水泥穩(wěn)定碎石路面基層施工技術(shù)探討

水泥穩(wěn)定碎石路面基層施工技術(shù)探討

摘要結(jié)合省道248線老坪石至坪石段二級公路改建工程K0+000～K5+900段水泥穩(wěn)定碎石基層配合比設(shè)計、施工控制過程，從施工工藝和施工組織的角度，探討了水泥穩(wěn)定碎石的施工質(zhì)量控制過程和控制要點。首先，介紹了省道248線公路基層施工的經(jīng)驗、教訓及其技術(shù)關(guān)鍵，對無機結(jié)合料穩(wěn)定材料的干縮特性進行分析。對水泥穩(wěn)定碎石基層的技術(shù)關(guān)鍵環(huán)節(jié)作了重點強調(diào)；其次，討論了碎石基層混合料的最佳級配要點及現(xiàn)代化施工工藝和質(zhì)量控制。對混合料的配比，以實驗室的資料為依據(jù)，結(jié)合工地的實地情況，選擇最佳配比；最后，討論了半剛性基層施工中的問題。關(guān)鍵詞：水泥穩(wěn)定碎石基層施工技術(shù)探討目錄 -1- -2- -2- -2- -3- -3- -3- -3- -4- -5- -5- -5- -6- -7- -7- -9- -9- -9- -9- -10- -10- -11- -12- -14- -15- -16- -15-前言省道248線老坪石至坪石段二級公路改建工程K0+000～K5+900段，因地勢較低且地處武江河泛區(qū)，沿線路基基本為強風化紅砂巖，有嚴重的地下裂隙水。設(shè)計采用水泥混凝土路面，其基本結(jié)構(gòu)為25cm水泥混凝土+20cm水泥穩(wěn)定碎石+25cm厚砂礫墊層。水泥穩(wěn)定碎石具有良好的力學性能和板體性，它的水穩(wěn)性和抗凍性都較石灰穩(wěn)定土好。水泥穩(wěn)定碎石的初期強度高，并且強度隨齡期增長。隨著我國公路事業(yè)的發(fā)展和公路技術(shù)等級的不斷提高，水泥穩(wěn)定碎石已成為高等級公路基層的常用材料并得到廣泛應用。但在施工過程中，如何更好的對水泥穩(wěn)定碎石加以控制以使其發(fā)揮最佳性能，還需要更好的進行研究和探討，以避免其不足之處對路面產(chǎn)生的危害。本文從組成設(shè)計和施工控制兩個方面，對如何控制水泥穩(wěn)定碎石的施工質(zhì)量問題進行重點的探討論述。

1組成設(shè)計近年來的實踐表明，水泥穩(wěn)定碎石作為路面基層應綜合考慮其強度、回彈模量、收縮和抗沖刷能力等指標選擇集料級配、水泥劑量和含水量等。在施工過程中，要想發(fā)揮水泥穩(wěn)定碎石的優(yōu)良性能，首先應通過其配合比組成設(shè)計予以保證。1.1水泥劑量對抗壓強度的影響根據(jù)要求，對水泥穩(wěn)定碎石基層選擇強度值較高的級配中值，按照五個不同的摻量(3%、4%、5%、6%、8%)進行強度試驗。通過試驗對比發(fā)現(xiàn)，同樣的級配組成和水泥標號、水泥劑量對混合料的強度影響很大，其強度隨水泥劑量的增加而提高。1.2混合料的縮裂特性水泥穩(wěn)定碎石的收縮分為干縮和溫縮兩種，其中的干縮是指材料內(nèi)部水分蒸發(fā)而引起的體積收縮現(xiàn)象，主要發(fā)生在工程完工后初期階段；當基層上鋪筑面層后，基層的含水量一般變化不大，此時基層的收縮轉(zhuǎn)化為以溫縮為主。省道248線老坪石至坪石段二級公路改建工程K0+000～K5+900段施工之前，進行了室內(nèi)試驗，采用級配2和5%、6%這兩種水泥劑量進行制件，經(jīng)過7天養(yǎng)護后進行干縮試驗，經(jīng)過14天養(yǎng)護后進行溫縮試驗。通過對比發(fā)現(xiàn)：干縮應變隨著時間的延長而增加，但到后期增長緩慢；隨著時間的增長，失水率不斷增加，但在失水初期1周后增加迅速，隨后漸趨平緩；水泥劑量對干縮應變有影響，且溫縮應變隨著溫度的增加而增大。與干縮應變相比，在正溫度范圍內(nèi)由溫度引起的溫縮應變要小的多，而水泥劑量對水泥穩(wěn)定碎石溫縮特性卻影響不大。