性基层强度的前提下, 能显著提高基层的抗裂和抗疲劳性能, 实现路面使用寿命的有效延长。
摘要：介绍了公路工程中半刚性基层材料设计及施工现状, 根据振动成型技术原理, 论述了半刚性基层路面振动成型技术的特点, 并对比分析了静压成型法与振动成型法的优缺点, 提出了振动成型施工中原材料的质控措施, 提高了半刚性基层路面的抗裂性和抗疲劳性, 延长了路面使用寿命。
关键词：半刚性基层,振动成型,原材料
参考文献
[1]天津市市政工程研究院.半刚性基层振动成型法施工技术与质量控制[Z].2010.
[2]高畅, 陈颖.基于振动成型法的半刚性基层配合比设计和施工技术探讨[J].公路交通技术, 2011 (5) :55-56.
振动成型 篇3
1 原材料要求
1.1 碎石
碎石的最大粒径不应超过31.5mm;碎石的压碎值应不大于30%;有机质含量不应超过2%;硫酸盐不应超过0.25%。其颗粒组成满足设计要求。同时,碎石的种类数量应与施工拌和楼的料仓数相匹配。在此使用三种规格的碎石,即10~30mm,5~10mm和0~5mm三种,其级配见表1。
单位:%
经检测,各碎石级配符合要。集料压碎值为10.5%,符合规范要求压碎值不大于30%。
1.2 水洗砂
各项指标均符合施工规范要求。
1.3 水
一般饮用水,委托有关部门化验鉴定合格。
1.4 水泥
普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥均适用。但不得使用快硬水泥、早强水泥以及已受潮变质的水泥。采用32.5的水泥。初凝时间大于3h,终凝时间大于6h。采用金泥牌PO.32.5级水泥,其主要指标见表2。
2 混合料组成设计
水泥稳定级配碎石混合料的设计步骤均与其在《公路路面基层施工技术规范》(JTJ034-2000)中相关规定基本一致。混合料级配采用养护研究院建议级配范围。
2.1 混合料级配设计
混合料级配设计计算见表3。
2.2 混合料最佳含水量、最大干密度的确定
分别对混合料进行振动击实试验和重型击实试验,确定混合料在振动击实试验方式和重型击实试验下的最佳含水量和最大干密度。见表4。
由表4结果可以看出,振动击实最大干密度和重型击实最大干密度关系为:
2.3 7d无测限抗压强度试验
试件成型方式:在振动击实试验确定的各种混合料的最佳含水量与最大干密度下,分别由振动和静压成型试件,振动成型试件的压实度为振动击实试验确定的各种混合料最大干密度的98%,静压成型试件的压实度为振动击实试验确定的各种混合料最大干密度的98%。成型圆柱形试件,尺寸为15cm×150cm,按标准方法进行试验,各种试件的7d无侧限抗压强度均为饱水强度。如下表5为7d无侧限抗压强度。
2.4 水泥用量的确定
根据设计要求的强度标准3.8MPa,并结合混合料振动成型试件的强度,选定合适的结合料剂量为:3.5%;混合料比列:碎石(20~30)碎石:(5~10):碎石(0~5):砂=21;43;21;15.施工过程中现场压实度控制为振动击实确定的最大干密度2.39g/cm3,最佳含水量5.2%,结合料剂量为:3.5%,厂拌加0.5%。
3 铺筑试验段
3.1 拌和楼的调试
通过对各料仓皮带转速的调节,使混合料级配最大限度与设计级配一致。
3.2 铺筑试验路应确定的项目
通过铺筑无结合料的集料基层试验段,确定以下主要项目:
1)用于施工的集料配合比例为试验确定的比列。
2)材料的松铺系数1.25。
3)确定标准施工方法。施工机械组合:压实度大于等于85的摊铺机2台(2台摊铺机的夯实力量和频率必须保持一致);机重16~22t、工作宽度190~220cm及振动频率25~40Hz的振动压路机2台;18/21t三轮静碾压路机2台。
