Xi’an Detong Vibratory Mixing Technology Institute 水泥稳定碎石振动改性抗裂技术 张良奇 博士 院长 西安德通振动搅拌技术研究院 Xi’an Detong Vibratory Mixing Technology Institute

目 录 1、水泥稳定碎石路面裂缝原因分析； 2、水泥稳定碎石路面抗裂设计； 3、水泥稳定碎石抗裂技术应用实践； 4、振动搅拌技术发展史； 目 录 1、水泥稳定碎石路面裂缝原因分析； 2、水泥稳定碎石路面抗裂设计； 3、水泥稳定碎石抗裂技术应用实践； 4、振动搅拌技术发展史； 5、振动搅拌抗裂技术经济和社会效益分析。

水泥稳定碎石路面裂缝原因分析

水泥水化过程中的干缩作用 水泥稳定碎石路面裂缝原因分析 水泥水化作用的干缩机理： 用水量每增加1％，干燥收缩增加约3％ 水泥稳定碎石水泥含量： 基层3～4.5%；底基层2.5～4% 为什么普通水泥稳定碎石20米设一道缝？

水泥稳定碎石路面裂缝原因分析 混合料宏观均匀程度因素 什么是宏观均匀程度？

混合料微观均匀因素 水泥稳定碎石路面裂缝原因分析 什么是微观均匀？ 水泥颗粒3～80μm 粉煤灰颗粒45μm左右 水滴最小直径20μm 以上三种颗粒均匀分布才是微观均匀

水泥稳定碎石路面裂缝原因分析 温度收缩因素

水泥稳定碎石路面裂缝原因分析 摊铺作业连续稳定度影响

水泥稳定碎石路面裂缝的原因分析 碾压成型密实均匀度因素

混合料配比优化提升抗裂性能 水泥稳定碎石抗裂技术设计 核心是粗骨料增多，19mm以上粒径骨料含量大于35% 搅拌方式 石屑或砂 水泥+粉煤灰 普通配比 40% 30% 5% 骨架密实型配比 53% 22% 25% 4%+4%

水泥稳定碎石抗裂技术设计 科学减少水泥用量提升抗裂性能 水泥用量对比，减少0.5%～1.5% 水泥用量减少，用水量减少，干缩减少

水泥稳定碎石抗裂技术设计 河南省浙江省陕西省地方标准解析 配合比、拌合、运输、摊铺、碾压、养生等工序或流程都细要求；关键指标差异在哪里？

水泥稳定碎石抗裂技术应用实践 宏观均匀程度提升的探索 强制间歇搅拌 延长搅拌时间 水泥计量精度

水泥稳定碎石抗裂技术风险点 宏观均匀不能完全解决混合料离析 细集料结团、粘结力不够

目前防止和处治混合料离析的办法 水泥稳定碎石离析防治 配比优化与稳定度保证（解决仍有风险） 延长有效搅拌时间（解决） 摊铺机功能优化（部分应用） 待解决问题：微观均匀

传统的静力搅拌机为什么不能实现“微观均匀”？ 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“细集料团粒”充分弥散

离析是一道难以愈合的伤痛 （河南、浙江、陕西三省地标中至少18处提到“离析”） 离析是一道难以愈合的伤痛 （河南、浙江、陕西三省地标中至少18处提到“离析”）

实现微观均匀，激发材料潜能 振动式水泥稳定碎石搅拌机应运而生 实现微观均匀，激发材料潜能 振动式水泥稳定碎石搅拌机应运而生

图解振动搅拌混合料抗离析

振动搅拌技术发展史 1931年 前苏联德国等国科学家发现混凝土缺陷 1972年 前苏联实验机完成室内试验验证 1931年 前苏联德国等国科学家发现混凝土缺陷 1972年 前苏联实验机完成室内试验验证 1992年 冯忠绪教授开启世界振动搅拌技术研究新时代 2009年10月 西安德通振动搅拌技术有限公司创立并开启工业 化进程 2012年6月 世界首台水泥混凝土工业化振动搅拌机由西安德通研制成功

振动搅拌技术应用研究规划 振动搅拌技术研究规划 振动搅拌技术应用研究规划 振动搅拌相关行业标准建立规划 振动搅拌技术知识产权保护与技术合作规划 跟进和服务江西省相关标准制定设想

冯忠绪教授坚持研究振动搅拌技术已经23年，取得的成果填补了国内国际空白，让中国工程机械行业在搅拌技术方面引领了世界！中国和世界的道路桥梁、工业与民用建筑、水利设施、高速铁路、机场跑道、战略设施等工程质量和耐久性，因为冯忠绪教授团队重大发明创造而产生革命性提升！今天的会议有幸邀请到冯忠绪教授到场，请大家为他鼓掌！

冯忠绪教授的“振动改性”理念

振动搅拌机理分析 激振力、弹力波、半连续介质、弥散

颠覆式创新实现行业革命性提升 不但拥有传统搅拌机的所有优点 独特功能是把细集料团粒充分弥散 对流运动+扩散运动，让水化反应更充分

振动搅拌—颠覆式创新实现行业革命性提升 清洁粗骨料表面 混合料在激振力及水分子作用下，粗骨料表面容易被清洁，为水泥水化产物牢固粘结提供保证。

微观均匀程度提升支撑 水泥用量达到规范设计下限要求 规范规定水泥稳定碎石水泥含量： 基层：3～4.5% 底基层：2.5～4%

振动搅拌与普通搅拌强度提升对比 配 合 比： 19-37.5:9.5-26.5:4.75-9.5:砂=39:20:18:23 施工地点：省道103线K104+240—K104+850 施工日期：2015年4月16日 龄 期：7d 室内成型：11.6 MPa（不振动） 12.8 MPa（振动） 现场取芯： 9.7 MPa（不振动） 20.7 MPa（振动）

