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关键词: 水稳基层;双层连铺;施工工艺
中图分类号:U416.1 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2013)16-0115-02
0 引言
近年来,随着我国高等级公路路面建设的迅速发展, 在高等级公路路面基层施工中通过采用水泥稳定粒料半刚性基层的方式进行处理。水泥稳定粒料的优势,主要体现在:早期强度高,水稳定性好。传统的施工方式在摊铺刚刚完成时,水泥没有水化反应,强度比较低,需要养生,导致交通阻塞,因养生延长施工时间。当前道路工程技术人员特别关注提高水泥稳定粒料施工进度的问题。本文结合施工经验,遵循国家、行业的相关标准和规范,经过准备和不断试验,采用较为实用的水泥稳定粒料基层连铺的施工方法对即平高速公路基层进行施工。
山东省公路网主框架为“五纵、四横、一环”,即平高速公路工程全长94.276km,路基宽28m,双向四车道,设计时速120km/h,把青岛市与同三高速、潍莱高速、威乌高速进行连接,北至京、津及华北大部分地区,西达山西、内蒙等地,是对山东省公路网的补充和完善。
即平高速公路路面底基层为18cm的水泥稳定砂砾;上、下基层为18cm水泥稳定碎石,基层设计强度为3.2Mpa。通过水泥稳定粒料基层连铺的方式进行施工,在施工过程中,采用两层同时摊铺、同时施工,即上基层的摊铺碾压工作在下基层水泥稳定碎石初凝前完成。节省7天对下基层的养生时间,在一定程度上提高了施工效率,这是水泥稳定碎石的优势所在。通过进一步研究水泥稳定碎石的双层连铺技术发现:采用双层连铺处理的水稳基层其整体力学性能十分良好,避免了因上、下基层连接处理不到位出现基层破坏现象,半刚性基层的路用性能得到有效提高。因此,研究水泥稳定碎石双层连铺工艺现实意义重大。
1 原材料
与传统的水泥稳定碎石基层相比,双层连铺在水泥的初终时间方面存在差异。在双层连铺施工时,由于双层连铺时存在时间跨度,要在下层水泥初凝前完成上层施工。所以,该工艺受水泥初凝时间的长短影响较大。经论证水泥初凝时间达到6h以上,因此,施工时要详细考虑到运距、摊铺、碾压等实际情况。
即平高速公路施工时,为了满足初凝时间达到6h以上,通过采用添加缓凝剂的方式处理水泥,使水泥的初凝时间由189分钟提高到312分钟,符合了水泥的初凝时间的要求。
2 试验段试验
2.1 试验段的目的
2.1.1 确定合适的工作段落。施工段落长度的合理性,要根据水泥初凝时间和施工效率进行确定。如果摊铺段落过短时由于过于频繁移动摊铺机相应生产效率较低,当摊铺段落过长,上基层很难保证在下基层水泥初凝时间内完成碾压等工作。本工程通过不同段落的试验段试验,最终确定了双层连铺的合理段落长度为100m~150m。
2.1.2 检验各项指标能否达到规范与设计要求。上基层摊铺完毕后,对下基层进行扰动和破坏,验证各项指标是否满足规范与设计的要求;为了缩短下基层的养生过程,下基层完成摊铺后立刻对上基层施工,这样对下基层的强度是否产生影响;7d验收时钻出的芯样是否符合要求。
2.1.3 确定各项施工参数。通过试验段施工,确定含水量、压实遍数等施工参数。
2.2 试验段的实施 取100米的施工段落,以正常施工速度进行施工,2小时完成下基层的施工,紧接进行上基层的施工。施工过程中随机检测混合料到场的含水量,及时与拌合场沟通,控制好混合料的含水量。保证混合料的供应及时,严格控制碾压遍数,及时检测压实度,以保证碾压密实。
3 相关试验检测
水泥稳定碎石的双层连铺试验检测主要有摊铺过程中的压实度、含水量和在双层碾压完成后强度试验等。
3.1 碾压过程中试验检测 水泥稳定碎石双层连铺过程中与常规摊铺方法唯一不同的就是压实度的过程检测,本工程压实度检测控制标准为98%。
双层连铺的前提条件为下层压实度必须满足相关技术文件的要求。为此施工单位在进行双层水稳基层连铺作业时,应加强对摊铺现场压实效果的检验,特别是现在本标段工作面较多的情况下,适当增加了现场试验技术人员,保证每一个作业面至少2名试验检测人员,在下层摊铺完成后及时对碾压效果进行检验。
3.2 双层养生结束后试验检测 当双层连铺养生结束后,应按照要求对双层水泥稳定碎石基层进行取芯,取芯结果应保证双层连铺的水稳基层完整、密实,能取出双层水稳芯样,该工作主要是验证水稳碎石双层连铺成功与否。对不能取出完整芯样的段落,首先对其进行分析、总结,然后确定出不能取出芯样的段落重新进行铺筑工作。
3.3 试验段取样结果及数据分析 7d后分别对四处不同位置进行取芯,调查数据如表1所示。
4 双层连铺水稳基层
芯样强度采用7d无侧限抗压强度,对表1中数据进行分析可知:双层连铺的下基层芯样强度全部合格,均大于设计强度;个别芯样有缺边现象但不松散,符合设计工艺结果。
本工程各合同段经过加长钻头取芯均能取出完整芯样,常规施工方法相比双层连铺水稳基层间连接较好、两层为一整体,分体现了双层连铺的优越性。同时大大缩短了施工工期。
经过本工程的实践总结,可以看出水泥稳定碎石的双层连铺技术具有如下几点优点:①双层连铺基层具有双层基层连接效果佳,整体力学性能较好,能够有效提高路面结构层整体承载力。②减少了下基层的养生工作,从而减少施工养护相关费用。③工序衔接紧凑,工作效率更高,明显加快工程进度,大大缩短了工期。④及时喷洒透层油,使透层油充分渗透、封水,既减少了污染,又提高了保水养生能力,还提高了整体基层强度。
通过对水泥稳定碎石基层的双层连铺工艺在即平高速公路的应用可知,该工艺与传统工艺相比具有明显的优越性。因此广泛推广水泥稳定碎石的双层连铺工艺具有较为重要的现实意义。
参考文献:
[1]JTJ034-2000.公路路面基层施工技术规范[S].
Abstract: This paper focuses on the strength mechanism of the cement stable macadam roadbase, the material properties of the mixture material and the material requirements, sums up the relevant experience of construction management, quality inspection of cement stable macadam roadbase by the practice of engineering. Through the exchange can improve the quality control experience of the cement stable macadam roadbase construction.