1.3延遲時間的影響水泥穩(wěn)定碎石從加水拌和到碾壓終了，延遲時間對混合料強度及所能達到的干密度有明顯的影響。延遲時間越長，混合料的強度和干密度的損失越大。因此在水泥穩(wěn)定碎石基層施工過程中，既要采用終凝時間較長的水泥以延長凝結(jié)時間，又要控制施工的延遲時間以減少強度的損失。2施工技術(shù)2.1施工前的準備工作2.1.1原材料及配合比設(shè)計2.1.2基層的準備2.1.3和樓的試拌3.1水泥穩(wěn)定碎石施工工藝3.1.1水穩(wěn)碎石拌制3.1.3水穩(wěn)碎石的攤鋪施工采用一臺三一重工和一臺徐工攤鋪機梯隊作業(yè)，攤鋪機拼裝寬度分別為4.5m和6.0m，靠中分帶第一臺三一重工攤鋪機按鋼絲基準控制一側(cè)高程，靠路肩一側(cè)徐工攤鋪機以中間攤鋪機攤的路面為基準，另一側(cè)高程采用鋼絲繩控制，即雙縱向控制。攤鋪機搭接寬度約20厘米，前后相距不超過6米。為確保攤鋪機正常連續(xù)攤鋪，保持兩臺攤鋪機前有4-6輛待攤車輛，攤鋪時要勻速攤鋪，及時檢查攤鋪厚度；攤鋪中螺旋布料器應均衡地向兩側(cè)供料，螺旋布料器的料置以略高于螺旋布料器2/3為度，使熨平板擋板前混合料在全寬范圍內(nèi)保持一致，避免攤鋪層出現(xiàn)離析現(xiàn)象，設(shè)專人檢查鋪筑厚度及平整度，發(fā)現(xiàn)局部離析、拖痕及其它問題應及時處理；中途不得隨意變速或停機，攤鋪速度在0.8～1.2米/分范圍內(nèi)。根據(jù)三一重工和徐工攤鋪機的特性，采用夯錘進行振動，提高初始密實度。3.1.4水穩(wěn)碎石的碾壓3.1.5接縫處理4施工控制4.1材料控制水泥穩(wěn)定碎石基層材料主要由粗集料、細集料、水泥等拌和而成，防止不合格材料進場是質(zhì)量控制的關(guān)鍵。集料是水泥穩(wěn)定碎石基層的主體，對強度的影響取決于集料本身的性質(zhì)。集料應堅硬、耐久并具有足夠的強度。粗集料應符合要求，當大石料較多時，在拌和、運輸、攤鋪過程中易產(chǎn)生大小料分離現(xiàn)象，碾壓成型后易形成“粗集料窩”，對品質(zhì)不利。因此，在施工過程中，粗集料的最大粒徑應控制在31.5mm之內(nèi)。水泥質(zhì)量更是關(guān)鍵。施工時應選取初凝時間3h以上，終凝時間較長(大于6h)、標號較低的水泥，為保證其具有足夠的強度，水泥穩(wěn)定碎石要有足夠的時間進行拌和、運輸、攤鋪和碾壓。我們在施工中采用的水泥為湖南郴王牌32.5Mpa礦渣硅酸鹽水泥。其初凝時間為3小時40分鐘。4.2嚴格控制水泥劑量在施工過程中，要嚴格控制好水泥穩(wěn)定碎石的水泥劑量。水泥劑量太小，水泥穩(wěn)定碎石強度則不能滿足承載力要求；水泥劑量太大時既浪費材料，又會使基層產(chǎn)生裂縫，對面層構(gòu)成局部破壞。所以在施工過程中，要把水泥用量控制在經(jīng)濟、合理的目標上。4.3含水量控制1、含水量對壓實度的影響?；旌狭系暮繉λ喾€(wěn)定碎石基層的質(zhì)量影響主要包括強度、壓實度等。擊實試驗表明，含水量對壓實度有較大影響。當含水量不同時，相同的混合料在相同的壓實功作用下，會產(chǎn)生不同的壓實度。由此可見，施工時控制好含水量是保證壓實度達到設(shè)計標準的關(guān)鍵之一。2、含水量對強度的影響。含水量較小，混合料不但難以碾壓成型，而且因水泥的物理、化學反應不全面而造成結(jié)構(gòu)層強度難以形成，造成板體松散。我們在施工過程中，采用廠拌法生產(chǎn)水泥穩(wěn)定碎石混合料。試驗檢測室配備一名專職試驗人員，隨時檢測混合料的含水量。根據(jù)施工組成設(shè)計確定的最佳含水量并結(jié)合當日的溫度、濕度及運距確定混合料的含水量。這樣既可以保證混合料的質(zhì)量，又能保證施工的進度，避免了不必要的返工處理等問題。4.4攤鋪在省道248線老坪石至坪石段二級公路改建工程K0+000～K5+900段施工過程中，因底基層為級配砂礫，因此在水泥穩(wěn)定碎石攤鋪前先在級配砂礫表面灑水浸濕，使用德國產(chǎn)ABG423攤鋪機進行攤鋪。