如何保證水泥穩(wěn)定多孔玄武巖碎石基層的壓實(shí)效果

如何保證水泥穩(wěn)定多孔玄武巖碎石基層的壓實(shí)效果

摘要針對(duì)水泥穩(wěn)定多孔玄武巖碎石基層試驗(yàn)段施工中出現(xiàn)的壓實(shí)質(zhì)量問(wèn)題，通過(guò)對(duì)多孔玄武巖碎石的材質(zhì)性質(zhì)、混合料的配比設(shè)計(jì)、碾壓機(jī)具組合、水泥凝結(jié)時(shí)間的控制、現(xiàn)場(chǎng)施工組織管理等方面進(jìn)行了分析，采取了有效的施工組織措施，并通過(guò)了施工實(shí)踐的驗(yàn)證，最終達(dá)到了良好的壓實(shí)效果。

關(guān)鍵詞保證水泥穩(wěn)定多孔玄武巖碎石壓實(shí)效果

水泥穩(wěn)定碎石由于整體性好，承載能力大，抗凍能力強(qiáng)，早期強(qiáng)度高、投資少等特性，在我國(guó)高等級(jí)路面特別是高速公路建設(shè)中得到了普遍應(yīng)用。但由于原材料品種和物理性質(zhì)的不同，水泥穩(wěn)定碎石的施工又呈現(xiàn)出多樣性與復(fù)雜性。這就要求對(duì)于各種新材料應(yīng)善于觀察，在工程施工過(guò)程中應(yīng)善于分析研討、找出存在問(wèn)題的原因，通過(guò)施工實(shí)踐不斷完善，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提高自身的工作能力。

水泥穩(wěn)定碎石多采用石灰?guī)r碎石，而我淮鹽HY-HA21標(biāo)段項(xiàng)目經(jīng)理部水泥穩(wěn)定基層粗細(xì)集料均采用多孔玄武巖機(jī)制碎石，在工程施工前期，就因?yàn)樽聊ゲ煌钙洳牧闲再|(zhì)，致使壓實(shí)質(zhì)量不符合要求，兩度陷入困境。針對(duì)這一情況，我們組織現(xiàn)場(chǎng)主要施工技術(shù)骨干，先后3次對(duì)兄弟單位組織觀摩學(xué)習(xí)，同時(shí)積極組織開(kāi)展技術(shù)研討會(huì)，通過(guò)努力于2005年7月1日，水泥穩(wěn)定碎石基層首件工程施工獲得全面成功。

現(xiàn)就我項(xiàng)目對(duì)水泥穩(wěn)定多孔玄武巖碎石基層首件工程施工過(guò)程中，采取多種方法解決難于壓實(shí)的問(wèn)題，所采用的一些改進(jìn)措施做一闡述，希望能對(duì)大家以后進(jìn)行同類工程施工有所幫助。

1工程概況

我項(xiàng)目工程位于江蘇省淮安市楚州區(qū)，路線全長(zhǎng)，底基層為二灰穩(wěn)定土，面層為瀝青砼，基層為38㎝水泥穩(wěn)定碎石，分兩層施工，每層厚度按19㎝控制，粗細(xì)集料均采用多孔玄武巖碎石，水泥采用江蘇“狼山”散裝水泥。規(guī)范要求的壓實(shí)度不小于98%，設(shè)計(jì)要求水泥劑量5%，7天浸水無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度代表值大于，下基層設(shè)計(jì)寬度；試鋪段落位于主線K11+162-K11+462右幅，試鋪長(zhǎng)度300m。采用兩臺(tái)攤鋪機(jī)半幅全寬梯隊(duì)式聯(lián)合作業(yè)。

2首件施工遇到的問(wèn)題

我項(xiàng)目部于2005年6月25日組織了第一次試驗(yàn)段的施工，由于壓實(shí)度不滿足要求，未能獲得成功；第二次與6月28日組織施工，同樣由于壓實(shí)效果不理想，未獲通過(guò)。

3原因分析和采取的措施

為了找出失敗的原因，我們組織全體技術(shù)骨干和相關(guān)管理人員以及全部機(jī)械操作人員，結(jié)合到附近兄弟標(biāo)段學(xué)習(xí)到的經(jīng)驗(yàn)，就如何確保基層的壓實(shí)效果進(jìn)行了多次技術(shù)研討，提出了如下改進(jìn)方法，并不斷認(rèn)識(shí)，不斷完善，使我們順利完成試驗(yàn)段的施工，最終徹底解決了存在的壓實(shí)問(wèn)題。

