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(jí)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(jì)、施工控制過(guò)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(guò)程和控制要點(diǎn)。首先，介紹了省道248線公路基層施工的經(jīng)驗(yàn)、教訓(xùn)及其技術(shù)關(guān)鍵，對(duì)無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的干縮特性進(jìn)行分析。對(duì)水泥穩(wěn)定碎石基層的技術(shù)關(guān)鍵環(huán)節(jié)作了重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)；其次，討論了碎石基層混合料的最佳級(jí)配要點(diǎn)及現(xiàn)代化施工工藝和質(zhì)量控制。對(duì)混合料的配比，以實(shí)驗(yàn)室的資料為依據(jù)，結(jié)合工地的實(shí)地情況，選擇最佳配比；最后，討論了半剛性基層施工中的問(wèn)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(jí)公路改建工程K0+000～K5+900段，因地勢(shì)較低且地處武江河泛區(qū)，沿線路基基本為強(qiáng)風(fēng)化紅砂巖，有嚴(yán)重的地下裂隙水。設(shè)計(jì)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(xué)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(qiáng)度高，并且強(qiáng)度隨齡期增長(zhǎng)。隨著我國(guó)公路事業(yè)的發(fā)展和公路技術(shù)等級(jí)的不斷提高，水泥穩(wěn)定碎石已成為高等級(jí)公路基層的常用材料并得到廣泛應(yīng)用。但在施工過(guò)程中，如何更好的對(duì)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(jìn)行研究和探討，以避免其不足之處對(duì)路面產(chǎn)生的危害。本文從組成設(shè)計(jì)和施工控制兩個(gè)方面，對(duì)如何控制水泥穩(wěn)定碎石的施工質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行重點(diǎn)的探討論述。

1組成設(shè)計(jì)近年來(lái)的實(shí)踐表明，水泥穩(wěn)定碎石作為路面基層應(yīng)綜合考慮其強(qiáng)度、回彈模量、收縮和抗沖刷能力等指標(biāo)選擇集料級(jí)配、水泥劑量和含水量等。在施工過(guò)程中，要想發(fā)揮水泥穩(wěn)定碎石的優(yōu)良性能，首先應(yīng)通過(guò)其配合比組成設(shè)計(jì)予以保證。1.1水泥劑量對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響根據(jù)要求，對(duì)水泥穩(wěn)定碎石基層選擇強(qiáng)度值較高的級(jí)配中值，按照五個(gè)不同的摻量(3%、4%、5%、6%、8%)進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)。通過(guò)試驗(yàn)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，同樣的級(jí)配組成和水泥標(biāo)號(hào)、水泥劑量對(duì)混合料的強(qiáng)度影響很大，其強(qiáng)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(dāng)基層上鋪筑面層后，基層的含水量一般變化不大，此時(shí)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(jí)公路改建工程K0+000～K5+900段施工之前，進(jìn)行了室內(nèi)試驗(yàn)，采用級(jí)配2和5%、6%這兩種水泥劑量進(jìn)行制件，經(jīng)過(guò)7天養(yǎng)護(hù)后進(jìn)行干縮試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)14天養(yǎng)護(hù)后進(jìn)行溫縮試驗(yàn)。通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)：干縮應(yīng)變隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，但到后期增長(zhǎng)緩慢；隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，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(duì)干縮應(yīng)變有影響，且溫縮應(yīng)變隨著溫度的增加而增大。與干縮應(yīng)變相比，在正溫度范圍內(nèi)由溫度引起的溫縮應(yīng)變要小的多，而水泥劑量對(duì)水泥穩(wěn)定碎石溫縮特性卻影響不大。