水泥稳定碎石混合料的设计与选材ppt课件

1、水泥稳定碎石半刚性基层概述 水泥稳定碎石混合料拌和站建站要求 水泥稳定碎石半刚性基层对材料的要求 振动成型法水泥稳定碎石混合料配合比设计 水泥稳定碎石混合料的生产与管理 水泥稳定碎石混合料的施工与质量控制,1.水泥稳定碎石半刚性基层概述,1.1特点 强度高、刚性大、稳定性好、工程造价较低、施工方便快速、广泛采用。 可以说，半刚性基层沥青路面在中国公路建设中具有重大的历史意义。但是， 几十年来，半刚性基层沥青路面路用性能并不是都获得了预期的效果，主要表现为存在收缩裂缝，当有水渗入后可能出现唧浆现象；当结构组合设计不合理或半刚性基层自身存在质量问题时，往往会发生结构性破坏,天津市市政（公路）工程研

2、究院,1.水泥稳定碎石半刚性基层概述,1.2一些现象 水泥剂量达到56以上，现在常用4%和5%； 施工后的基层表观密实、光滑（级配不良），事实上已成为水泥稳定碎石基层质量控制的重要标准； 工程中为达到设计强度指标及保证路面芯样完整，提高水泥剂量（非唯一方式）几乎成为最有效的手段； 现场芯样无侧限抗压强度往往远大于室内静压法成型试件强度的原因（室内成型方式与现场不匹配）； 现有压实设备下，无需对施工工艺严格控制也能达到较高的压实度（压实度超百现象普遍存在已被接受,天津市市政（公路）工程研究院,1.水泥稳定碎石半刚性基层概述,1.3存在的主要问题 以上问题的存在并不表明半刚性基层路用性能差，更不表

3、明半刚性材料不适宜作高等级路面的基层。但是，工程实践中出现的一些问题却反映出目前采用的半刚性基层混合料设计、评价指标及试验方法等方面尚需进一步研究并改进，例如： 规范对混合料路用性能要求相对简单 规范规定的混合料级配范围太宽 规范给定的混合料级配过细 现有设计方法造成水泥剂量过大 室内试件成型方式与现场碾压方式不匹配 压实标准偏低,天津市市政（公路）工程研究院,1.水泥稳定碎石半刚性基层概述,1.4解决方法 如上所述，水泥稳定碎石混合料出现早期破坏与室内成型方 式的不合理及标准单一导致水泥剂量过高、压实度标准偏低、级 配不良等有密切关系。为进一步提高路用性能，现实的措施是： 改进成型方式 确定

4、合理的级配范围 适当降低水泥剂量 提高压实度标准。 但最佳级配范围如何确定，水泥剂量降低多少，压实度标准 提高到什么程度，却需要以科学的方法去开发能够模拟现场压实 工况的室内试件成型方式并提出切实可行的施工控制标准,天津市市政（公路）工程研究院,1.水泥稳定碎石半刚性基层概述,1.4解决方法 众所周知，室内试验要准确、有效预测与控制现场施 工质量，应满足两个最基本的条件，首先要求试件成型方 式能够最大限度地模拟基层施工条件，使室内成果与基层 实际应用效果有可比性；其次要求各种性能评价指标切实 反映基层在其服务环境下的服务质量。缺少此条件，室内 控制与预测便无从谈起。 天津市市政工程研究院经过多

5、年的科研与施工服，总结 出一套具有抗裂性能的半刚性基层材料的设计采用振 动成型法的半刚性基层材料设计方法及相关的施工方法,天津市市政（公路）工程研究院,2.水泥稳定碎石混合料拌和站建站要求,2.1拌和设备要求 拌和设备生产能力不小于500t/h； 拌和缸必须采用双轴拌和，拌和轴长度不小于2m； 拌和机配料应准确，集料皮带秤、水和水泥用量计量装置均需经过计量部门检定合格后才能使用。 料斗数量不少于5个。 2.2场区规划 合理划分生产区、料场和生活区； 必须保证场区规模能够满足工程需要； 场区应根据需要设置纵坡和雨水排放措施； 场区规划应报监理工程师批准后实施,天津市市政（公路）工程研究院,2.水

6、泥稳定碎石混合料拌和站建站要求,2.3场区硬化 场区道路硬化 基层场站入口前30米内道路、场区内运料道路（包括装 载机自料堆至拌和机上料斗行走的道路）采用8%灰土处理 原地面20cm +16cm水泥稳定碎石结构，7d无侧限抗压强度 3.0Mpa。 基层料场硬化 基层料场硬化采用8%灰土处理原地面15-20cm，其上撒布 20cm同规格石料,天津市市政（公路）工程研究院,3.水泥稳定碎石半刚性基层对材料的要求,3.1碎石 本工程所用碎石是指石灰岩碎石； 上下基层单个颗粒的最大粒径均不应超过31.5mm（方孔筛），一律采用46种规格料配制，不得使用0mm30mm或0mm20mm的级配碎石料； 压碎