微观均匀提升水泥稳定碎石 路面耐久性

普通搅拌（2000倍） 振动搅拌（2000倍） 细小的松散的CSH（水化硅酸钙）凝胶颗粒散落于骨料表面而没有强力粘附，颗粒间没有形成致密的尺寸粗大的粒子团。 CSH凝胶颗粒形成结构粗大密实粒子团，联系紧密，严密包裹骨料，未发现明显的单个粗细骨料。

普通搅拌与振动搅拌水泥混凝土区别 普通搅拌（2000倍） 振动搅拌（2000倍）

（后期养护费用减少+路面使用寿命延长效益折算） 振动搅拌提升路面耐久性带来巨大的 社会和经济效益 （后期养护费用减少+路面使用寿命延长效益折算）

水泥稳定碎石振动搅拌技术节能效益分析 各等级公路每公里应用水泥稳定碎石振动搅拌技术节能效益分析： 据《2013年交通运输行业发展统计公报》数据显示，高速10.44万km；一级7.95万km；二级34.05万km；三级40.7万km。 根据技术标准规定的基层宽度及常规基层厚度，初步估算全国水泥稳定碎石基层实体数量30亿方，折合69亿吨，统一按4.5%水泥含量，共计消耗水泥3.1亿吨水泥。 应用振动搅拌技术，将节约水泥0.5%～1.5%，平均按1%计算，共计节约3105万吨水泥，按照每吨水泥平均综合能耗约120公斤标准煤，向大气排放二氧化碳气体约0.75吨，全国可节约约373万吨标准煤，减排约2330万吨二氧化碳。 综合分析：振动搅拌技术可实现节能20%，使水泥稳定碎石基层寿命提升一倍，减少反射裂缝，延缓路面维修次数。 各等级公路每公里应用水泥稳定碎石振动搅拌技术节能效益分析： 等级公路 宽度 厚度 实体数量 消耗水泥 节约水泥 节约标准煤 减少排放 高速公路 24m 0.36m 8640方 895吨 8.95吨 1074公斤 6.7吨 一级公路 二级公路 12m 0.18m 2640方 273吨 2.73吨 328公斤 2吨 三级公路 9m 1620方 168吨 1.68吨 202公斤 1.3吨

解读交通运输部于2015年1月1日起施行的2014版《公路工程技术标准》关键升级条款，对加速振动搅拌技术在我国路面工程及桥涵工程中的普及应用提出了更迫切要求！

“新标准”重点关注升级了哪些点？（交通运输部公路局李彦武局长及原部一勘院霍明院长解读） 经过将近4年的努力，《公路工程技术标准》（JTG B01-2014）（简称“新标准”）已于2014年9月30日正式签发，已于2015年1月1日起施行。 “新标准”重点关注升级了哪些点？（交通运输部公路局李彦武局长及原部一勘院霍明院长解读）

1、显著提升：调整设计车辆和车辆折算系数 依据《公路设计车型与车辆折算系数研究》的最新研究成果，针对近年来各地普遍反映车辆折算系数偏小的问题，“新标准”将大型车折算系数由2.0增至2.5，新增的汽车列车折算系数为4.0。 2、适应新政：提高了二级公路汽车荷载标准 在逐步取消政府还贷二级公路收费政策后，部分重载车辆为降低运输成本转向二级公路。另外，由于农村建设和经济发展的需要，四级公路和有些乡村道路作为进村的唯一通道，也有较重的车辆通行。因此，本次修订提高了二级公路和四级公路的荷载标准，修改后二级公路的汽车荷载等级改为公路—Ⅰ级；新标准还提出“对交通组成中重载交通比重较大的公路，宜采用与该公路交通组成相适应的汽车荷载模式进行结构整体和局部验算”的规定。

3、明确设计目标：规定工程设计使用寿命 如今，全社会越来越关注桥涵的安全和耐久，2008年，国家标准《工程结构可靠性设计统一标准（GB 50153-2008）》和《混凝土结构耐久性设计规范（GB/T50476-2008）》颁布，明确规定了各类工程结构的设计使用年限。作为耐久性的总体性指标，设计使用年限是桥涵、隧道的地基基础工程和主体结构工程“合理使用年限”的具体化。本次修订依照以上两个上位标准，给出了主体结构设计使用年限，可保证桥涵与隧道结构的长期稳定。

振动搅拌技术全国应用情况 在辽宁河北浙江河南四川 等省应用情况

普通稳定土搅拌机实现振动搅拌技术升级的 时间成本与经济成本分析

业主、监理、施工企业三方共赢， 行业进步提升！

多修一条保证质量的路，为人生之路多铺垫一块成功的基石！ 我们珍惜每一位愿意提升水泥稳定碎石质量的专家和同仁的 技术合作需求，总会有一种方式让我们牵手，防止离析，提升质量，让我们从现在开始！

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