1.3延遲時(shí)間的影響水泥穩(wěn)定碎石從加水拌和到碾壓終了，延遲時(shí)間對(duì)混合料強(qiáng)度及所能達(dá)到的干密度有明顯的影響。延遲時(shí)間越長(zhǎng)，混合料的強(qiáng)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(guò)程中，既要采用終凝時(shí)間較長(zhǎng)的水泥以延長(zhǎng)凝結(jié)時(shí)間，又要控制施工的延遲時(shí)間以減少?gòu)?qiáng)度的損失。2施工技術(shù)2.1施工前的準(zhǔn)備工作2.1.1原材料及配合比設(shè)計(jì)2.1.2基層的準(zhǔn)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(tái)三一重工和一臺(tái)徐工攤鋪機(jī)梯隊(duì)作業(yè)，攤鋪機(jī)拼裝寬度分別為4.5m和6.0m，靠中分帶第一臺(tái)三一重工攤鋪機(jī)按鋼絲基準(zhǔn)控制一側(cè)高程，靠路肩一側(cè)徐工攤鋪機(jī)以中間攤鋪機(jī)攤的路面為基準(zhǔn)，另一側(cè)高程采用鋼絲繩控制，即雙縱向控制。攤鋪機(jī)搭接寬度約20厘米，前后相距不超過(guò)6米。為確保攤鋪機(jī)正常連續(xù)攤鋪，保持兩臺(tái)攤鋪機(jī)前有4-6輛待攤車(chē)輛，攤鋪時(shí)要?jiǎng)蛩贁備仯皶r(shí)檢查攤鋪厚度；攤鋪中螺旋布料器應(yīng)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(zhuān)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(wèn)題應(yīng)及時(shí)處理；中途不得隨意變速或停機(jī)，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(jī)的特性，采用夯錘進(jìn)行振動(dòng)，提高初始密實(shí)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(xì)集料、水泥等拌和而成，防止不合格材料進(jìn)場(chǎng)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(duì)強(qiáng)度的影響取決于集料本身的性質(zhì)。集料應(yīng)堅(jiān)硬、耐久并具有足夠的強(qiáng)度。粗集料應(yīng)符合要求，當(dāng)大石料較多時(shí)，在拌和、運(yùn)輸、攤鋪過(guò)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(duì)品質(zhì)不利。因此，在施工過(guò)程中，粗集料的最大粒徑應(yīng)控制在31.5mm之內(nèi)。水泥質(zhì)量更是關(guān)鍵。施工時(shí)應(yīng)選取初凝時(shí)間3h以上，終凝時(shí)間較長(zhǎng)(大于6h)、標(biāo)號(hào)較低的水泥，為保證其具有足夠的強(qiáng)度，水泥穩(wěn)定碎石要有足夠的時(shí)間進(jìn)行拌和、運(yùn)輸、攤鋪和碾壓。我們?cè)谑┕ぶ胁捎玫乃酁楹铣煌跖?2.5Mpa礦渣硅酸鹽水泥。其初凝時(shí)間為3小時(shí)40分鐘。4.2嚴(yán)格控制水泥劑量在施工過(guò)程中，要嚴(yán)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(qiáng)度則不能滿(mǎn)足承載力要求；水泥劑量太大時(shí)既浪費(fèi)材料，又會(huì)使基層產(chǎn)生裂縫，對(duì)面層構(gòu)成局部破壞。所以在施工過(guò)程中，要把水泥用量控制在經(jīng)濟(jì)、合理的目標(biāo)上。4.3含水量控制1、含水量對(duì)壓實(shí)度的影響?；旌狭系暮繉?duì)水泥穩(wěn)定碎石基層的質(zhì)量影響主要包括強(qiáng)度、壓實(shí)度等。擊實(shí)試驗(yàn)表明，含水量對(duì)壓實(shí)度有較大影響。當(dāng)含水量不同時(shí)，相同的混合料在相同的壓實(shí)功作用下，會(huì)產(chǎn)生不同的壓實(shí)度。由此可見(jiàn)，施工時(shí)控制好含水量是保證壓實(shí)度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵之一。2、含水量對(duì)強(qiáng)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(xué)反應(yīng)不全面而造成結(jié)構(gòu)層強(qiáng)度難以形成，造成板體松散。我們?cè)谑┕み^(guò)程中，采用廠拌法生產(chǎn)水泥穩(wěn)定碎石混合料。試驗(yàn)檢測(cè)室配備一名專(zhuān)職試驗(yàn)人員，隨時(shí)檢測(cè)混合料的含水量。根據(jù)施工組成設(shè)計(jì)確定的最佳含水量并結(jié)合當(dāng)日的溫度、濕度及運(yùn)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(jìn)度，避免了不必要的返工處理等問(wèn)題。4.4攤鋪在省道248線老坪石至坪石段二級(jí)公路改建工程K0+000～K5+900段施工過(guò)程中，因底基層為級(jí)配砂礫，因此在水泥穩(wěn)定碎石攤鋪前先在級(jí)配砂礫表面灑水浸濕，使用德國(guó)產(chǎn)ABG423攤鋪機(jī)進(jìn)行攤鋪。