充分認(rèn)識(shí)多孔玄武巖碎石的材料特性，并根據(jù)其特性進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)的優(yōu)化

多孔玄武巖是一種表面多孔的火山沉積類巖石，具有質(zhì)地堅(jiān)硬，色澤暗淡，孔徑大小、孔形沒(méi)有規(guī)則，孔數(shù)不等，含水量不便于肉眼觀測(cè)，表面粗糙，棱角不分明等特點(diǎn)。

我項(xiàng)目基層用集料均采用江蘇盱眙鵬勝采石廠生產(chǎn)的多孔玄武巖碎石，粗集料分為兩種：1#料和2#料；細(xì)集料兩種：3料和4#料。

由于多孔玄武巖碎石的多孔性，表現(xiàn)出集料越粗，單個(gè)石料表面和內(nèi)部孔隙所占有的體積比就越大，表現(xiàn)在石料毛體積密度上就越小。這樣，在相同篩孔剩余質(zhì)量條件下，較大的粗集料所應(yīng)占有的體積的比較大的，反之亦然。在另一方面，粗集料顆粒形狀又多界于礫石和普通碎石之間，沒(méi)有普通碎石所具有的嵌擠特性。從這兩點(diǎn)考慮，1#料與部分2#料就需要相對(duì)較多數(shù)量的細(xì)集料和水泥來(lái)裹覆和填充粗集料之間的空隙和部分粗集料表面的開(kāi)口孔隙。綜合以上原因，以正常的級(jí)配比例去進(jìn)行配比設(shè)計(jì)顯然是不合理的。

同時(shí)由于多孔性結(jié)構(gòu)的不規(guī)則性和不穩(wěn)定性，又表現(xiàn)出多孔玄武巖碎石含水量的不便于檢測(cè)的特性，因?yàn)橛邢喈?dāng)數(shù)量的水分滲入碎石內(nèi)部，或大量潛藏于開(kāi)口空隙中，或以毛細(xì)水的形式藏在孔隙中，如果烘干時(shí)間過(guò)短，很容易造成含水量偏少的假象。雖然檢測(cè)了含水量，但沒(méi)有起到指導(dǎo)施工的作用。也正是由于多孔玄武巖的這一特性，表現(xiàn)出的多孔玄武巖碎石混合料的應(yīng)比其它類型的水泥穩(wěn)定碎石混合料有較高的最佳含水量。

鑒于以上兩點(diǎn)分析，我們將1#料適當(dāng)加大，2#料與3#料減少，同時(shí)增加4#料，通過(guò)這樣的比例從理論上講應(yīng)該是比較便于壓實(shí)的。集料配比由原1#料：2#料：3#料：4#料=36：28：13：23調(diào)整為38：22：11：29。同時(shí)作了多次擊實(shí)試驗(yàn)，以便于最大干密度和最佳含水量能準(zhǔn)確代表混合料特性，真正有效的指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工生產(chǎn)，最終確定的最大干密度由原來(lái)的調(diào)整到，水泥保持5%不變，最佳含水量由%調(diào)整到%。

通過(guò)數(shù)據(jù)比較調(diào)整碾壓機(jī)具組合

大家多知道，確保任何結(jié)構(gòu)形式路面結(jié)構(gòu)壓實(shí)效果的另一決定因素就是擊實(shí)功的大小，擊實(shí)功主要又兩方面的原因決定，第一：壓實(shí)設(shè)備的自重和有效激振力；第二：壓實(shí)機(jī)械在同一區(qū)域的碾壓遍數(shù)。

然而，多孔玄武巖碎石由于其材質(zhì)的特殊性，缺乏像石灰?guī)r碎石棱角性的嵌擠特性，因此，極難壓實(shí)。

在第一次試鋪過(guò)程中，我們配置了4臺(tái)壓路機(jī)，選定了三種碾壓組合方式。。每一種碾壓組合段落長(zhǎng)度均為100M，分3個(gè)作業(yè)段。并對(duì)施工過(guò)程中每一作業(yè)段混合料開(kāi)始拌和到碾壓結(jié)束的時(shí)間和實(shí)測(cè)壓實(shí)度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)表1

組合形式碾壓次序壓路機(jī)型號(hào)數(shù)量碾壓遍數(shù)碾壓速度碾壓段落長(zhǎng)度1初壓SD-12雙鋼輪1靜壓1遍100復(fù)壓

XSM220振動(dòng)、LT220B振動(dòng)各1先由LT220B低頻振動(dòng)1遍，再高頻振動(dòng)，各2遍終壓XP261膠輪1靜壓1遍2初壓SD-12雙鋼輪1靜壓前進(jìn)振動(dòng)后退1遍100復(fù)壓