施工工艺:振动压路机不挂振稳压1遍,振动压路机挂振碾压4遍,静碾压路机碾压2遍。
4)确定每一作业段的合适长度。
3.3 试验路质量控制的项目、频率和质量标准
试验路质量控制的项目、频率和质量标准基本与《金昌至武威高速公路项目土建工程施工招标文件》中相关规定基本一致,须特别指出的是:
1)试验路的压实度100m每车道检测10处。其检测结果都大于等于98%。
2)水泥稳定级配碎石基层龄期7d应能取出完整的钻件(钻件尺寸Φ15);试验段表明5d钻芯取样,芯样表面光滑,完整。
4 施工要求及工艺
振动击实法试验确定的水泥稳定级配碎石混合料的施工要求与其在《公路路面基层施工技术规范》(JTJ034-2000)中相关规定一致。
4.1 设备
拌和设备,采用强制式拌合机,每小时产量不小于500t。
摊铺设备,振实度大于等于85的摊铺机两台,要求两台的夯实力量及频率必须保持一致,工作宽度满足幅宽,双机摊铺宽度重叠20cm。上下层次之间的纵向摊铺接缝必须错开。
压实机械,配备18~22t振动压路机2~3台,20~26t胶轮压路机2台,电夯机1台。
养生设备,洒水车2台,土工布(一布一膜)按7天养生期所施工的路段长度确定。
4.2 准备下承层
下承层必须干净,密实无松散,平整,湿润。
4.3 拌和质量控制
配料必须准确,保证满足级配要求,原材料规格质量稳定,上料均匀防止离析,料仓仓门开启度、电机转速必须经过“流量———转速”曲线标定。
含水量,根据具体的天气情况和各种原材料含水量的变化,及时调节拌和楼的加水量,以保证施工现场混合料的含水量接近或略大于振动击实确定的最佳含水量,但不能过大或过小。
4.4 施工工艺
4.4.1 机械组合
摊铺机2台(2台摊铺机的夯实力量和频率必须保持一致);机重22~22t、工作宽度190~220cm及振动频率25~40Hz的振动压路机2台;18/21t轮胎压路机2台。
4.4.2 施工工艺
初步压密阶段。这个阶段采用振动压路机不挂振稳压1遍,混和料铺筑后要尽快完成初压,以减缓混和料中水分的散失。混和料的密度将由铺平时的自然密度过渡到一种重力静止密度。此时集料接触形成一种不稳定的骨架,分布在集料间隙中的结合料由自然状态过渡到被挤压状态。
成型压密阶段。此阶段采用振动压路机低频、高幅的挂振碾压方式碾压2遍。在压路机的反复碾压作用下集料互相接触形成自然排列状态骨架。分布在集料空隙中的结合料原地压密。
液化超强压实。这一阶段宜采用振动压路机高频、低幅的振动挂振碾压方式碾压1~2遍。在振动压路机的往复振动作用下压密的水泥稳定碎石或二灰稳定碎石有液化现象,结合料与集料表面会聚有析出的浆体,集料空隙中多余的结合料会呈现出再分布的迹象。已经形成自然松排状态的集料骨架会因为液化现象提供的润滑条件而克服集料摩阻力再紧靠排列,而形成嵌入式骨架。
封闭碾压。这一阶段采用胶轮静碾压路机碾压1~2遍。一是对振动碾压后基层表面个别活动的集料再做一次就位性碾压,二是将已经压实的基层表面再做一次提浆封闭,避免水分散失,封闭碾压可以作为一个整形、处理局部小缺陷的工序。
当然,施工设备不尽相同,现场具体的施工工艺也会有较大差异,因此在正式大面积施工作业前,要铺筑一定长度的试验段以确定其相应的合理、有效的施工工艺。
5 质量控制
级配必须严格控制在养护研究院设计的范围内;振动击实法试验确定的水泥稳定级配碎石混合料的质量检查项目及其要求与《金昌至武威高速公路项目土建工程施工招标文件》中相关规定基本一致,不同之处在于:以振动击实试验确定的最大干密度作为现场压实度检测的标准。强度控制,是在振动击实试验确定的水泥稳定碎石混合料的最佳含水量与最大干密度下,室内静压成型圆柱形试件,静压成型试件的压实度为振动击实试验确定的各种混合料最大干密度的96%~98%,尺寸为Φ15cm×15cm。按试验标准方法进行了试验。