使用攤鋪機(jī)進(jìn)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(zhǔn)備，拌和方面采用浙江產(chǎn)WBS-300型穩(wěn)定土拌和站進(jìn)行拌和，運(yùn)輸方面采用自卸車(chē)運(yùn)輸，要求一旦攤鋪就連續(xù)不斷的進(jìn)行。攤鋪時(shí)攤鋪機(jī)保持勻速行駛，速度為3.5m/min。當(dāng)拌和或運(yùn)輸環(huán)節(jié)方面出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，攤鋪機(jī)速度調(diào)整為2.5-3.0m/min，以保證不間斷作業(yè)。安排專(zhuān)人在攤鋪機(jī)后面進(jìn)行檢查，當(dāng)局部產(chǎn)生粗集料窩時(shí)，輔以人工進(jìn)行清除并換填。4.5壓實(shí)混合料的壓實(shí)是一個(gè)關(guān)鍵工序，也是保證施工質(zhì)量的重要手段之一。當(dāng)含水量大于或略大于最佳含水量時(shí)，就可以開(kāi)始碾壓。組織壓實(shí)操作時(shí)應(yīng)注意下列各點(diǎn):1、采用的壓實(shí)機(jī)具應(yīng)先輕后重；2、碾壓速度應(yīng)先慢后快，一般速度控制在1.5~2.4km/h；3、組織壓實(shí)機(jī)具合理的工作路線，直線段一般應(yīng)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(kāi)始逐漸向高的一側(cè)碾壓。相鄰兩次的輪跡應(yīng)重迭輪寬的三分之一，保證均勻壓實(shí)而不漏壓，對(duì)于壓不到的邊角，應(yīng)輔以人工或小型機(jī)具進(jìn)行夯實(shí)處理；4、應(yīng)經(jīng)常檢查混合料的含水量和密實(shí)度，并視需要采取相應(yīng)調(diào)整措施，以達(dá)到符合規(guī)定壓實(shí)度的要求。應(yīng)特別注意的是，任何機(jī)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(chē)，以免對(duì)結(jié)構(gòu)層造成破壞。當(dāng)局部混合料過(guò)干時(shí)，可補(bǔ)充部分水分；如局部發(fā)生“軟彈”現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)人工挖開(kāi)，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(gè)環(huán)節(jié)，養(yǎng)生期間的濕度及齡期對(duì)水泥穩(wěn)定碎石的強(qiáng)度影響相當(dāng)大，在混合料形成初期應(yīng)進(jìn)行保濕養(yǎng)生，以保證水泥進(jìn)行水化反應(yīng)所需水分。養(yǎng)生期間還應(yīng)采取封鎖交通的處理措施，除灑水車(chē)外其它車(chē)輛禁止通行，特別嚴(yán)禁重型車(chē)輛通行。我們?cè)谑┕み^(guò)程中，除采取了封鎖交通的措施之外，還專(zhuān)門(mén)購(gòu)進(jìn)了毛氈進(jìn)行覆蓋養(yǎng)生，這樣既保證了混合料初期形成強(qiáng)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(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。現(xiàn)就路面基層施工質(zhì)量控制中的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題作如下分析。1、現(xiàn)場(chǎng)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(jī)抽樣檢測(cè)混合料的配比，水泥與集料的含量以及集料中的級(jí)配(尤其小于5mm的細(xì)料含量)，將混合料內(nèi)的水泥洗去，再檢測(cè)集料的級(jí)配，既費(fèi)工，又欠精確。我們則采用的室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)配比的水泥碎石混合料烘干所做的篩分試驗(yàn)結(jié)果，作為施工現(xiàn)場(chǎng)檢查混合料配比與集料級(jí)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(lèi):一類(lèi)是強(qiáng)度不足引起的裂縫，與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量有關(guān)。只要搞好結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和加強(qiáng)質(zhì)量管理，這類(lèi)裂縫是可以清除的。