XSM220振動(dòng)、LT220B振動(dòng)2高頻振動(dòng)，各2遍終壓XP260膠輪1靜壓1遍3初壓LT220B振動(dòng)1靜壓1遍100復(fù)壓

XSM220振動(dòng)、LT220B振動(dòng)各1先由XSM220低頻振動(dòng)1遍，再高頻振動(dòng)，各1遍終壓

SD-12雙鋼輪、XP260膠輪各1靜壓各1遍表2

段落123456時(shí)段開(kāi)始時(shí)間結(jié)束時(shí)間開(kāi)始時(shí)間結(jié)束時(shí)間開(kāi)始時(shí)間結(jié)束時(shí)間開(kāi)始時(shí)間結(jié)束時(shí)間開(kāi)始時(shí)間結(jié)束時(shí)間開(kāi)始時(shí)間結(jié)束時(shí)間7：0010：007：4211：26

8：3312：209：3513：3510：2014：3311：3815：44時(shí)間180224227240253246壓實(shí)度

從表中可以看出，碾壓時(shí)間普遍過(guò)長(zhǎng)，雖然沒(méi)有超過(guò)原來(lái)的初凝時(shí)間要求，但與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定的水泥初凝時(shí)間相比，除第一段滿足要求外，其余五個(gè)段落均超過(guò)了初凝時(shí)間3小時(shí)12分的規(guī)定值。而且，也不難看出，第一段的壓實(shí)效果較其它段落的好，較接近要求的98%的壓實(shí)度。顯而易見(jiàn)振動(dòng)壓路機(jī)數(shù)量偏少，與攤鋪及其它碾壓設(shè)備施工速度不相匹配，是造成碾壓不及時(shí)的主要原因。

針對(duì)以上原因，配置與碾壓遍數(shù)數(shù)量相等的復(fù)壓用振動(dòng)壓路機(jī)，是解決碾壓不及時(shí)的主要落腳點(diǎn)。為了滿足水泥在有效的凝結(jié)時(shí)間里完成壓實(shí)，我們另外又配置了1臺(tái)徐工YZ18JC振動(dòng)壓路機(jī)。

為證實(shí)這一想法，我們參考?jí)郝窓C(jī)和攤鋪機(jī)的行進(jìn)速度、拌和站的生產(chǎn)速度以及運(yùn)輸車(chē)輛的行使速度等，分兩種機(jī)械組合形式對(duì)混合料拌和到碾壓結(jié)束所用的理論時(shí)間進(jìn)行了計(jì)算。調(diào)整后的機(jī)械組合形式和壓路機(jī)、攤鋪機(jī)和運(yùn)輸車(chē)輛的的行進(jìn)速度見(jiàn)表3、表4：表3

設(shè)備型號(hào)計(jì)算行進(jìn)速度用途C25振動(dòng)壓路機(jī)40m/min初壓XSM220振動(dòng)壓路機(jī)30m/min復(fù)壓LT220B振動(dòng)壓路機(jī)30m/minYZ18JC振動(dòng)壓路機(jī)33m/minXP261膠輪壓路機(jī)50m/min終壓攤鋪機(jī)/min

攤鋪20T自卸車(chē)5Km/h運(yùn)輸

表4

組合形式碾壓次序壓路機(jī)型號(hào)數(shù)量碾壓遍數(shù)錯(cuò)輪碾壓段落長(zhǎng)度1初壓C25振動(dòng)壓路機(jī)1靜壓前進(jìn)振動(dòng)后退1遍1/280復(fù)壓XSM220振動(dòng)、LT220B振動(dòng)YZ18JC振動(dòng)各1先由YZ18JC低頻振動(dòng)1遍，再由3臺(tái)壓路機(jī)高頻振動(dòng)，各1遍1/2終壓XP261膠輪1靜壓1遍1/32初壓C25振動(dòng)壓路機(jī)1靜壓前進(jìn)振動(dòng)后退1遍1/280復(fù)壓XSM220振動(dòng)、LT220B振動(dòng)YZ18JC振動(dòng)各1高頻振動(dòng)，各1遍1/2終壓XP261膠輪1靜壓1遍1/3