6 结论
经过振动成型法配合比设计及施工实践,总结出振动成型法主要优点是:采用振动成型半刚性基层混合料,模拟现场施工碾压工艺;基层混合料的级配采用细集料用量少的优化级配;减少水泥用量;低剂量水泥能大大减少裂缝的产生;振动成型的试件空间结构排列合理,密度大、强度高、孔隙率小、吸水率低、干缩系数小。但要求施工水平较高。因此,采用振动法进行水泥稳定碎石混合料配合比设计优化,可充分发挥半刚性基层的优势,提高路面的使用性能。
摘要：本文简述了基层振动成型法和传统静压法,在金昌至武威高速公路路面工程施工中的应用,主要对材料,配合比设计,施工工艺方面做了要求,取得了预期的效果有一定的借鉴价值。
关键词：水泥稳定碎石,振动成型法,施工应用
参考文献
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振动成型 篇4
青海铝业公司二期使用的三工位转台式振动成型机 (沈阳冶金机械制造厂制造) 专用于电解铝用阳极碳块的振动成型。工作流程采用PLC程序控制:第一工位 (称量下料工位) 将混合好的阳极糊经称量料斗称量后, 料斗门打开进入模具, 然后转至第二工位 (振动成型工位) ;4个振台油缸将振台顶起, 从机架脱离, 同时夹具上夹, 将模具锁紧在振台上, 重锤下降到位后电机带动偏振子振动60~80s, 振动停止。此时重锤上升、夹具打开、振台下落, 振动成型结束, 转台转至第三工位 (推出工位) ;模具提升装置提起模具, 碳块脱模后由推块油缸推出, 再经拨块机推入喷淋冷却辊道冷却后编组进入碳块库。
振动成型工位是成型机最复杂和最重要工位, 该工位用于锁紧模具的夹具头部接近开关、夹具下降到位接近开关以及过渡接近开关 (图1) 随振台一起振动, 经过长期使用, 固定螺丝极易松动, 导致接近开关碰撞模具而损坏或接近开关线路弯折断裂, 造成设备停机。目前每个生产周期平均发生1次上述故障, 影响生产。
2. 处理措施
改变接近开关位置, 将接近开关从夹具移至机架, 使其脱离振动体, 因接近开关的输出是体现夹具是否夹紧到位的唯一信号, 为此改变位置的同时必须保证信号的准确性, 具体步骤如下。
(1) 重新制作接近开关固定板, 将3个接近开关固定于同一钢板上, 然后焊接在机架上, 使开关均脱离振动体 (图2) 。用于固定接近开关的固定板螺丝孔制作成可调节的滑槽, 便于调整接近开关。
(2) 初调接近开关位置, 根据夹具夹紧、松开的位置, 重新制作转轴处的感应片。反复调整3个接近开关和感应片的位置, 直至良好状态。
(3) 振台上升时必须保持夹具下降到位信号连续, 由于改进后的下降到位接近开关是固定的, 因此在振台上焊接两个连续感应片 (其长度由振台上升高度决定) , 保证夹具下降到位信号连续。
(4) 夹具打开时, 原PLC程序规定夹具感应片在经过过渡接近开关时, 振台即开始下落。但现在有连续感应片, 程序会认为夹具已经到位, 而使夹具油缸停止动作, 导致夹具落不到位。为此, 修改西门子PLC程序 (图3) , 使得夹具必须在上升到位全部打开情况下再下降, 并消除了左、右夹子不同步造成的系统报警停车故障。
3. 效果
振动成型 篇5
关键词：振动成型法,水泥稳定碎石,半刚性