关键词:水泥砂砾;基层施工;质量控制
Key words: cement gravel;cement base construction;quality control
中图分类号:TU71 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)29-0085-02
1概论
1.1 基层在路面结构中的作用县道通榆至向海2K-27K,共25公里。该路段基层施工采用水泥稳定级配碎石,厚20cm。经多年使用后证明,该结构具有整体性强、承载力高、刚度大、水稳性能好等特点。故该路沥青混凝土面层无明显变化,使用正常无病害发生。因此,基层是公路路面主体,是路面抵抗车辆荷载作用的主要承重层、基层施工质量好坏对路面的使用寿命及服务水平将起决定作用。这是科学研究成果及长期公路工程实践的总结。
为满足公路重交通的使用要求,路面基层必需具备抗压强度高,整体稳定性好,抗疲劳能力强。实践证明用水泥稳定级配碎石、二灰碎石铺筑的路面基层、底基层都具备抗压强度高,整体稳定性好,抗疲劳、寿命长的特点。水泥稳定级配砾石、二灰碎石已成为我国高等级公路路面工程中理想的基层、底基层材料。
1.2 水泥稳定级配砾石基层的强度机理水泥稳定级配碎石的强度及整体稳定性由两部分力组成:①级配碎石的良好嵌挤形成的嵌锁力,它是基层,底基层的骨架;②水泥固结后形成的粘结力,起保证基层结构整体稳定性的作用。
如果碎石的级配不好,基层的嵌锁强度低,承受荷载作用的能力就差;如果水泥用量不够,基层结构的整体性降低,必然会导至基层、的初始强度低,抗疲劳破坏的能力下降。会大大缩短沥青路面的使用寿命,严重的第二年就会出现沥青路面开裂,变形破坏,极大地降低公路服务水平。因此公路的水泥稳定级配碎石基层施工非常重视碎(砾)石的级配和水泥的实际剂量,必须达到规范及设计文件的要求。
1.3 水泥稳定碎石基层对材料的要求
1.3.1 碎石料径①底基层,颗粒最大粒径30Mpa,压碎值≯30%,针片状颗粒含量≯20%(如用砾石轧制,破口率>50%)。②基层,颗粒最大粒径
1.3.2 水泥作为级配碎石的稳定剂,水泥质量至关重要,采用32.5号水泥,在水泥进场过程中每批次或每500吨检测一个样品,进行水泥标号、初凝时间、终凝时间、安定性和细度模数指标的检验。
普通硅酸水泥,矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥均可,但应选用初凝时间>3h,终凝时间>6h的水泥,不应使用快硬早强水泥以及受潮变质的水泥。水泥标号宜采用32.5或42.5。
本标段所采用的水泥是普通硅酸盐水泥,强度等级为42.5。做了如下试验:标准稠度用水泥量(调整水量法)、凝结时间,安定性试验(雷氏法)以及水泥胶砂强度试验。
1.3.3 水用可饮用水。
1.4 水泥稳定级配碎石混合料的材料特性
1.4.1 时限性从水泥投料加水拌和到终止碾压成型有明确的时间限制,它必须小于水泥终凝时间。这就要求我们在作施工组织设计时要认真考虑施工作业段的划分,必须与水泥的终凝时间相匹配。如果选用的水泥终凝时间短,施工作业段又划得较长,就必须在混合料中添加水泥缓凝剂,并应通过实验明确缓凝的时间报监理工程师批准。否则,水泥稳定级配碎石终止碾压成型的时间超过水泥终凝时间,监理工程师有权中止施工,并指令返工。
1.4.2 对水的敏感性从水泥稳定级配碎石的击实曲线可知,95%密度的含水量的变化幅度很小,即图1中的A、B点仅为6%。含水量偏少则混合料松散难以压实;含水量偏大压路机重复碾压容易出现局部或大面积湿软弹簧。因此在水泥稳定级配碎石的拌和施工中应重视对含水量的控制,一定要根据当天的气候条件对用水量作适当调整。
1.4.3 离析性水泥稳定级配碎石混合料在运输、摊铺的过程中容易出现粗细料分离的现象。粗料集中的地方级与差、孔隙率大,碎石嵌锁不好,缺乏水泥的水化固结;细料集中的地方水泥富裕,固结强度高,这就造成基层结构强度的严重不均匀性。因此,在施工中我们必须重视运输及摊铺过程中出现的粗细料离析现象,对粗集料“窝”,粗集料“带”要组织专人进行及时处理。
1.4.4 缺乏再生性水泥稳定级配碎石的强度发展完全取决于水泥的固结速度。有别于二灰碎石,水泥一旦固结,遭到破坏的强度就不可再生。早期出现的毛发状裂缝就不能象二灰碎石那样能自行修复。也就是说,水泥稳定级配碎石基层成型安装期必须封闭交通养生,一般不低于7d。
1.4.5 脆裂性水泥稳定级配碎石属低标号半刚性材料,抗弯强度低且层间结合力差,当厚度
2水泥稳定级配碎石基层的施工
2.1 路床准备
2.1.1 路面基层施工必须在路基施工通过质量验收且达到规范要求后方可实工。
2.1.2 清除路床上松散的土、石、洒水后用轻型压路机进行整形碾压,确保路床表面密实平整。
2.1.3 放样,用生石灰粉放出基层的施工宽度范围及当日计划施工的作业段长度,并划出自卸汽车运输水泥稳定级配碎石混合料的倒料堆放位置。
2.2 原材料试验
2.2.1 集料①颗粒分析:筛分曲线应满足2#级配要求。②液限和塑性指数:基层要求液限28%,塑性指数
2.2.2 水泥,应检验水泥的标号和终凝时间进场材料必须满足质量要求,且应分成不同粒径,分级堆放。拌合时分仓进料。使其符合规范3#(基层)级配要求。
2.3 水泥稳定级配碎石混合料的组成
2.3.1 目标配合比设计利用进行筛分之后的骨料配合进行配合比设计。通过重型击实试验,无侧限抗压强度以及EDTA滴定绘制曲线来确定配合比。
重型击实试验,水泥稳定碎石水泥用量分别是4.0%、4.5%、5.0%、5.5%、6.0%,按五种比例进行不同含灰量的击实试验,每组的含灰量分别为4.0%、4.5%、5.0%、5.5%、6.0%、6.5%。含水量一般按经验取值,但其中至少有两大于和小于最佳含水量。见表3。
无侧限抗压强度试验,按最佳含水量和计算的干密度制备试件。进行强度试验时行为行试验数量及强度偏差符合试验规程的规定。如果试验结果的偏差系数大于规定值。应重新试验,并找出原因。如果不能降低偏差系数,则应增加试验数量。试件在规定温度下保温养生6天,浸水1天后进行无侧限抗压强度试验。
2.3.2 配合比的确定在满足设计强度的配合比范围内选择最佳试验室配合比。考虑到经济效益,一般选择即满足设计要求,且灰剂量较小的配合比组合。经过试验分析,选用最佳灰剂量为6.0%的配合比。水泥稳定碎石中水泥量的测定:采用EDTA滴定法,以EDTA消耗量为纵坐标,水泥剂量为横坐标,绘制标准曲线(图2)。
试验结果该路段标准试验的统计表明:灰剂量6.0%是该路段理想的水泥设计用量。
2.4 水泥稳定碎石施工方法及施工工艺
2.4.1 水泥稳定碎石基层施工采用集中厂拌混合料。根据有关要求和本项目的实际情况,选用山东潍坊WB500稳定砾料拌合机,其生产能力为500t/h。
2.4.2 水泥稳定碎石拌合机安装完毕经调试正常后即对电子计量系统、水泥输送泵及水泵进行检测标定。以保证水泥和集料的准确称量。
2.4.3 在拌合混合料之前要测集料的实际含水量,并根据实际含水量将试验室配合比换算成施工配合比。拌料时的含水量要大于最佳含水量1%-2%。
2.4.4 为避免料仓中的集料串料,料仓上口间要用隔板隔开,装载机的装料斗宽应小于料仓上口宽度。
2.4.5 拌合料出场前,安排试验人员水泥剂量,严禁不合格混合料出场。
2.4.6 下承层清扫:在摊铺机后面设专人清除粗细料离析现象。此过程应一直延续到混合料碾压结束方可停止。具体方法是设3-5人的小组,携带装有新拌混合料的小车,跟在摊铺机后面,及时消除粗细集料窝和粗集料带。办法:铲除粗集料补以新拌的混合料,或用水泥细集料,并与粗集料拌合均匀。
2.4.7 碾压:初压为塑性阶段。此阶段混合料虽有密实度,但混合料颗粒间仍有较大空隙。如选用振动压实很容易引起混合料的推移。应采用静压实使混合料稳定,为复压创造条件。
复压为弹塑性阶段。混合料经初压后颗粒间不存在较大空隙,而处于暂时平衡状。此时颗粒间互相嵌挤,达到一定密实度。为使颗粒间进一步嵌挤,需克服颗粒间的内摩擦力,就需要较大压实功。因此宜采用振动压路机。
终压为弹性阶段。这阶段混合料颗粒间已得到最大程度的挤压,若继续振动碾压,压实层基本不能吸收压实功,容易造成颗粒压碎。但在初压和复压过程中表层会出现裂缝、局部留有轮迹。故采用胶轮压路机,能有效消除表层裂缝和局部轮迹。胶轮压路机轮胎具有弹性,使各轮胎负荷相同,能使被压段密实度均匀。
2.4.8 松铺系数的确定松铺系数S=碾压前松铺厚度/碾压后实测厚度,试验检测数据见表4。
由表4看出:松铺厚度为24.04cm,压实后为19.86cm,与设计相差0.14cm,松铺系数S=1.21。