按照單幅的寬度，碾壓一遍，單幅來(lái)回碾壓12次。計(jì)算從料和開(kāi)始到結(jié)束的時(shí)間為

T=A+B+C

T：從拌和開(kāi)始到40m段落碾壓結(jié)束的時(shí)間；

A：運(yùn)料開(kāi)始到攤鋪開(kāi)始時(shí)間；

B：攤鋪開(kāi)始到攤鋪40m結(jié)束的時(shí)間；

C：初壓開(kāi)始到終壓結(jié)束的時(shí)間；

其中

C=a+b+c

a=/40m/min≈10min；

b：第一臺(tái)振動(dòng)壓路機(jī)開(kāi)始復(fù)壓到復(fù)壓結(jié)束的時(shí)間；

c：復(fù)壓結(jié)束到終壓結(jié)束的時(shí)間。

根據(jù)以上計(jì)算公式和機(jī)械行駛速度，經(jīng)計(jì)算，四個(gè)作業(yè)段從混合料拌和到碾壓終了的時(shí)間分別為：135min、152min、159min和163min。完全可以滿足初凝時(shí)間4小時(shí)46分的要求，并有1個(gè)小時(shí)以上的富余度。

注重現(xiàn)場(chǎng)施工溫度對(duì)水泥凝結(jié)速度的影響，適當(dāng)延長(zhǎng)水泥的初凝時(shí)間

正常水泥初、終凝時(shí)間是以水泥在控溫20℃±1℃條件下測(cè)得的。而試驗(yàn)段施工時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)的溫度為33-38℃，地表實(shí)際溫度測(cè)得為42-48℃，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于了試驗(yàn)溫度。從理論上講，水泥的凝結(jié)時(shí)間與溫度是成正比關(guān)系的，即溫度越高，凝結(jié)越快。如果以試驗(yàn)室所測(cè)的水泥初凝時(shí)間來(lái)指揮現(xiàn)場(chǎng)施工顯然存在不合理性。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，測(cè)定的初凝時(shí)間為3小時(shí)12分。為了有效預(yù)防在施工過(guò)程中不因?yàn)槟雺核俣冗^(guò)慢或其它原因，而造成碾壓不及時(shí)，我們還與水泥廠家進(jìn)行了聯(lián)系，要求適當(dāng)延長(zhǎng)水泥的初凝時(shí)間，將水泥的凝結(jié)時(shí)間由現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得的3小時(shí)12分，延長(zhǎng)到4小時(shí)46分。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工氣溫，適當(dāng)增加混合料的含水量

經(jīng)過(guò)第一次試驗(yàn)段的施工證明，含水量過(guò)低，小于最佳含水量1個(gè)百分點(diǎn)時(shí)，由于有拌和、運(yùn)輸、攤鋪過(guò)程中的水分蒸發(fā)，混合料難以成型，壓實(shí)度很不容易達(dá)到，且取樣效果與板結(jié)性較差，其強(qiáng)度也不理想；如果含水量過(guò)大，在氣溫30-34℃的情況下，超過(guò)最佳含水量個(gè)百分點(diǎn)時(shí)，碾壓粘輪，并將部分混合料帶起，當(dāng)超過(guò)個(gè)百分點(diǎn)時(shí)，碾壓有明顯的輪跡，且有局部彈簧現(xiàn)象出現(xiàn)，成型3d后可以看出有明顯的干縮裂縫。

鑒于這種考慮，我們將混合料的含水量進(jìn)行兩地檢測(cè)，即拌和好的混合料的檢測(cè)、施工現(xiàn)場(chǎng)碾壓前的檢測(cè)，并以現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果為主，同時(shí)由工區(qū)現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人將現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)結(jié)果隨時(shí)向拌和站試驗(yàn)檢測(cè)人員反映，損失多少補(bǔ)多少，這樣混合料的含水量得到了有效的控制。

我們項(xiàng)目在施工時(shí)的控制情況基本如下：

溫度10-20℃：增加0-1個(gè)百分點(diǎn)；溫度20-30℃：增加個(gè)百分點(diǎn)；溫度30-34℃：增加個(gè)百分點(diǎn)；溫度35-40℃：增加個(gè)百分點(diǎn)。

控制集料的有效配置比例

根據(jù)施工配比出料是保證水泥穩(wěn)定基層施工的首要條件，然而，在碎石上料時(shí)很容易造成不同的集料混雜，這樣導(dǎo)致集料比例不符合要求，為此我們?cè)谏狭蟼}(cāng)之間設(shè)置了擋料板，并由拌和站試驗(yàn)檢測(cè)人員嚴(yán)格多頻率的進(jìn)行配比檢測(cè)。

明確崗位職責(zé)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題追究當(dāng)事人責(zé)任