使用攤鋪機進行攤鋪的關(guān)鍵是保持作業(yè)連續(xù)不間斷，因此我們作了充分的準備，拌和方面采用浙江產(chǎn)WBS-300型穩(wěn)定土拌和站進行拌和，運輸方面采用自卸車運輸，要求一旦攤鋪就連續(xù)不斷的進行。攤鋪時攤鋪機保持勻速行駛，速度為3.5m/min。當拌和或運輸環(huán)節(jié)方面出現(xiàn)問題時，攤鋪機速度調(diào)整為2.5-3.0m/min，以保證不間斷作業(yè)。安排專人在攤鋪機后面進行檢查，當局部產(chǎn)生粗集料窩時，輔以人工進行清除并換填。4.5壓實混合料的壓實是一個關(guān)鍵工序，也是保證施工質(zhì)量的重要手段之一。當含水量大于或略大于最佳含水量時，就可以開始碾壓。組織壓實操作時應注意下列各點:1、采用的壓實機具應先輕后重；2、碾壓速度應先慢后快，一般速度控制在1.5~2.4km/h；3、組織壓實機具合理的工作路線，直線段一般應先兩側(cè)后中間，以便保持路拱;在彎道部分，由低的一側(cè)開始逐漸向高的一側(cè)碾壓。相鄰兩次的輪跡應重迭輪寬的三分之一，保證均勻壓實而不漏壓，對于壓不到的邊角，應輔以人工或小型機具進行夯實處理；4、應經(jīng)常檢查混合料的含水量和密實度，并視需要采取相應調(diào)整措施，以達到符合規(guī)定壓實度的要求。應特別注意的是，任何機械均不得在已完成的或正在被碾壓的路段上調(diào)頭或急剎車，以免對結(jié)構(gòu)層造成破壞。當局部混合料過干時，可補充部分水分；如局部發(fā)生“軟彈”現(xiàn)象，應及時人工挖開，換填新的混合料，以保證質(zhì)量。4.6養(yǎng)生水泥穩(wěn)定碎石的養(yǎng)生是十分重要的一個環(huán)節(jié)，養(yǎng)生期間的濕度及齡期對水泥穩(wěn)定碎石的強度影響相當大，在混合料形成初期應進行保濕養(yǎng)生，以保證水泥進行水化反應所需水分。養(yǎng)生期間還應采取封鎖交通的處理措施，除灑水車外其它車輛禁止通行，特別嚴禁重型車輛通行。我們在施工過程中，除采取了封鎖交通的措施之外，還專門購進了毛氈進行覆蓋養(yǎng)生，這樣既保證了混合料初期形成強度所需要的外界條件又保證了其內(nèi)在的質(zhì)量。圖（一）圖（二）4.7施工質(zhì)量控制中的幾個關(guān)鍵問題?，F(xiàn)就路面基層施工質(zhì)量控制中的幾個關(guān)鍵問題作如下分析。1、現(xiàn)場混合料配比的控制。在已攤鋪而尚未碾壓的水泥穩(wěn)定碎石混合料中隨機抽樣檢測混合料的配比，水泥與集料的含量以及集料中的級配(尤其小于5mm的細料含量)，將混合料內(nèi)的水泥洗去，再檢測集料的級配，既費工，又欠精確。我們則采用的室內(nèi)標準配比的水泥碎石混合料烘干所做的篩分試驗結(jié)果，作為施工現(xiàn)場檢查混合料配比與集料級配的依據(jù)，以方便檢查。2、減少裂縫的產(chǎn)生。水泥穩(wěn)定碎石基層的裂縫有兩類:一類是強度不足引起的裂縫，與結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工質(zhì)量有關(guān)。只要搞好結(jié)構(gòu)設(shè)計和加強質(zhì)量管理，這類裂縫是可以清除的。另一類是收縮裂縫，因為水泥穩(wěn)定碎石是一種快凝的膠凝材料，和其它膠凝材料一樣也有收縮的性質(zhì)，主要是干縮和冷縮。當發(fā)生收縮時，如受到底層或者其它因素限制，就有出現(xiàn)收縮裂縫的可能。故解決此裂縫問題，要先了解影響收縮的原因。水泥穩(wěn)定碎石混合料的干縮是由水分的散失引起的，失水越多，收縮愈大。這是因為混合料水分蒸發(fā)時毛細孔內(nèi)水面下降，彎月面的曲率變大，在表面張力作用下水的內(nèi)部壓力比外部壓力小，隨著毛細孔水的不斷蒸發(fā)，毛細孔中負壓逐漸增大，產(chǎn)生收縮力使混合料收縮。