2.5 机械设备配置
2.5.1 后场设备公路基层混合料施工。必须采用集中场拌法进行水泥稳定级配碎石混合料的拌制。因此,后场必须配置能准确计量的稳定土拌和机和用于上料的轮式装载机,台数根据承担的工程量大小及设备生产能力按需配置。
2.5.2 运输车辆用大型翻斗车,台数应根据运距、拌和机生产能力,平地机或摊铺机的生产能力综合考虑,以后场不积料,前场不待料为原则。
2.5.3 前场设备①平地机或摊铺机,台数与后场能力匹配。②压路机一个作业段必须配置自重12t以上的振动压路机各1台。
甄磊
日照市公路事业发展中心 山东省日照市 276826
摘要
公路大中修工程是现代公路维修以及公路施工的重要工作环节,对于公路的安全使用有重要的意义。在实际的工程施工过程中,要求使用水泥稳定碎石基层施工技术,可以提升公路的使用质量。在水泥稳定碎石基层施工技术应用过程中,主要完成集料选择、混合料拌和、摊铺压实工艺控制等多方面技术内容,把握各项技术环节的工艺要点,能够最大程度上提升工艺应用效果。本文主要的研究对象是水泥稳定碎石基层施工技术,并以S313日滕线东港区烟墩岭至莒县下袁官庄段及莒县城区至沂南界段大中修工程施工为例,总结了技术的应用要点。
关键字;公路大中修;水泥稳定碎石;基层施工技术
1.工程案例的简要分析
1.1项目概况:S313 日滕线日照段起点位于日照万平口风景区,路线自动向西,终点是莒县至沂南界。该线是连接日照市的东西交通大动脉,近年来路段交通量不断增加,重载车、超载车占比较大,路面破损严重,存在块裂、龟裂、纵横缝、车辙、波浪拥包、唧浆、坑槽等病害。路面损坏状况指数PCI及路面结构强度指数PSSI 主要评价为中、次、差,服务水平较低。
1.2项目实施方案:原路面结构:(2.5+3+5)cm 沥青混凝土+3×16cm 水泥稳定碎石、(4+2.5+3+4)cm 沥青混凝土+2×16cm 水泥稳定碎石+16cm 水泥稳定风化砂或(4+6)cm 沥青混凝土+3×17cm水泥稳定碎石。
1.3.1挖除重铺段:挖除老路面层、上下基层,挖补底基层病害后,加铺4cm 沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA-13)+8cm 厂拌热再生SBS 改性沥青混凝土(AC-25)+18cm 水泥稳定碎石+18cm 厂拌冷再生水泥稳定碎石。
1.3.2铣刨加铺段:铣刨原路面层,加铺4cm 沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA-13)+8cm 厂拌热再生SBS 改性沥青混凝土(AC-25)+18cm 水泥稳定碎石+18cm 厂拌冷再生水泥稳定碎石+现场冷再生原路16cm 水泥稳定碎石。
1.3.3铣刨重铺段:铣刨行车道面层、上基层,处理病害后回补8cm 厂拌热再生SBS 改性沥青混凝土(AC-25)+19cm 水泥稳定碎石至原路标高后,全幅铺筑4cm 沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA-13)。
1.3.4中修罩面段:处理病害后,全幅铺筑4cm 沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA-13)。
2.水泥稳定碎石施工技术要点分析
2.1水泥稳定碎石配合比设计
2.1.1 水泥稳定碎石混合料的配合比设计,根据七天抗压强度试验确定。基层用水泥稳定碎石的水泥参考剂量为5.5%,压实度≥98%,7天无侧限抗压强度不小于4MPa。混合料中碎石集料最大粒径不应超过31.5mm;二级路段集料压碎值不大于30%,一级路段集料压碎值不大于26%。
2.1.21.本项目病害处治(挖补)路段:水泥稳定碎石底基层的水泥用量为4.5%,压实度≥97%,7天无侧限抗压强度不小于3MPa。混合料中碎石集料最大粒径不应超过40mm;二级路段集料压碎值不大于30%,一级路段集料压碎值不大于26%。2、本项目加铺路段:对原路16cm 水泥稳定碎石上基层进行全深式(现场)冷再生,再生后结构层作为大中修后路面底基层使用,7d无侧限抗压强度应在2.0~4.0Mpa 范围内(设计取值3.0Mpa 控制)。
2.2集料选择
在水泥稳定碎石施工技术应用过程中,需要完成集料的合理选择应用,碎石采用坚硬、清洁、干燥、无风化、无杂质的碎石,通过集料的综合应用管控,最大程度上提升施工技术效果,确保施工更加合理。①本次施工中选择粗集料,由颗粒之间的嵌挤所形成的,因此在进行集料的选择时就尤其要注意粗集料的棱角,这一点是非常之重要。②细集料的选择也非常关键,本次水泥稳定碎石施工技术应用过程中,选择应用天然砂,天然砂具有较好的保水性,确保水性快速成型,也能够提升集料的应用效果。另外,细集料使用过程中,需要完成对去含泥量进行控制,提升石料应用效果。
3.2完成水泥稳定碎石拌和施工
在进行水泥稳定碎基层施工过程中,需要做好对水泥稳定碎石料的综合拌和施工,提升施工效果。①水泥稳定碎石拌和施工中,完成比例控制。要求比例控制中按照低粘结的施工控制技术进行应用,提升施工效果。②水泥稳定碎石拌和施工应用过程中,还可以完成对水量的控制应用。控制碎石水量,实现对集料的粘结度控制,确保其温度和湿度的设计合理,提升水泥稳定碎石的应用效果。要求在实际的施工应用中,可以完成土体的综合应用管控。提升技术效果。③在实际的水泥稳定碎石施工控制过程中,还应该做好拌和控制。需要施工人员在进行操作时坚持较长时间的搅拌过程,使得出料完全不再发生离析以后才能够停止搅拌。良好的控制搅拌施工,能够确保施工技术应用更加合理[1]。
3.3水泥稳定碎石运输工作要点控制
水泥稳定碎石拌和施工完成还应该做好对其运输的控制。①在水泥稳定碎石运输过程中,应该避免发生集料的离析现象。所以,在实际的控制过程中,应该做好水泥稳定碎石的运输管控。尤其是物料堆放中,可以选择多处堆放方法进行物料堆放,以确保物料使用中完成合理的管控。②在水泥稳定碎石运输过程中,保证运输车辆的道路平整,安全平稳的运输混合材料。
3.3水泥稳定碎石路基施工技术的具体应用控制
在完成物料配比以及物料运输之后,还需要针对路基施工进行综合应用管控,提升技术的应用效果,在水泥稳定碎石路基施工技术应用过程中,还可以针对其路基施工技术效果进行综合应用分析,确保其施工更加合理。另外,在水泥稳定碎石路基施工技术应用中,主要完成摊铺和压实两部分工艺。
(1)针对摊铺工艺进行施工技术应用
①施工前还是要做好放样测量,施工中根据设计图纸确定路基中线,并规划好摊铺机的工作线路。②摊铺工艺实施过程中,应该注重松浦系数的严格管控,提升松浦的应用效果,并且进行技术应用过程中,可以完成对碎石摊铺技术的综合优化分析,确保其工艺的应用更加合理。③摊铺工艺进行分析研究过程中,可以实现对摊铺技术工艺应用效果控制,同时也能够最大程度上提升摊铺应用效果。
(2)压实工艺应用管控
①本次碾压施工中选择应用Lr25轮胎压路机进行施工。要求复压遍数为4-6遍,确保压路施工更加合理,提升技术的应用效果。②碾压过程中,要求控制拌合料的碾压温度,要求其温度控制在70℃以内,从而提升了压路效果,最大程度上提升集配碎石基层施工质量[2]。
3.技术质量控制措施分析
在公路工程水泥稳定碎石基层施工技术应用过程中,还应该做好相关的技术监理工作,通过技术监理工作展开,提升技术的应用效果,同时也能够最大程度上提升施工质量。
①在碎石技术应用过程中,应该做好对集料的采购和控制,严格控制集料的质量,能够确保实际的公路工程施工技术应用更加合理,提升公路施工质量。
②在水泥稳定碎石基层施工技术应用过程中,还应该完成对施工人员进行相应的技术培训,包括集料拌和工艺培训、施工安全培训、摊铺工艺培训以及压实工艺技术培训等相关内容,提升技术的应用效果,也能够最大程度上提升摊铺施工技术效果,确保其施工技术研究更加合理。
③在水泥稳定碎石基层施工技术应用过程中,为了提升施工技术质量。需要做好施工技术的监督工作,工程监督部门可以完成对施工技术的应用监督,其监督工作实施过程中,主要针对技术施工要点、技术施工误差进行实际的管控,通过水泥稳定碎石基层施工技术的应用,提升施工技术效果,确保工艺技术的应用更加合理[3]。
结束语
本文笔者针对公路大中修水泥稳定碎石施工技术进行总结,其中包括集料配比、集料应用、摊铺和压实工艺控制等多方面内容,提升技术的应用效果,确保施工应用更加合理。
参考文献
[1]门江泰, 柳欢. 公路工程水泥稳定碎石基层施工技术分析[J]. 技术与市场, 2019, v.26;No.310(10):172-173.