另一類(lèi)是收縮裂縫，因?yàn)樗喾€(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(dāng)發(fā)生收縮時(shí)，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(wèn)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?yàn)榛旌狭纤终舭l(fā)時(shí)毛細(xì)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(xì)孔水的不斷蒸發(fā)，毛細(xì)孔中負(fù)壓逐漸增大，產(chǎn)生收縮力使混合料收縮。干縮另一個(gè)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(shí)度等。溫度下降會(huì)使混合料產(chǎn)生溫度收縮，但在負(fù)溫階段時(shí)，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(shì)，而負(fù)溫下材料本身又要產(chǎn)生收縮。由此可見(jiàn)，負(fù)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(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，負(fù)溫階段均表現(xiàn)為冷縮而無(wú)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(qiáng)度大于膨脹壓力的原因。從上面分析，導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)的外因如下:（1）施工含水量過(guò)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(yán)格控制含水量。（2）壓實(shí)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(chē)行駛的影響。在混合料結(jié)晶結(jié)構(gòu)形成后，車(chē)輪作用使結(jié)構(gòu)破壞產(chǎn)生細(xì)微裂縫，收縮裂縫就有可能在這些地方出現(xiàn)。（4）剛度增長(zhǎng)的影響?；旌狭匣鶎拥膭偠入S齡期的增大而增大，變形能力減少，容易因收縮而開(kāi)裂，故混合料的剛度不宜過(guò)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(shí)度以外，應(yīng)采取如下幾點(diǎn)措施:（1）增加混合料的粉末含量，可減少干縮；（2）適當(dāng)減少混合料中二灰含量，以減低其剛度；（3）預(yù)設(shè)收縮縫，使裂縫有規(guī)律，也易于養(yǎng)護(hù)；（4）在施工中，應(yīng)及時(shí)鋪筑面層，可防止水分蒸發(fā)，避免表層失水過(guò)多而開(kāi)裂；（5）選用石粉材料時(shí)，石粉的塑性指數(shù)不宜過(guò)高，材料拌和要均勻。3、嚴(yán)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(shí)試驗(yàn)得出的最佳含水量值差別較大(6.5%~8.5%，個(gè)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(shí)試驗(yàn)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(yàn)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?yàn)樗鞘┕ず康目刂茦?biāo)準(zhǔn)，如本工程規(guī)定，施工(碾壓)含水量應(yīng)在最佳含水量接近，正負(fù)一個(gè)百分點(diǎn)范圍。實(shí)際上各工地按最多不超過(guò)2個(gè)百分點(diǎn)來(lái)掌握，因?yàn)槟雺汉坑?，混合料成型過(guò)程中的失水量也愈多，收縮變形量則愈大，增加了干縮開(kāi)裂的可能性。但實(shí)際情況又不可能按預(yù)期的設(shè)想行事，有幾個(gè)地方水泥穩(wěn)定碎石混合料的碾壓含水量超過(guò)最佳值較多(3~4個(gè)百分點(diǎn))，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(dá)20%)。盡管進(jìn)度應(yīng)服從于質(zhì)量，但不能因個(gè)別環(huán)節(jié)上的問(wèn)題而延誤總體的施工進(jìn)度。5心得體會(huì)6結(jié)束語(yǔ)通過(guò)省道248線老坪石至坪石段二級(jí)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(jí)配對(duì)其強(qiáng)度是非常重要的，級(jí)配的好壞對(duì)水泥劑量的使用多少具有絕對(duì)的控制作用。另外，組織協(xié)調(diào)施工機(jī)械的好壞也是保證工程質(zhì)量的重要手段。同時(shí)，要根據(jù)不同的地區(qū)差異，因地制宜確定不同的級(jí)配，采取不同的配合比。只有不斷的總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，才能在水泥穩(wěn)定碎石施工中對(duì)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行更好的控制。參考文獻(xiàn)致謝光陰似箭，歲月如梭，不知不覺(jué)我即將走完大學(xué)生涯的第三個(gè)年頭，回想這一路走來(lái)的日子，父母的疼愛(ài)關(guān)心，老師