在我国, 半刚性基层路面具有较高的强度和承载力, 平整度及抗行车疲劳等优势, 被广泛应用于高等级路面, 是我国最主要的路面形式之一。伴随着我国重载交通的快速发展, 以及半刚性结构自身的缺陷, 很多半刚性基层早期破坏现象十分严重。在重型载荷的反复作用下, 产生了裂缝、唧泥等现象, 破坏了路面结构的整体性和连续性, 导致路面强度大大降低, 影响路面的使用性能。为克服工程建设中这一难题, 在浙江、江苏等省市推广的振动成型法水泥稳定碎石基层工艺, 利用振动压实试验仪, 对原料从材料组成比例、最大干密度及最佳含水量, 以及各项性能都进行了优化。与传统水泥稳定碎石基层相比, 其减少了20%的水泥用量, 配合比增加了粗骨料的量, 且采用振动碾压法, 形成骨架密实结构, 不仅没有影响抗压强度, 还具有极强的抗裂性能, 能够适应重载运输发展的需求, 有利于提高路面的整体性能, 增加路面使用寿命。
1 传统半刚性基层与振动成型法水泥稳定碎石基层的比较
在我国, 90%以上的高等级道路采用以无机结合料稳定集料或土类材料铺筑的半刚性材料作为基层。其是以级配碎石作骨料, 采用一定数量的胶凝材料和灰浆来填充骨料空隙, 按嵌挤原理摊铺压实。其压实度接近于密实度, 强度主要靠碎石间的嵌挤锁结原理, 同时有足够的灰浆体积来填充骨料的空隙。该路面具有强度与刚度较大、水稳定性与抗冻性较好、造价低、施工方便的优势。
由于水泥稳定碎石在温度、气候等变化的作用下容易产生收缩等问题, 严重影响路面的使用性能。传统的半刚性基层路面突出问题有:
1) 收缩系数较大, 抗变形能力较低, 容易开裂, 并形成路面的反射裂缝 (见图1) 。
2) 不透水, 表面易积水, 形成冲刷现象并使得路面脱空、开裂。
3) 对荷载变化比较敏感, 超载破裂后难以愈合, 破坏更快。
4) 刚度大导致的面层内部剪应力增加, 出现壅包、坑槽的可能性增加 (见图2) 。
5) 在重型载具的反复作用下, 半刚性基层沥青路面使用寿命低于设计寿命, 甚至出现提前破坏现象。
振动成型法水泥稳定碎石基层, 与传统的半刚性基层相比, 克服了传统半刚性基层的缺陷, 配合比增加了粗骨料的量, 降低水泥含量, 采用振动碾压方法, 不仅不会降低抗压强度, 还能提高路面压实度, 提高路面承载性能。
2 振动成型法水泥稳定碎石基层的优势
相比较传统的半刚性基层, 振动成型法水泥稳定碎石基层克服其集料级配要求过宽、室内成型方式与现场碾压方式不匹配、质量控制指标单一、压实度标准偏低等问题, 具有极大的技术优势。
1) 能够最大程度模拟现场施工情况。采用振动压实试验仪, 在与现场压实机械相匹配的固定配重、振动频率、振幅和振实时间等条件, 使室内成型的试验结果与施工应用一致, 能够准确、有效的预测和控制现场施工质量。
2) 显著提高抗压强度及抗裂性能。在振动成型法下, 降低一定比例的水泥剂量;采用优化的骨架密实型级配, 减少细料含量, 振动压实降低了最佳含水量。通过这一改变, 实现了降低工程造价, 降低材料的自身收缩, 显著提高抗压强度及抗裂性能。
3) 承载性能显著提高。改传统的静压为振动碾压, 提高机械碾压效率, 优化压实工艺, 增加了混合料的单位体积质量, 提高了基层的回弹模量, 极大的提高了路面的压实度。
3 振动成型法水泥稳定碎石基层的施工
3.1 施工准备
振动成型法水泥稳定碎石基层施工准备见图3。
对于半刚性基层路面结构, 基层要承受荷载, 应具有一定的荷载扩散能力。要发挥水泥稳定碎石的优良性能, 集料自身对水泥稳定碎石基层的承载能力有重要的影响;同时, 必须通过反复试验来确定其配合比组成设计来保证其强度、回弹模量、收缩和抗冲刷能力等。
1) 原材料准备。
水泥:为防止出现收缩裂缝, 宜选用强度等级42.5或32.5的硅酸盐水泥, 要求初凝时间在3 h以上、终凝时间不小于6 h;不得使用快硬水泥、早强水泥以及其他受外界影响而变质的水泥。