店韩公路山亭西集段公路工程是山东省公路规划的重点工程之一,设计标准为一级公路,共分三个合同段。二合同段沿线有储量丰富的风化砂,其颗粒均匀、质量好、开采方便。征得监理工程师同意后,在工地中心试验室,按照试验规程,在不降低原设计标准的原则下,利用风化石进行了基层和底基层的结构比试验,取得了其主要技术指标,这些技术指标表明用水泥稳定风化砂取代水泥灰土稳定砂,作为路面基层技术上是可行的。为此,我们还对两种方案做了工艺和经济上的比较。
二、主要技术指标(强度)
1.为了获得水泥稳定风化砂结构层的强度指标,进行了结构配比试验。拟采用的水泥稳定风化砂结构层厚度与原结构层相同。
(1)材料试验
在进行水泥稳定风化砂结构配比试验前,应在确定的料场中提取有代表性的试样,按照试验规程进行下列材料试验:
颗粒分析试验,包括含泥量试验;
重型击实试验;
碎石的压碎值试验。
通过材料试验,得到试样的颗粒级配、最大干密度、最佳含水量、碎石压碎值。
(2)水泥稳定风化砂底层配比试验
①底基层设计强度不小于1.5MPa,拟按4、4.5、5、5.5四种水泥剂量进行试验。
②把风化砂用四分法分成三份,按8、9、10三种含水量加水,计算每份试样中应加的用水量洒入试样中拌匀、浸润。
③将每份试样用四分法分成四份,按四种水泥剂量加入到浸润好的试样中拌匀。
④采用重型击实法,确定不同剂量的混合料的最佳含水量和最大干密度。试样的试验结果应符合JT034+94第2.2.1条规定后方可采用。
⑤制备试件。底基层设计压实度为95,则试件应有的最小干密度为:最大干密度×95。按计算得的干密度、最佳含水量和试模体积,算出制备一个试件的试件重量。
将拌好的试样按比例分三层装模,边装边插捣,装完后两边压头等长进入试模,然后放到反力框架上,用千斤顶均匀地将压头压入试模,至刚好压入时停止。停1分钟后取下试模,在脱模器上取下试件,并称取质量、量取试件尺寸、编号。
⑥养护和压件。试件脱模后,应在标准养护条件下养生6天,饱水24小时后取出试件,擦干其表面水分,称质量、测定其尺寸后进行无侧限抗压强度试验,试验时,应使试件的形变等速增加,并保持速率为1mm/min,记录破坏时最大压力。
⑦用各种水泥剂量的试验强度与设计强度进行比较,选择合适的水泥剂量,施工中采用的水泥剂量应增加0.5.
(3)水泥稳定风化砂掺碎石基层配比试验
①根据基层设计强度不小于2.5MPa,拟按4.5、5.5、6四种水泥剂量进行配比。
②掺碎石含量按原基础设计含量:30,其规格、质量应符合规范要求。
③将风化砂用四分法分成三份,按比例加入碎石拌匀,按7、8、9三种含水量加水。将应加的水均匀洒入备好的试样中,拌匀、浸润,加入计算好的水泥用量,拌匀,准备做件。
试验过程和方法同底基层。
2.强度指标对比
为了说明水泥稳定风化砂结构的合理性,又将原设计结构按设计配合比进行抗压强度试验,并把两种结构层的抗压强度值进行比较,列表如下:
表1
表2
通过表1、表2中取得数据的比较可以看出,水泥稳定风化砂做底基层结构,水泥剂量从4到5.5,其强度全部可以满足不小于1.5 MPa的设计要求,水泥稳定风化砂掺碎石做基层,水泥剂量从4.5到6,其强度全部满足不小于2.5MPa的设计要求。原设计水泥灰土稳定砂底基层水泥剂量是4的强度值为2.33MPa,而水泥稳定风化砂底基层水泥剂量是4.5的强度值为2.38MPa,其水泥剂量仅多0.5;原设计水泥灰土稳定砂掺碎石基层水泥剂量是5的强度值为3.38 MPa,而水泥稳定风化砂掺碎石基层水泥剂量是5的强度值为3.17 MPa,均能满足使用要求。
三、施工工艺
水泥稳定风化砂底基层和水泥稳定风化砂掺碎石基层,采用路拌法施工工艺,其施工工艺程序为:
施工测量备风化砂、碎石挂线摊铺风化砂、碎石布铺水泥洒水机拌二遍挂线整平稳压平地机刮平碾压养生。
与水泥灰土稳定砂底基层和水泥灰土稳定砂掺碎石基层施工工艺相比,其施工工艺程度减少了粘土、石灰的备料及摊铺、洒水闷料、干拌等工艺、操作简单,受天气影响较小,可以加快施工进度,且容易保证施工质量。
四、经济效益
1、所用材料比较
水泥稳定风化砂的水泥用量仅比原设计结构多0.5;风化砂储量丰富,开采简单、方便,运距短,价格比砂低;不用粘土、石灰、少占耕地,且沿线石灰产量很少,质量难以保证,须从20km以外购进,价格较高;两种结构碎石用量相同。
2.工序比较
不用粘土、石灰、减少拌合工序,节省了人工和机械台班,降低了成本。
3.经济比较
以两种结构层的底基层每平方米材料造价进行比较。每平方米材料用量。
计算式:最大干容重×结构层厚度×各种材料的百分比。
水泥灰土稳定砂底基层每平方米材料用量:水泥:0.0231吨;石灰:0.0208吨;粘土:0.1088立方;砂:0.2696立方。水泥稳定风化砂底基层每平方米材料用量:水泥:0.0267吨;风化砂:0.4038立方。
工地材料平均价格:水泥:240.00元/吨;石灰:105.00元/吨;粘土:8.00元/立方;砂:10.00元/立方;风化砂:8.00元/立方。
水泥灰土稳定砂底基层每平方米材料造价:
0.0231×240.00+0.0208×105.00+0.1088×8.00+0.2696×10.00=11.29(元/平方米)
水泥稳定风化砂底基层每平方米材料造价:
0.0267×240.00+0.4038×8.00=9.64(元/平方米)
两种结构层每平方米材料差价:
11.29-9.64=1.65(元/平方米)
二合同段基层、底基层的工程量分别为164.45千平方米和176.98千平方米,可节省投资50多万元。
从以上三方面的比较可以看出,水泥稳定风化砂结构其经济效益显著。
五、结束语
通过以上分析比较,结合施工经验,总结出了水泥稳定风化砂结构具有以下优点:
1.水稳性好。一旦上部油层有局部渗水现象,其结构层强度不会因遇水潮湿而降低。而水泥灰土稳定砂结构层,遇水潮湿后其强度会逐渐降低,形成局部油层缝隙挤浆,进而形成下沉、破坏现象。已建成通车的东(营)红(花埠)公路沂水段,有许多路段的油层毁坏,就是由此原因而造成的。
2.该结构层施工工艺简单,易操作,减少了拌合工序,且容易控制施工质量。
【关键词】市政道路;水泥稳定碎石;施工
【中图分类号】U416.214 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158(2013)01―0244-02
市政道路是城市中的最主要的道路,它是连接城市内部各地区的重要环节,如果没有市政道路,市民的生活就得不到切实的保障,城市的经济活动就无法正常有序地开展。因此,采用好的筑路方式对市政道路有着十分重要的影响,对市民的生活更是影响深远。
一、水泥稳定碎石基层的技术特点
水泥稳定碎石基层施工工艺是建造道路的重要工艺,其通常是以级配较高的碎石为施工骨料,采用一定数量的胶凝材料和足够的灰浆体积进行充填骨料空隙,依照嵌挤原理将混合料摊铺压实形成公路基层结构的施工工艺。
这种施工工艺通常使用的材料为碎石粒料、粉煤灰、水泥等,然后对其进行充分的混合搅拌,然后再摊铺、压实,从而形成密实性高强度的板体结构。在铺设道路时,将其与水泥结合在一起,此时水泥就会与该混合物进行化学反应,并且在碎石之间形成嵌挤锁结作用,从而形成了抗渗度和抗冻性较好的半刚性基层。这种结构经过钙化非常结实,即使连水分的不断侵蚀都不怕。
在使用水泥稳定碎石基层施工工艺筑路时,在合理的范围内,当水泥含量增多的时候,泥稳定碎石的强度越高,稳定性越好。施工人员可以结合道路的需要通过调节原料和碎石间隙的方法来调节道路的抗压强度,以便于适应不同等级道路以及不同路面结构层位对材料的强度要求。
采用水泥稳定碎石基层施工工艺铺设的市政路面的承载力会更高且稳定性更久,同时具有良好的抗水性和耐冻性、施工工期短、使用寿命更长,从而更好地维持市民生活需要。
二、水泥稳定碎石基层容易出现的问题
虽然水泥稳定碎石基层施工工艺比普通的筑路工艺要好上很多,但是它仍然存在着很多的问题,主要表现为:
(一)水泥稳定碎石基层会出现裂缝
水泥稳定碎石基层会出现裂缝,这是因为施工初期的强度较高以及水泥的水化作用发出的热量,使得该结构出现干缩和温缩的裂缝。更坏的是,当后期铺设完沥青时,这些裂缝则会反射至沥青路面,产生反射裂缝,这就使沥青路面同样也出现了裂缝,造成了或大或小的破坏,从而影响道路的使用寿命和稳定性,对市民生活和经济活动非常不利。
(二)水泥稳定碎石基层平整度很难把握
水泥稳定碎石基层的主要原材料为碎石,碎石本身都是或大或小的且石体都非常小非常不稳定。当碎石的级配不符合要求,并且有时还有超大粒径碎石存在时,就会导致铺设路面时很难将其铺放平整。不仅如此,当碎石中含有杂物时以及其他不利施工的有害物质时,碎石就不能很好的和水泥等胶凝材料混合。当这些石料和超大粒径碎石在重力作用下分类聚集产生离析时。就会影响水泥稳定碎石表面的平整度,进而引起路面不平整的情况发生。
除此之外,水泥稳定碎石混合料的摊铺厚度对于公路路面平整度的影响也是非常大的,如果基层施工中混合料含水量与级配比率变化过大,造成与基层压实系数落差过大。最终致使混合材料厚薄不均,造成路面的不平整,不但影响道路的美观度,更对市民生活带来不便。
(三)水泥稳定碎石基层的强度不够
道路的强度关系到其承载力和使用寿命,很多普通工艺建造的道路都存在着道路强度不够的问题,严重影响道路的寿命。而水泥稳定碎石基层也存在这一问题。有些水泥稳定碎石基层出现强度不足的原因是基层样芯质量不达标,无法满足需要。而当混合料级配不合理以及水泥灰剂量或细颗粒偏小时都会导致水泥稳定碎石基层的强度不够,进而影响道路的承载力和使用寿命。
三、完善水泥稳定碎石基层施工工艺方法探讨
如果采用水泥稳定碎石基层工艺建造市政道路的话,就需要对该工艺进行完善以此来保证市政道路的质量,具体说来,可以做到以下几点:
(一)做好规划,制定科学严谨的施工方案
施工方案对施工具有重要的指导意义。因此,施工单位应该制定科学严谨的施工方案,以此使工程有明确的施工目标和进度,进而从整体把握工程质量和预算,进而保证工程又好又快地完成。
(二)避免基层裂缝的出现,全方位预防裂缝现象产生
为了避免水泥稳定碎石基层出现裂缝,应该在前期做好配合比设计,严格控制水泥用量,并要严格控制水泥的质量,以保证其能够符合工程要求。此外,还应该严格控制基层的含水量。在施工时,应根据天气情况适当增加或减少拌和用水量,防止基层因混合料内部发生水化作用和水分的过分蒸发引起表面的干缩性裂缝现象。
不仅如此,当基层出现裂缝时,还应该掌握如何补救的措施,要先将较大的裂缝切缝,然后填灌沥青胶。而对较小的裂缝则可以直接铺上土工布。区别对待,使裂缝问题得到很好地治理,进而保证道路质量。
(三)加大对原材料的选择力度,加强对基层设计质量的控制
俗话说,好的开始是成功的一半。因此,想要保证道路质量就要对选择原材料更加严格,避免不合格的原料造成工程质量下降的情况出现。要对碎石集料的粒径大小、压碎值、清洁度以及耐压强度有严格的限制,保证碎石可以与水泥更好地结合,并且保证碎石大小不会相差太大,从而保证路面平整。
此外,施工人员要根据公路垫层与面层结构的性质特点,预测路面基层的平整度、承载力等技术参数,来制定相应的施工方案、确定施工细节并合理配置与选择相关施工材料,从而保证道路工程更好地开展下去,保证道路质量。
(四)全面控制工程施工,保证基层的强度
水泥稳定碎石基层的强度关系到道路的质量和寿命,关系到其是否可以承载很强的力度,保证城市经济活动的良好运行以及市民生活的稳定。因此,应该全面控制工程施工,保证基层的强度。具体说来应该对施工的原材料和施工过程以及道路的养护进行全面的控制。
在对混合原料进行拌和时应该严格按照合理的配比度和含水量进行,从而使原料能够满足筑路的需要,提高水稳碎石的强度和稳定性。而在施工过程中,应该严格按照施工程序进行施工,要严格控制混合料松铺的均匀性,及时找补低洼凸出部位,处理接缝问题,保障基层结构的平整度和压实度。
道路初步建成时,要把养护工作落到实处,使道路的质量和承载力达到最大化,进而保证城市可以良好地运转。
(五)要科学合理地对工程进行养护
在施工过程中以及施工完成后一定要对工程进行养护,以此保障水泥稳定碎石基层设计强度。一般情况下,按照水泥稳定碎石层施工进度及不同层问的特点确定养护方式。要积极做好养护基础准备工作,要根据水泥稳定碎石基层施工现场的需求来确定养护方法并要积极应对养护中所需水源的来源等进行准备,从而确保原材料地良好供应。不仅如此,在施工期间要严格限制人员进入,从而保证工程质量。
结论:随着经济的不断发展,交通运输量日益增多,使得道路需要承载的重量越来越大。因此,采用更为有效的道路铺设工艺对城市发展和保证人民生活水平有着重要的作用。如今,水泥稳定碎石基层已被广泛应用,这在很大程度上提高了市政道路的质量和美观程度。但是,泥稳定碎石基层工艺仍旧存在着很多不足之处。因此,施工单位应该在施工过程中注重引进新技术、新材料以及新设备,充分,总结出现问题的原因,并找出相应的对策。只有这样,才能有效保证工程质量,保证市政道路可以更好地为市民服务。
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【关键词】水泥稳定;砂砾基层;注意事项
水泥稳定砂砾基层做为沥青面层的主要承重层有很多优点,但在施工过程中还应层层把关,严格要求,防止出现原材料不合格、配合比不准确、拌和不均匀、摊铺不平整、集料离析、碾压不密实,接缝不平整等质量问题,避免形成起皮、松散、裂缝、弹簧、翻浆、强度不合格等质量缺陷。下面就以笔者在工作中所总结的经验来谈谈施工过程中控制水泥稳定砂砾基层工程质量应注意的一些事项。
1 基层混合料配合比的组成设计
在进行基层混合料配合比组成设计过程中,其设计应符合《公路路面基层施工技术规范》(JTJ034-2000)的有关规定,要保证使用在配合比中的原材料都是合格的,要满足设计要求,抗裂性最优且便于施工,无机结合料剂量合理,集料的级配应以集料数量达到靠拢而不紧密为原则,其空隙让无机结合料填充,形成各自发挥优势的稳定结构。使基层混合料达到强度要求,具有较小的温缩和干缩系数,施工和易性好。
这在基层混合料原材料的准备上应注意以下问题:
1.1 砂砾
砂跞土的矿物成份对无机结合料稳定土性质具有重要的影响。一般规定土的液限不大于40,塑性指数不大于20。级配良好的土用于无机结合料时,既可节约无机结合料又可取得满意的效果。水泥稳定土用作基层时最大粒径不超过31.5mm。混合料中碎石和砾石的压碎值高速公路和一级公路不大于30%,二级及二级以下公路不大于35%,硫酸盐含量超过0.25%的土,不能用作水泥稳定基层料。水泥稳定基层施工前,应取所定料场中有代表性的土样按《公路土工试验规程》(JTGE40-2007)进行颗粒分析、液塑限、相对密度、击实试验、压碎值、有机质含量和硫酸盐含量试验。
1.2 水泥
水泥的矿物成份和分散度对其稳定效果具有明显的影响。对同一种土硅酸盐水泥要比铝酸盐水泥的稳定效果好。选用水泥时应选用水泥初凝时间1h以上和终凝时间较长(6h以上)的水泥。不应使用早强水泥和快硬水泥。宜采用32.5级低标号水泥,进入工地后试验室对其做水泥物理力学性能检验。
1.3 水
凡是饮用水(含牲畜饮用水)均可用于水泥稳定土的拌制。但来自可疑水源的水取样后应按《公路工程水质分析操作规程》(JTJ056―84)的要求做工程水质分析,合格后方可使用。
2 水泥稳定砂砾基层混合料的拌和质量
水泥稳定砂砾的拌和厂不应离施工路段太远,且采用集中厂拌法为宜。拌和机应与摊铺机的生产能力相匹配。稳定土拌和机安装完成后,在正式拌和之前,应对设备进行调试,首先要进行骨料秤和水泥秤的校准,确定在允许误差范围之内后再开始试拌,试拌过程中首先要对当天要用的骨料的含水量进行测定,及时调整生产配合比,拌和过程中每隔半小时测定一次含水量和水泥剂量,对含水量的控制考虑到温度和运输影响,提高0.5%-1%,通过筛分及时调整配合比,保证混合料级配满足规范要求。
3 混合料的运输