在第一次試驗(yàn)段施工時(shí)，由于現(xiàn)場(chǎng)管理較亂，出現(xiàn)管理盲點(diǎn)，同時(shí)又有多人交叉管理的現(xiàn)象，這在一定程度上也是造成試驗(yàn)段失敗的原因。為此，我們編制了嚴(yán)格的試驗(yàn)段各工序負(fù)責(zé)人員的崗位職責(zé)，提出明確要求，嚴(yán)格按照優(yōu)化的施工技術(shù)方案組織施工現(xiàn)場(chǎng)的管理，對(duì)于不按照試驗(yàn)段施工管理辦法執(zhí)行的對(duì)其主要當(dāng)事人予以一定的經(jīng)濟(jì)懲罰，嚴(yán)肅了紀(jì)律，落實(shí)了責(zé)任。

經(jīng)過(guò)以上改進(jìn)，我項(xiàng)目部于2005年7月1日組織了第三次試驗(yàn)段的施工，獲得全面成功，壓實(shí)度合格率100%。

4后續(xù)大規(guī)模施工的改進(jìn)措施

在后續(xù)的大面積施工中，也發(fā)現(xiàn)有壓實(shí)度不滿足要求的情況發(fā)生，為此，我們也經(jīng)過(guò)了總結(jié)分析，并以QC小組活動(dòng)的形式進(jìn)行了多次專項(xiàng)問(wèn)題活動(dòng)，通過(guò)研討我們認(rèn)為，搞好多孔玄武巖碎石基層的壓實(shí)效果，還應(yīng)注重和改進(jìn)以下問(wèn)題

重視原材料的質(zhì)量管理

多孔玄武巖碎石由于其多孔性，除了在材料質(zhì)地上表現(xiàn)出其可變性外，還在材料的孔數(shù)、孔徑大小上表現(xiàn)出其多變性，但孔數(shù)、孔徑大小我們由沒(méi)有辦法檢測(cè)，這樣，我們必須要加大檢測(cè)頻率，通過(guò)源頭取料檢測(cè)的辦法，努力控制集料粒徑的基本穩(wěn)定性和盡最大力量控制集料的含泥量。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工的實(shí)際情況，調(diào)整或更換不合適的施工設(shè)備，改進(jìn)碾壓組合形式

在后續(xù)工程施工中，隨著熟練程度的提高，攤鋪速度明顯加快，在這種情況下，為了保證壓實(shí)效果，我們將原先的C25振動(dòng)壓路機(jī)更換為DD110雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)，將YZ18JC振動(dòng)壓路機(jī)更換為XSM220振動(dòng)壓路機(jī)，同時(shí)增加了1臺(tái)瑞典產(chǎn)DANPACCA602振動(dòng)壓路機(jī)，以保證了拌和、攤鋪和碾壓設(shè)備的匹配。

調(diào)整后的碾壓組合如下表5表5碾壓次序壓路機(jī)型號(hào)數(shù)量碾壓遍數(shù)錯(cuò)輪初壓DD110雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)1靜壓前進(jìn)振動(dòng)后退1遍1/2復(fù)壓XSM218振動(dòng)、LT220B振動(dòng)XSM220振動(dòng)、CA602振動(dòng)各1根據(jù)先后順序全部強(qiáng)振1遍，最后CA602振動(dòng)快速弱振1遍1/2終壓XP261膠輪1靜壓1遍1/3

注重高程控制，確保碾壓厚度符合要求

壓實(shí)效果的又一控制要點(diǎn)，便時(shí)攤鋪層厚度，攤鋪層過(guò)厚，越不便于壓實(shí)，攤鋪層較薄時(shí)便很好壓實(shí)。我項(xiàng)目基層總厚度為38㎝，分兩層施工，是較為理想的壓實(shí)厚度，但為了保證兩層的壓實(shí)效果，應(yīng)對(duì)每一層的壓實(shí)厚度進(jìn)行預(yù)先控制，為此，測(cè)量隊(duì)加大了對(duì)虛鋪系數(shù)的收集整理工作，并多次進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)以《水泥穩(wěn)定基層施工質(zhì)量控制卡》的形式形成測(cè)量隊(duì)控制鋼絲掛線標(biāo)高、工區(qū)測(cè)量人員復(fù)核、工區(qū)攤鋪負(fù)責(zé)人嚴(yán)格控制攤鋪精度、試驗(yàn)室壓實(shí)度檢測(cè)人員和取芯人員最終對(duì)成品厚度進(jìn)行檢驗(yàn)復(fù)核的五大控制、復(fù)核體系。以求達(dá)到最為標(biāo)準(zhǔn)的壓實(shí)厚度和壓實(shí)效果，不給后期施工留下隱患。

堅(jiān)持碾壓速度與攤鋪、拌和速度相匹配的原則，合理調(diào)整