集料:集料宜采用反击式破碎机轧制并经吸尘处理, 集料的各项指标要满足要求, 采用4个不同规格的粗细集料。集料级配范围见表1。
混合料:主要通过调整混合料的级配 (见表2) , 使7 d无侧限强度满足要求, 严禁采用加大水泥剂量的方法提高强度。
2) 下承层准备。施工前, 应检查下承层的施工质量:对有松散及严重离析的路段进行处理;对裂缝作封闭处理;清除表面的浮土、积水等, 将作业面表面洒水湿润等。
3.2 施工工艺及要点
振动成型法水泥稳定碎石基层施工流程见图4。
1) 拌合及装料。
a.配置的拌合楼应与摊铺能力相匹配;在料斗上安装筛网, 将超出粒径规格的集料及杂物筛除;为防止混料, 料斗与料斗之间安装隔板。
b.装料时, 按前后中至少三次移动的方法进行装料, 可有效地防止堆高交叉部位产生严重的离析现象。
2) 运输。运输车辆数量必须满足拌和出料与摊铺需要, 并尽快将混合料运送到铺筑现场;为减少水分损失, 混合料在运输过程中必须覆盖。
3) 摊铺。
a.将摊铺机螺旋输送器最外端叶片反装, 防止两侧混合料离析。b.采用两台及以上摊铺机摊铺时, 摊铺机前后相隔5 m~10 m呈梯队式作业, 两幅之间搭接5 cm~10 cm。
c.摊铺速度要匀速, 速度宜控制在1 m/min~3 m/min, 不得间断和停顿。
d.在摊铺过程中, 摊铺机的螺旋布料器应有2/3埋入混合料中。
4) 碾压。
a.压路机数量:30 t以上的振动压路机3台, 25 t以上的轮胎压路机1台, 双钢轮压路机1台。
b.碾压速度及遍数:初压1.5 km/h~1.7 km/h, 钢轮和轮胎压路机各1遍;复压1.8 km/h~2.2 km/h, 钢轮和轮胎弱振各1遍, 重型振动压力机强振碾压5遍;终压1.8 km/h~2.2 km/h, 双钢轮静压2遍。
c.一次碾压长度一般为50 m~80 m。碾压段落设置明显的分界标志, 层次分明, 有专人指挥。
d.碾压宜在水泥终凝前完成, 从加水拌合到碾压终了的时间不超过3 h。
e.施工过程中, 要及时进行水泥剂量、级配、压实度、标高、宽度等检测。
5) 接缝处理。
a.横向接缝尽量选在两个或多个构造物之间作为一个施工段进行施工。若因工作面较长不能一次摊铺完成而停止摊铺, 则在下一次继续摊铺前在碾压完成的混合料末端沿横向摊铺层全宽将末端凿除, 应直凿到下承层顶面, 连接面应切成垂直面。摊铺前最好在凿除断面上刷少量水泥浆, 保证新旧混合料良好的粘结。
b.避免设置纵缝, 设置纵缝时必须垂直相接, 严禁斜接。
6) 养生。
a.每一段碾压完成后, 立即开始养生。将土工布湿润后, 人工覆盖在碾压完成的基层顶面。覆盖2 h后, 用洒水车洒水养生。洒水车的喷头应为喷雾式, 以免破坏基层表面。养生期间必须始终保持混合料表面湿润。养生期不得少于7 d。
b.养生期间, 封闭交通, 实施硬隔离, 两侧放置交通管制标牌, 禁止一切车辆在其上行驶。
4 结语
相比较传统的半刚性基层, 振动成型法水泥稳定碎石基层可降低工程成本, 大幅提高路面的承载能力, 延长路面寿命。振动成型法水泥稳定碎石基层在浙江, 江苏等省市进行了大规模推广和应用, 取得了良好的效果。振动成型法水泥稳定碎石基层具有良好的经济和社会效益, 具有广阔的发展前景。
参考文献
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[2]杭州公路工程监理咨询公司, 象山港大桥及接线工程第七监理办.振动成型法施工质量控制交流材料[Z].2012.
[3]张万磊, 江苏省交通科学研究院.骨架密实型水泥稳定碎石配合比设计与施工技术要点[Z].2011.