混合料拌和好后,在较短的时间内运到摊铺现场,混合料运输时,车辆应装载均匀,能够尽快的将混合料运送至铺筑路段现场,为摊铺、碾压节约时间。以减少水分损失。拌和好的混合料运输采用大吨位自卸翻斗车,运输车的数量根据拌和能力、运距、道路状况、摊铺能力等因素综合确定,使摊铺作业连续进行。装料时,要求车辆时刻移动,保证混合料在装车时不致产生离析。卸料时自卸汽车挂空档,靠摊铺机推动前进。
4 基层混合料的摊铺
综合考虑拌和站的生产能力,混合料的运输能力等因素确定摊铺机的速度,并根据摊铺的速度、厚度和宽度等因素综合考虑,确定摊铺机夯锤频率,保证碾压前摊铺的混合料有一定的密实度并根据摊铺厚度、混合料类型及现场测量结果,确定松铺系数,并检测路面横坡情况,据此调整摊铺机横坡仪,保证基层横坡度达到设计要求。摊铺后随时拣除土块和超尺寸颗粒,消除集料的离析现象,特别要注意铲除局部粗集料“窝”,并用新拌制的混合料填平。
5 基层混合料的碾压成型
水泥稳定土的结构层应用12T以上的压路机碾压,用12-15T的压路机碾压时每层的厚度不超过15;用18-20T的三轮压路机碾压时每层的厚度不超过20cm。稳定土整形后应先用轻型压路机碾压1-2遍,然后再用重型振动压路机碾压,压路机碾压时轮迹应重叠1/2轮宽。目前,压路机械较为先进,品种齐全,除正确使用压路机外,必须注意压实方法。根据该路结构层的设计现总结如下:
5.1 碾压顺序及具体要求
初压:YZ14振动式压路机进行静压一遍,然后弱振一遍;
复压:YZ14振动式压路机强振两遍;
终压:YZ14压路机进行静压一遍,用来消除轮迹及光面;
碾压速度要求:初压1.5km/h,复压2km/h,终压2.5km/h;
碾压段落长度宜为30-50米,防止表面风干。
5.2 碾压时应遵循先轻后重,先慢后快的原则
直线段,由两侧路肩向路中心碾压,即先边后中;平曲路段,由内侧路肩向外侧路肩进行碾压。开始碾压时边部留下30cm不压,待内侧已压实后,再将其压实,以免边部混合料横向推移。
5.3 在碾压过程中,为保证每个碾压段接头的平整度,压路机碾压方式要求缓慢均匀碾压,碾压折回随摊铺方向呈阶梯形状,避免在同一横断面折回。碾压过程中,出现“弹簧”、松散、起皮等现象时,及时进行人工处理,如翻开重新拌和、加适量的水泥等,使其达到质量要求。
5.4 在压实过程中,压路机慢起动,空档停车,起动后起振,停车前停振,禁止压路机在碾压路段调头和急刹车,严禁压路机在原地振动,以保证结构层稳定和表面平整度。
5.5 从加水、拌和、运输、摊铺、整形、碾压不得超过水泥的终凝时间。
6 接缝施工
6.1 横向接缝
施工中尽量减少横向接缝的设置,施工段落尽量控制在两桥之间。作业施工结束必须设置时,尽量做到横向接缝在一条直线上且控制与路线走向垂直;摊铺接近结束时,适当打高摊铺机控制标尺。碾压前人工对接头部分进行修理平整,碾压结束后用三米直尺反复量测将斜坡和松散部分切除。
6.2 纵向接缝
摊铺机纵向铺筑的混合料留下20-30cm不碾压,严禁人为踩踏,作为摊铺机后铺的基准面,并与前铺面重叠5cm以上,并跨缝碾压,直至把纵缝压平压实,消除缝迹。
7 养生及交通管制
7.1 每一段碾压完成并经压实度检查合格后,应立即开始养生。养生宜采用草袋、麻布、铺砂和塑料薄膜洒水覆盖,碾压(下转第322页)(上接第319页)完的基层待混合料终凝后,即可用塑料薄膜全面覆盖养生,减少水分蒸发,保持基层表面始终处于湿润状态,养生期为7天。
7.2 覆盖养生时,如基层表面水分蒸发严重,表面干燥立即洒水湿润。
7.3 为防止风力将塑料薄膜掀起,用砂砾土在其上布置网格进行盖压。
7.4 养生期间,除洒水车外应封闭交通,在采用覆盖措施的稳定土层上,不能封闭交通时,应限制重车通行,还应设置限速带,其它车辆的车速不超过30Km/h。养生结束后应及时铺筑油面,防止干缩裂缝,同时免遭施工车辆的破坏。
8 结语
在公路路面工程中选择一种合适的基层类型它不但可以提高油面的承载能力,而且还可以延长路面的使用寿命,水泥稳定砂砾依它自身独特的优点,已广泛的被使用在基层中。但是在施工过程中,还是应认真做好施工工序的每一步,使铺筑的基层达到最佳状态,各项指标都满足规范要求。本文只是自己在工程实践中总结的一点经验,供同行们参考。
关键词:水泥稳定碎石 基层 施工质量
Abstract: cement stabilized crushed stone in the road surface structure is used as the base, with its strong integrity, high bearing capacity, high rigidity, better water stability is widely used in highway pavement, this paper describes some of the key points and methods of construction quality control of cement stabilized macadam.
Keywords: the construction of cement stabilized macadam base
中图分类号: U213.1 文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2013)
一、原材料的质量控制
1、碎石质量要求
水泥稳定碎石基层的强度主要是依靠碎石本身的强度、石料的嵌挤锁结作用和水泥材料的稳定胶结作用而形成的。根据《公路规范》要求:水泥稳定碎石单个颗粒的最大粒径不应超过37.5mm;而碎石强度以集料压碎值表示,一般不得大于30%。碎石的外观(针片状含量):碎石采购时应选取具有棱角且近于立方体,碎石料中扁平细长的颗粒含量不得大于15%。
2、水泥的品种及规范要求
由于不同类型的水泥具有不同的干缩性,经多次对各种水泥使用效果比较,其中道路用普通硅酸盐水泥干缩性较矿渣水泥干缩性小,因此,选用干缩性小的水泥,可在一定程度上降低裂缝的机率
《公路路面基层施工技术规范》JTJ034-2000版(以下简称《公路规范》,主要要求水泥稳定碎石基层用的水泥初凝时间在3h以上,终凝时间在6h以上。其他水泥指标与普通混凝土相同。
3、石屑
通过筛分设备最小筛孔的集料,一般为0mm—5mm,其作用是作为碎石间填充材料,以保证达到水泥稳定碎石基层要求的密实度和强度。
《公路规范》要求石料中粒径小于0.075mm的颗粒含量不应超过7%。
二、集料级配的控制
水泥稳定碎石基层混合料中集料级配的好坏不但对基层强度有影响,而且对其他的路用性能也有影响。从理论上来说,介于规范级配范围上下限内的级配曲线有许多条。一般情况下,在水泥剂量、石料的强度、石料形状等满足相应规范要求的前提下,根据这些级配曲线配置的混合料7d抗压强度大都符合要求。但各个级配混合料的抗裂性能和抗冲刷性能却有较大的差异。近些年来,实践证明,对于用水泥稳定碎石这类半刚性材料作基层的道路,在使用中发生破坏的原因,除了极少数是为因抗压强度不足引起的以外,大多是由于其收缩性大或抗冲刷能力不足所致。虽然规范中对水泥碎石基层材料的抗收缩性能、抗冲刷性能没有明确的要求,但是在配合比设计中应该有所考虑。
在实际使用中,如果同时要求水泥碎石基层材料的抗压强度、抗裂性和抗冲刷性都达到最好的状态非常困难,因此所选用的配合比应该是在充分考虑道路沿线地质、水文、气候以及施工难易程度的条件下,抗压强度、抗裂性和抗冲刷性之间的一种平衡
实践证明,用同一剂量的水泥稳定级配良好的碎石,其强度和耐久性要比用级配不好的碎石的强度和耐久性高。为保证颗粒组成合理密度,在施工期间应在现场设专人负责随机抽样检测石料级配,若发现不符合上述要求时,及时通知拌合站调整级配,使其符合级配标准。
三、混合料含水量的控制