干縮另一個原因是水化物層間水的脫出，水化硅酸鈣的層間水分子具有吸水膨脹和脫水收縮的特征。影響混合料干縮性質(zhì)因素有骨料數(shù)量、含水量和密實度等。溫度下降會使混合料產(chǎn)生溫度收縮，但在負溫階段時，由于水結(jié)冰后在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生膨脹壓力，結(jié)構(gòu)有膨脹的趨勢，而負溫下材料本身又要產(chǎn)生收縮。由此可見，負溫階段混合料結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了膨脹與收縮兩種相反的作用。而工程實踐中發(fā)現(xiàn)，負溫階段均表現(xiàn)為冷縮而無膨脹現(xiàn)象，這可能是由于冷凍的體積膨脹，尚不足以抵消溫度下降而引起的冷縮及結(jié)構(gòu)抗拉強度大于膨脹壓力的原因。從上面分析，導致裂縫出現(xiàn)的外因如下:（1）施工含水量過大。收縮裂縫的發(fā)生與發(fā)展和含水量有密切關(guān)系，含水量大則干縮和冷縮都大，因而施工中必須嚴格控制含水量。（2）壓實度不夠，結(jié)構(gòu)中存在大孔隙的結(jié)構(gòu)才有可能產(chǎn)生較大的收縮孔隙，也是水分的藏身之處。（3）施工期間重車行駛的影響。在混合料結(jié)晶結(jié)構(gòu)形成后，車輪作用使結(jié)構(gòu)破壞產(chǎn)生細微裂縫，收縮裂縫就有可能在這些地方出現(xiàn)。（4）剛度增長的影響。混合料基層的剛度隨齡期的增大而增大，變形能力減少，容易因收縮而開裂，故混合料的剛度不宜過大。為了減少干縮裂縫，除了上面提出的控制好施工含水量，保證基層密實度以外，應采取如下幾點措施:（1）增加混合料的粉末含量，可減少干縮；（2）適當減少混合料中二灰含量，以減低其剛度；（3）預設(shè)收縮縫，使裂縫有規(guī)律，也易于養(yǎng)護；（4）在施工中，應及時鋪筑面層，可防止水分蒸發(fā)，避免表層失水過多而開裂；（5）選用石粉材料時，石粉的塑性指數(shù)不宜過高，材料拌和要均勻。3、嚴格控制碾壓含水量。沿線各施工單位由于原材料的差異，其重型擊實試驗得出的最佳含水量值差別較大(6.5%~8.5%，個別還在9%以上)，即使混合料配比完全相同，情況也是如此。影響擊實試驗成果的因素是多方面的，原材料的差異是基本方面，與不同的試驗設(shè)備與人員也有關(guān)系。從控制干縮變形的角度考慮，希望最佳含水量值越小越好。因為它是施工含水量的控制標準，如本工程規(guī)定，施工(碾壓)含水量應在最佳含水量接近，正負一個百分點范圍。實際上各工地按最多不超過2個百分點來掌握，因為碾壓含水量愈大，混合料成型過程中的失水量也愈多，收縮變形量則愈大，增加了干縮開裂的可能性。但實際情況又不可能按預期的設(shè)想行事，有幾個地方水泥穩(wěn)定碎石混合料的碾壓含水量超過最佳值較多(3~4個百分點)，其主要原因并非人為加水失控，而是原材料中碎石的原始含水量太高(濕灰的平均含水量為10%，最高達20%)。盡管進度應服從于質(zhì)量，但不能因個別環(huán)節(jié)上的問題而延誤總體的施工進度。5心得體會6結(jié)束語通過省道248線老坪石至坪石段二級公路改建工程K0+000～K5+900段水泥穩(wěn)定碎石的施工，我們不難發(fā)現(xiàn)，水泥穩(wěn)定碎石的級配對其強度是非常重要的，級配的好壞對水泥劑量的使用多少具有絕對的控制作用。另外，組織協(xié)調(diào)施工機械的好壞也是保證工程質(zhì)量的重要手段。同時，要根據(jù)不同的地區(qū)差異，因地制宜確定不同的級配，采取不同的配合比。只有不斷的總結(jié)經(jīng)驗，才能在水泥穩(wěn)定碎石施工中對各項技術(shù)指標進行更好的控制。參考文獻致謝光陰似箭，歲月如梭，不知不覺我即將走完大學生涯的第三個年頭，回想這一路走來的日子，父母的疼愛關(guān)心，老師