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[5]DB33/T 836-2011, 公路水泥稳定碎石基层振动成型法施工技术规范[S].
振动成型 篇6
1 渠槽离心振动成型机设备的研制
根据渠槽产品的特点, 渠槽生产线拟采用离心振动工艺。国外混凝土制品离心振动工艺是一种成熟工艺, 本渠槽混凝土的成型原理与一般混凝土管基本相同, 管模的构造与常规混凝土管模差别不大;但由于渠槽的混凝土结构为半圆形, 单节长度比国内普遍生产的5m管还长2m, 总长达7m;内部的骨架筋和预应力筋由于规格形状变化, 必须要重新设计和计算;合同中对渠槽的内壁表面要求很高, 并规定设计承载力值应承受2倍于渠槽满水运行的水重时, 不出现大于0.2mm的裂缝。因此, 对渠槽生产设备的要求也极高。
1.1 振动离心机研制
振动离心机包括:离心机组、振动装置、刹车装置、调速电机、液压泵站和电控柜等组件。
由于渠槽离心机与一般制管离心机有所不同, 渠槽是属于薄壁混凝土构件, Φ350mm的渠槽壁厚仅40mm, 一般离心机无法满足该渠槽混凝土的密实度要求, 因此在离心过程中要对正在高速旋转的管模及管模内混凝土施加高频振动, 以增加混凝土的密实度。在振动离心机研制过程中, 设计人员通过安装在离心机一侧的四个带有刻槽的振动轮在液压油缸的推动下与模具跑轮接触来实现离心振动, 管模摩擦带动振动轮旋转产生频率为10000Hz~20000Hz的振动力, 并根据管径的大小, 采取不同振动时间, 振动时间通过振作控制台来实施控制。
1.1.1 振动离心成型机的特点
利用渠槽钢模内壁高速旋转带动混凝土混合料运动, 在离心力、重力、粘着力、摩擦力与振动力的共同作用下, 使混凝土混合料沿钢模内壁均匀分布、密实, 并将多余水分挤出, 从而取得高密实、高强度的混凝土渠槽。半圆型渠槽是通过上半模和下半模之间增加隔板, 把圆形管分隔成两个半圆形渠槽完成的。隔板在钢模内外边的宽度控制了渠槽的壁厚。
渠槽离心机采用的支承方法为托轮式, 由调速电动机带动主动轮, 并依靠摩擦力带动钢模跑轮旋转。其特点是构造简单、加工容易、操作方便、生产效率高。托轮和钢模均为钢制, 离心成型时由于相互撞击, 噪音较大, 当钢模加工精度差及其他原因造成钢模变形时, 不仅加大噪音, 而且引起钢模剧烈振动、跳动。因此离心机托轮和钢模加工必须有较高的精度, 必须经过同心度校验。
1.1.2 振动离心成型机与国内普通离心成型机的区别
(1) 增加了四个齿轮状液压振捣轮, 布料速度和成型速度及混凝土质量得到提高, 但高频振动时噪声大, 特别是多台离心机同时工作时更为突出, 同时振动造成离心机的部分零件早期损坏。
(2) 经过高速离心过程后, 增加了1~2次倒浆过程 (把钢模的一端提起使多余的水泥浆充分流出) , 使渠槽内表面更加光滑。
(3) 在被动托轮上增加了刹车装置, 使钢模转速降低到最低限度 (水或水泥浆在重力作用下不再贴壁) 时, 立即刹车, 使混凝土中排出的水不再冲刷渠槽内表面, 保护了渠槽在高速离心时所形成的高亮内表面。
(4) 经过大量生产实践, 把承口处的振捣轮采用的单独控制。布料工艺需要先从承口处开始, 因此承口处布料时单独启动, 布料结束停止振动, 直线段和插口处布料时, 只开启其它三个振捣轮。只有在中速振捣时, 四个振捣轮同时开启。这样避免了因承口处振捣时间过长造成的混凝土分层严重现象。
1.2 管模设计与制作
管模由筒体、跑轮、筋板、企口板、隔板及合模螺栓等部件组成。为满足半圆形渠槽的外形尺寸, 设计时在圆形模具两个半圆的合模处增设隔板, 隔板要求通长平直、离心时不变形, 研究小组将隔板与模具的环形肋设计成为一体, 解决了隔板的刚度问题, 合模时用合模螺栓固定在一起, 使用一管模内同时生产两根同规格半圆形渠槽产品。