实际施工中,拌合物施工含水量应比试验最佳含水量高0.5%-1.0%即可,如含水量过低(小于最佳含水量2%),混合料难以成型,压实度达不到设计要求,钻芯取样松散,板结性差,其强度达不到设计要求。如含水量偏高,水泥水化后剩余水分会因蒸发而引起水稳层自然收缩,产生裂缝。混合料的含水量与气温有着密切的关系,气温在5~10℃时,以设计含水量为准;气温在10~20℃时,含水量应加大2%~3%;气温在20℃以上时,含水量应加大3%~5%,随着气温的变化应及时调整混合料的含水量。此外影响拌合料含水量的因素还很多,施工过程中必须做到勤测,在动态中找到平衡。
四、混合料运输与摊铺的控制
为了节省倒车、拌合料摊铺时间,一般采用15t以上的自卸汽车运输较好,并要求车况良好,每天上班前应对车辆进行常规检查,排除故障,防止装满料后不能卸车,时间太长,引起水泥稳定级配碎石混合料凝固而造成浪费。同时应用篷布覆盖,一方面减少运输途中的洒漏,污染路面;另一方面,减少运输途中的水分蒸发。
混合料摊铺前应将下承层充分洒水湿润,干燥的下承层会吸收混合料下部的水分,使得混合料底层难以压实成型。
沥青摊铺机摊铺水泥稳定碎石混合料时,应将螺旋布料器进行调整,宜将布料器定位在高位,以适应厚层摊铺的要求。布料器中部采用大叶片,边部采用小叶片,以使摊铺过程中布料器内各处料位一致。
在摊铺过程中偶尔出现离析现象时,应及时调整布料器内料位等方面,通过摊铺机解决离析现象,而不宜采用人工挖补。
五、混合料的碾压控制
碾压的顺序应为:静压一振压一再静压。因为摊铺机摊铺虚铺厚度较厚,碾压时容易壅包,故碾压时应成锯齿状,不能在同一直线上压齐,同时碾压时,应重叠1/2轮宽,后轮必须超过两段的接缝处,稳压阶段行走速度应控制在1.5km/h-1.70km/h,压实阶段速度应在2.0km/h-2.5km/h,细压阶段压路机行走的速度应控制在2.5km/h。起步和制动应做到慢速度起动、慢速刹车杜绝快速起动及急刹车现象。
在碾压过程中,若发现局部蛮包,应用人工或平地机刮平处理后再继续碾压,碾压全过程应控制在45min内完成。若碾压时间超过45min,则应增加压路机台数。碾压完成规定的遍数后,应及时检测压实度,如果压实度没有达到规范要求,则应继续碾压,但碾压时间与前面拌和、碾压时间之和不能超过水泥的终凝时间。
六、养生及交通管制
1、每一段碾压完成并经压实度检查合格后,应立即开始养生;
2、养生方法:应将麻袋事前湿润,然后人工覆盖在碾压完成的基层顶面。每天适当时间用洒水车洒水,在15天内始终保持麻袋处于湿润状态。不得用湿粘土、塑料薄膜或塑料编制物覆盖。上一层路面结构施工前方可移走覆盖物,期间应定期洒水。养生结束后,必须将覆盖物清除干净;
3、用洒水车洒水时,洒水车的喷头用喷雾式,不得用高压式胶管,以免破坏基层结构,每天洒水次数应视气候而定,整个养生期间应始终保持养生覆盖物表面湿润;
4、安排专人经常翻开麻袋片检查水稳基层表面潮湿状态、洒水的均匀性,根据天气情况随时调整洒水遍数。同时认真观察裂缝产生情况,并做好记录和标记。
5、基层养生期不应少于15天,养生期内洒水车必须在另外一侧车道上行驶。
6、在养生期间应封闭交通,严禁一切车辆通行;
7、养生结束后宜尽早做下封层,,尽早铺筑面呈,未铺筑面层的路段不宜开放交通。
有了上述的各种控制再加上有序的施工组织就可以将水泥稳定碎石的缺点减少到最少,从而发挥它的优点。
七、结语
对于重型交通道路结构的承重层,从目前发展趋势来看,水泥稳定级配碎石是首选材料,许多高等级公路用这种材料作为路面基层。通过施工过程不断地摸索,不断地总结经验教训,积累更多的资料,使水泥稳定级配碎石作为高等级公路基层材料充分地发挥优势。
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关键词:水泥稳定粒料;无侧限饱水抗压强度;压实度;材料级配
水泥稳定粒料以其良好的力学性能和稳定性及抗冻性等优点,被广泛用于修建等级较高的公路、城市道路路面的基层或底基层。宜昌市一些主干道的基层或底基层也多数采用水泥稳定粒料结构层。下面以我公司承建的宜昌市体育场路延伸段市政工程水泥稳定粒料基层的施工为例,来探讨一下水泥稳定粒料的施工与试验检测。
1工程概况
宜昌市体育场路延伸段市政工程是2007年宜昌市的一项重点工程,起点为绿萝路,终点为西陵二路,道路全长574.3m。道路横断面形式为:3.5m人行道+1.5m绿化带+15m车行道+1.5m绿化带+3.5m人行道,双向四车道。道路结构层从下往上依次为:20cm厚3%水泥稳定层+20cm厚4%水泥稳定层+20cm厚5%水泥稳定层+7.5cm厚AC-20C沥青砼下面层+4.5cm厚AC-13C改性沥青砼上面层。
2水稳层配合比设计
2.1原材料选用
水泥作为唯一的稳定剂,其质量十分重要。施工应选用终凝时间较长(宜在6h以上)、强度等级为32.5Mpa的水泥。为使稳定碎石有足够的时间进行拌和、运输、摊铺、碾压,不应使用快凝水泥、早强水泥以及受潮变质水泥,使用前必须对水泥进行复试。本工程使用的当阳城堡水泥厂生产的32.5Mpa强度等级的普通硅酸盐水泥。
集料采用3种单粒级经经混合组合成连续级配,其中1#料为10~25mm碎石、2#料为5~10mm碎石、3#料为0~5mm碎石。
混合料拌合用水采用自来水。
2.2混合料组成设计
①因为设计图纸已确定水泥剂量为3%、4%和5%,试验室只能对3种集料的比例进行调整、试配、筛分,最终确定一组符合规定组成范围的掺配比例。试验室初步拟定了3种方案,具体掺配比例见表1。
然后将3种集料按拟定的比例混合,分别进行筛分,筛分结果见表2。
根据筛分结果分析,只有方案C的级配曲线落在标准级配范围内,所以最终确定原材料中各种规格碎石的用量比例为:1#料:2#料:3#料=40:25:35(%)。
②将配好的集料分别掺入3%、4%、5%的水泥,形成3个样品,分别对每个样品进行击实试验(求出最佳含水量和最大干密度)和无侧限抗压强度试验(7天饱水抗压强度),试验结果如表3。
通过上表我们可以看到3%、4%、5%水泥含量的所有试件7天饱水平均抗压强度均达到设计要求,且随着水泥含量的提高,强度富余值越大。由此可见,水泥含量对水泥稳定粒料基层的强度起着至关重要的作用。
3混合料的拌和、摊铺、碾压、养生
混合料的拌和、摊铺、碾压、检测、养生的工艺流程如图1所示。
3.1混合料的拌和
根据技术规范要求,混合料采取集中搅拌站拌制。拌和过程中各种材料严格计量,严格按试验确定的配合比进行。特别应严格控制水泥剂量,水泥剂量过少,不能保证基层施工质量;过多则容易引起基层表面裂纹增多且不经济。实际水泥剂量可比室内试验的水泥剂量增加0.5%(考虑现场与室内试验的条件差),混合料采用强力式搅拌机拌和,拌和时间不少于60s,拌和过程中还应重视含水量的影响,考虑混合料在运输、摊铺、碾压过程中的水分损失,拌和含水量应根据原材料含水量、天气、现场施工经验进行稍微调整。
3.2混合料的运输、摊铺
①运输。混合料宜采用大吨位车辆运输,并尽量缩短运距,修建好运输通道,减少中途停车及颠簸,避免混合料凝固或离析,并根据天气情况考虑做好防止水分丧失的措施。总之,应作好施工组织安排,做到随拌随铺。
②摊铺。混合料摊铺前应对土基的高程、宽度、横坡进行全面检查,对于不合格的要坚决处理。摊铺前应对土基进行全面清理,确保土基干净。
摊铺前应准确进行施工放样,按每幅摊铺宽度准确放出轴线及高程,内外侧直线段每20米各放一个桩,曲线段每10m各放一个桩,桩上用红油漆划出压实后的基层高程。
为确保摊铺的质量和减少接缝,基层采用摊铺机摊铺混合料。现场试验人员应随时检查运至现场的混合料的配比及含水量,并及时将情况反馈到拌和站。通过试验段确定虚铺系数,摊铺时要严格控制虚铺系数,随时检查松铺厚度,如与试验数据不符,要及时进行调整。同时摊铺机两边各派一人消除粗细集料分离现象,如果发现粗集料成窝应予铲除,并用新拌和的混合料填补。采用人工填补时,不能扬铲。此项工作必须在碾压前完成,严禁薄层找平。
接缝:本工程为双向四车道,在施工过程中为尽量减少纵向接缝,按道路中心线划分为左右两幅进行摊铺。在摊铺过程中若因故中断时间较长,应设置横向接缝。对横向接缝,人工将末段含水量合适的混合料弄整齐,紧靠混合料放两根方木,方木的高度与混合料的压实厚度相同,整平紧靠方木的混合料,碾压密度。重新摊铺混合料前,将方木取出,将下承层顶面清扫干净。施工纵向接缝必须垂直,严禁斜接,纵向接缝处理方法同横向接缝。养生结束后,在摊铺另一幅之前拆除支撑木。
③压实。本工程共安排18t轮胎压路机二台、40t振动压路机二台。先用轮胎压路机初压一遍,基本整平,再用振动压路机碾压两遍(带振),最后用轮胎压路机碾压一遍。静压速度为1.5km/h,振压速度2km/h,碾压时轮迹重叠不小于1/2轮宽。遵循先轻后重、先两边后中间的原则,严禁在已完成或还在碾压的路段上“调头”和“急刹车”。
④养生。每段碾压完成并经压实度检查合格后应立即开始养生,养生采取覆盖洒水湿养,洒水要均匀、充足,确保养生期间水泥稳定混合料始终保持湿润。养生期不少于7天。
⑤检测试验。对水泥稳定粒料混合料的质量检测从两个方面控制:压实度检测和无侧限饱水抗压强度检测。
压实度:采用灌砂试验法,根据规范要求,每1000m2检测3个点。为了配合现场指导施工,采用酒精燃烧法测出混合料的含水量,现场计算压实度,判断是否达到标准。如不合格,则立即要求压实机械继续碾压,直到满足要求为止。
无侧限饱和抗压强度:在混合料运到施工现场后随机取样,然后送至试验室成型试件。试件在标准养护条件下养护6天,饱水1天后进行试压检测无侧限抗压强度。
为了更好的控制混合料的配合比及拌和情况,还需做水泥剂量测定(EDTA滴定法),判断水泥剂量是否达标或者搅拌是否均匀,以此来调整配合比和拌和时间,这样才能确保基层的施工质量。
4结语
通过对宜昌市体育场路延伸段市政工程水泥稳定碎石基层的施工经验,总结出以下几点说明:
①对水泥稳定层的施工一定要控制原材料的质量及混合料的组成设计、拌和、运输、摊铺、养生、试验检测等环节,合理组织施工,强化管理,才能确保工程质量,满足规范的要求。宜昌市体育场路延伸段市政工程还被评为湖北省优质工程。
②进行水泥稳定粒料基层设计时,建议设计单位只须提供混合料中水泥剂量的范围或者饱水抗压强度要求,具体水泥剂量由施工单位通过试验确定,而不必两者都进行限定,以免造成因水泥剂量偏高导致资源浪费,或者因水泥剂量偏低出现强度不满足要求的情况。
关键词:水泥稳定碎石基层;全厚式;摊铺施工工艺;高速公路;道路工程建设 文献标识码:A
中图分类号:U416 文章编号:1009-2374(2016)22-0106-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2016.22.052
20世界70年代中期开始,水泥稳定材料作基层开始广泛使用,其凭借优良的性能,得以在道路建设中广泛应用。半刚性基层中,水泥稳定碎石基层是其重要形式之一,因其厚度范围在25~36cm之间,各方面技术、器械等不成熟条件,铺筑时分为摊铺及碾压两层进行。在实际施工过程中,存在整体性较差、施工工期相对较长、基层容易出现早期损伤等诸多问题。科学技术的不断完善、发展,让水泥稳定碎石基层全厚式一次摊铺碾压得以实现。此次根据我公司某项目实验路段,采用相应技术、器械,对施工过程及质量等情况进行记录。
1 材料选择
原材料的选用,我们选择P・C32.5级的硅盐酸水泥,在选择水泥时,需要注意筛选不符合使用条件的水泥,如快硬水泥、变质水泥等。在投入使用前需对材料细度、安定性等各项情况进行试验,确保各项指标满足使用规范要求。采用洁净淡水、饮用水等用作水泥稳定碎石混合料的配合比设计和施工,并对水泥中硅盐酸含量、含盐量、pH值进行实测,对各项实测结果指标确保均满足相关要求后方可使用。水泥稳定碎石基层级配范围如表1所示。
2 施工工艺
2.1 施工准备
根据施工需求,需配备相应需求器械,且满足每日每项工作正常不间断的施工要求及总工期要求,如拌合、运输、摊铺、压实机械、自卸汽车、洒水车等。水泥稳定碎石下承层应符合相关规范规定要求,表面坚实平整,各项指标需符合设计。根据不同碾压工艺的实验长度,应在全厚式抗裂型水泥稳定碎石基层铺筑前,选择除两端外三个横断面,每个横断面均等设5个测试点并测出标高,侧标高应在基层摊铺前进行。为加强底基层与基层黏合度,对作业表面进行清除、洒水湿润并对底基层表面进行洒水等,且注意底基层进行此项时需保证在摊铺基层之前。
2.2 混合料的生产与拌合
在混合料的拌合与生产中,依照相关规定严格控制,确保水泥用量、含水量等各项指标均符合规定。为确保材料规范要求,拌和前取适量混合料进行筛分及各项实验。根据施工当天现场情况、燃烧法测定的碎石含水量等各项情况,控制摊铺碾压时含水量为最佳含水量及水泥用量在计量范围内。
所用设备调试完成后,确保设备正常运行及计量的准确性后,正式拌制至材料含水率满足规定要求。根据材料颗粒组成产生的变化,重新调试设备,确保拌和机与摊铺机匹配。确保集料最大粒径与级配符合使用连续级配要求。加料顺序应严格按照二分之一碎石、砂、水泥、二分之一碎石进行,拌和前应注意外加水与天然含水量总和大于等于最佳含水量,确保级配碎石能在接近最佳含水量下碾压。搅拌时加水量与室内振动击实获得的最佳含水率比例根据气温高低可适当调整,潮湿天气超过最佳含水量的0.5%~1%,干燥天可超过最佳含水量的1%~2%,峰值为2%。每1~2小时,抽取搅拌后,出料时的样品进行一次检查,确保符合设计的配合比,高温作业时,根据天气含水量需及时调整。延迟时间实验,对拌制水泥稳定碎石展开实验,确保混合料存放时间等,加水搅拌至碾压密实应在规定时间内完成。
2.3 混合料的摊铺
进行一次性全厚度摊铺时应注意的各种情况,如应控制每车卸料至结束时间在210秒;松铺系数、一次性铺筑厚度、松铺厚度三项指标分别为1.3cm、35cm、45.5cm;并安排专人负责对摊铺机两边接触器和基准线;作业面清理时,洒水在表面适当湿润,严禁有积水;摊铺前检查机械各部情况,确保传感器臂与导向控制线调整无误;根据设计要求,对厚度与高程进行严格把控保障其符合设定要求;在施工中进行联系摊铺时,应减少停机待料;在摊铺过程中为减少离析,螺旋布料器3/2应当埋入混合料中,并安排人员针对离析现象进行新拌混合料填补;平地机或人工整形在初平的路段上快速初压,暴露潜在不平整。
2.4 混合料的碾压
整形完成后用压路机在结构层全宽内进行碾压。压路机在碾压面上不允许猛打方向、急转弯,摊铺机后折返应成阶梯形。碾压长度分为30m、40m两种。稳压充分,振压不起浪、不推移。碾压完成后用灌砂法检测压实度。摊铺混合料时不宜中断,中断时间超过3小时,机械应离开混合料末端,避免出现纵向接缝。因摊铺厚度较大,在对摊铺边缘进行碾压时,易致边缘出现坍塌,影响碾压整体效果及平整度,在初次碾压时应稍微靠内进行。在碾压后检测合格后应立即采取保养措施,并定期洒水保持水分。
2.5 养护
根据相关养护要求,养护期不应少于7天,并在养护期内根据天气等各项因素情况,每天进行洒水养护,洒水次数根据具体情况而定。在规定养护期限内,基层提前达到设计要求时,可进行下一步工作。在期限内未达到设计要求,则延长养护时间。
3 施工质量控制和检测
施工中,进行各项试验,检测各项指标是否达标。为确保最佳含水量,采用压实度检查和钻芯取样核查双控,严格控制碾压过程,对碾压时间、碾压含水量等各项情况进行严格把控。压实度检测应达到规范要求,钻芯取样核查每200m进行一次。
4 结语
通过此次施工中,对各项施工环节、设计、工序、质量等各方的把控及详细的分析,整理出一套适用于大厚度水泥稳定碎石施工的质量控制要求和措施,对大厚度全幅水泥稳定碎石基层的施工具有一定的指导意义。
参考文献
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[2] 孟勇军,蒋允田,等.水泥稳定碎石基层全厚式摊铺
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