1.3 喂料机设计、制作与调整
喂料机由储料仓、喂料小车、喂料臂、轻轨组成。设计时, 研制人员认真分析了喂料机的工作原理, 即:将混凝土搅拌站生产线传送来的混合料暂存于喂料机的储料仓料斗内, 当离心机带动管模启动后, 料斗内的螺旋输送装置开始运行, 并均匀地向管模内喂料, 为满足喂料的足量和均匀性要求, 喂料机必须边喂料边行走, 并能自动控制以提高工作效率。为保证混凝土从料斗顺利进入喂料臂, 料斗上带有0.8k W附着式振动器, 使混凝土能连续均匀到过指定的管模位置。
喂料小车是喂料机的主要部件, 小车由调速电机驱动、沿专用轻轨行走。安装在喂料小车的喂料悬臂长近8m, 并安装有传送皮带, 对小车产生巨大的前倾弯力, 为保证喂料时喂料臂平直、顺畅作业, 在喂料小车上设计了配重, 同时将喂料臂按使用载重量设计成斜坡形, 保证了喂料臂的平直度。
2 结语
(1) 离心振动成型机的设计开发, 完全达到了产品技术性能要求, 产品应用于阿尔及利亚项目中。其技术指标和性能完全满足工程要求, 替代了进口设备, 具有较高经济效益和社会效益。
(2) 利用高速离心并经高频振动密实成型的半圆型预应力混凝土渠槽在国内尚未有同类规格的产品, 期有效长度为7m, 也是国内所没有的。本成果经查询应为实用新型产品, 填补了国内预应力混凝土输水渠槽生产的空白。
振动成型 篇7
关键词：振动成型,水稳混合料,重型击实,设计强度
1我国水泥稳定碎石基层的应用现状
1.1水泥稳定碎石基层是我国在沥青路面中应用最为广泛的基层形式, 在新建及改扩建工程中所占比例在90%以上。作为承受路面主要荷载的水泥稳定碎石基层有以下优势:水泥稳定碎石强度形成快, 养生期短, 开放交通早;水稳定性高, 抗冲刷能力强;能避免粉煤灰中硫、磷等元素对路面的不利影响等。但水泥稳定碎石基层缺点同样明显, 主要表现在:荷载作用下强度与模量逐年衰减;因反射裂缝导致沥青面层出现裂缝;对荷载大小的敏感性较大, 容易出现致命破坏;密水性好, 容易积水, 导致沥青路面水损坏;收缩、温缩系数大, 导致路面早期破坏。
1.2基于半刚性基层材料以上的特点, 水泥稳定碎石基层强度和裂缝是半刚性基层的互相矛盾的两个方面, 强度是它的立身之本, 有一个适宜的值, 不是越大越好, 强度高必然增加结合料用量, 细料增加导致裂缝出现的频率增高。为了更好的利用水泥稳定碎石的优点, 弱化缺点, 应在保证强度的基础上尽量优化级配、采用较少的结合料用量, 避免裂缝的出现。振动成型法就是一种突出其优点弱化其弱点的施工方法。
2振动成型法原理及特点
2.1振动成型法原理
2.1.1普通标准击实方法是在室内通过施加冲击荷载对被压材料进行压实, 与现场夯实过程一致, 与现场静力压路机的作用过程虽不尽相同, 但就通过对材料产生剪应力使之压实这一效果来说是相似的。但与振动压实通过高频振动作用使材料产生液化来压密的过程是完全不同的。静力压实成型试件的方法和静力压路机滚压的机理是相同的, 但是和振动压路机的振动压实机理则不同。
2.1.2室内试验作为现场施工质量控制的基础, 应当力求使室内试验真正模拟现场的施工压实工艺。为模拟振动压实对材料的作用, 振动成型法采用自上而下的振动成型压实机。研究使用该成型机进行振动压实试验, 确定材料的最佳含水量、最大干密度及振动成型试件测定无侧限抗压强度。
2.2振动成型法特点
2.2.1设计的水泥碎石混合料上下限均为骨架密实结构, 0.075mm筛孔通过率低, 干缩抗裂系数是静压成型条件下的1.5倍, 可显著提高基层抗裂能力。
2.2.2振动成型法确定的水泥稳定碎石最大干密度有所提高, 平均为重型击实法的1.024倍, 因此避免了压实度虚假超密的问题。
2.2.3振动成型试件吸水率只有标准击实1/10, 更加致密, 无侧限抗压强度更大, 因此在满足设计强度的条件下可以尽可能的减少水泥剂量。
2.2.4振动成型法在提高混合料强度的同时, 对刚度的影响较小, 试件表现出更优的抗干缩性能。
2.2.5振动法设计的混合料可以达到强度及抗裂能力同时增加的最优效果, 而静压法则只能取其一, 振动法设计可降低工程施工成本。
3振动成型法施工质量控制
3.1原材料控制, 水稳稳定碎石的原材料质量不如沥青面层的质量高, 另外水稳混合料采用连续式拌和机, 原材料规格 (级配) 的水稳性至关重要。因此, 水泥稳定碎石质量控制的关键在于原材料的质量控制。
3.2设计级配, 目标是骨架密实结构, 采用0.45次方级配图, 最好呈S型 (其优点:既能嵌挤、又能密实, 且能够减少离析现象) 。
关键筛孔的控制:通过率19mm (80%左右) 、4.75 (<35%) 、0.075 (<5%)
3.3设计强度, 设计强度是配合比设计时的唯一控制参数, 其作用可想而知。关于其大小的问题, 现行《公路路面基层施工技术规范》规定“对于高速公路和一级公路, 水泥定土的7d浸水抗压强度应根据交通量在3~5MPa之间”而新版《公路沥青路面设计规范》规定“对于重交通而言, 水泥稳定类材料的7d无侧限抗压强度应在3~4MPa之间, 且不宜超过高限”。根据实践经验, 静压成型的设计强度在3.5MPa左右, 7d芯样较为完整, 振动成型的设计强度可设定在4.0~5.0MPa。
3.4水泥剂量, 水泥剂量的大小对于控制裂缝至关重要。一般来说, 确定的成型方法下设计强度标准决定着水泥剂量的大小, 一般水泥剂量增加一个百分点, 强度提高40%左右。为了保证尽可能少的裂缝, 在满足设计强度的基础上限制水泥用量。由于水稳碎石施工中存在较大的变异性, 考虑芯样的完整性, 建议水泥剂量控制在3.5%~4.5%。
4振动成型法存在的不足
4.1试验参数不明确, 影响振动击实效果的参数主要是静压力、振动效率和振动时间, 前两者已经基本上达成共识, 但对振动时间的控制一直存在争议, 目前存在几个版本:100s、120s、140s~150s、回弹跳起、无规则回弹跳起、无规则回弹跳起后20~30s等, 这是研究的重点。
4.2试验过程需进一步细化, 混合料含水量较高时, 混合料中的水泥浆易被振动挤出, 影响试验结果的有效性。
4.3振动压实时间的不确定性, 导致击实功变化, 对于过振的混合料, 集料破碎较严重。
4.4试验强度的离散程度大, 比对困难。
5结束语
根据已建项目施工经验, 采用静压成型方法设计的水稳混合料, 最大干密度小, 现场压实度出现虚假的超密, 且试件强度小, 为了满足设计强度必须用较高的水泥用量, 因而出现裂缝较多的现象。静压成型方法设计水稳混合料室内的击实功与现场的压实机具不匹配, 室内试验的目的是指导生产, 振动成型能很好的模拟现场, 设计的混合料更接近现场压实的混合料性质, 能很好的指导生产。但振动成型法尚存在一些不足, 需要同行们在日常的科学试验、施工生产中不断研究共同探讨, 使之成为一种科学成熟的施工工法。
参考文献
[1]JTJ034-2000.公路路面基层施工技术规范[S].
[2]JTGE42-2005.公路工程集料试验规程[S].
[3]JTGE51-2009.公路工程无机结合料稳定材料试验规程[S].
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