7、值不大于30%,0.075mm以下颗粒含量不大于5%； 有机质含量不应超过2%； 硫酸盐不应超过0.25%； 所用碎石粗细集料的粒径规格应符合表31的规定生产和使用。当生产的集料不符合表31规格要求，但确认与其他材料配合后的级配合乎表32级配范围要求时也可以使用,天津市市政（公路）工程研究院,3.水泥稳定碎石半刚性基层对材料的要求,表31 水泥稳定碎石混合料用集料规格,表32 水泥稳定碎石混合料级配表,天津市市政（公路）工程研究院,3.水泥稳定碎石半刚性基层对材料的要求,3.2水泥 水泥可选用普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥； 标号32.5或42.5散装水泥均可； 选用时应注

8、意初凝时间3h以上和终凝时间6h以上； 快硬、早强水泥以及受潮结块变质的水泥不得使用。 所选用水泥应满足表33的技术要求。 表33 水泥指标,3.3水 凡是饮用水均可用于水泥稳定碎石施工,天津市市政（公路）工程研究院,3.水泥稳定碎石半刚性基层对材料的要求,3.4材料堆放 各规格材料应整齐堆放，之间必须设置隔墙，隔墙高度不小于1.5米； 细料应在已硬化的场地上采用罩棚或苫盖措施，防止因雨淋造成的含水量变化不稳定现象； 水泥应采用监理工程师批准使用的材料建筑储料仓或其他防潮措施，以保证材料不被污染、雨淋或受潮； 料堆应设置标示牌，标明石料规格、种类、产地、收料人等内容； 拌和楼还应设有标明当日生

9、产配合比等相关技术信息数据的标志牌； 场区内无不合格材料，无多余或杂乱无章的堆积物,天津市市政（公路）工程研究院,3.水泥稳定碎石半刚性基层对材料的要求,天津市市政（公路）工程研究院,3.水泥稳定碎石半刚性基层对材料的要求,天津市市政（公路）工程研究院,4.振动成型法水泥稳定碎石混合料配合比设计,4.1振动成型方法 研究表明，合理的半刚性基层材料设计所用的成型方法必须能最大限度的模拟路面实际成型过程。具体成型方法已列入公路沥青路面设计规范（JTG D502006），在此不再赘述，所用成型设备见下图1,振动成型参数： 静面压力140kPa; 振动频率3355Hz; 振幅0 2.5mm; 振动压实

10、时间0 15min,图1 振动成型机,天津市市政（公路）工程研究院,4.振动成型法水泥稳定碎石混合料配合比设计,4.3级配设计 资料显示，相同水泥剂量下，级配良好的混合料其强度比级配不良的混合料要高的多。据此通过调整级配提高混合料强度应有较大的潜力。工程实践表明，规范确定级配范围相对较宽，强度满足要求但级配不同的水泥稳定碎石混合料其抗裂能力有很大差别。研究成果表明，接近规范中值及规范下限两种级配，混合料具有较高的强度及抗收缩特性。级配范围见表2、图2,表2 水泥稳定碎石混合料级配表,天津市市政（公路）工程研究院,4.振动成型法水泥稳定碎石混合料配合比设计,图2 水泥稳定碎石混合料级配图,天津市

11、市政（公路）工程研究院,4.振动成型法水泥稳定碎石混合料配合比设计,4.4最佳含水量和最大干密度的确定 按照设计集料级配的材料比例、最大干密度经验值，以及试件体积计算各种集料的重量并配料，每份混料重量约8kg左右（风干质量）；共配料45份备用。选择35个水泥剂量（一般为3%，4%，5%，6%，7%）分别进行振动击实和重型击实试验，确定不同水泥剂量下的最大干密度和最佳含水量。 4.5无侧限抗压强度试验 按规定压实度分别计算不同水泥剂量的试件应有的干密度。按最佳含水量和计算的干密度分别以振动成型法和静压法制备试件。试件在规定温度下保湿养生6d，浸水24h，按公路工程无机结合料稳定材料试验规程（JT

12、J057）进行无侧限抗压强度,天津市市政（公路）工程研究院,4.振动成型法水泥稳定碎石混合料配合比设计,4.6配合比的确定 按规定压实度（底基层97%、基层98%）分别计算不同水泥剂量的试件应有的干密度。按最佳含水量和计算得的干密度分别以振动击实法成型规定数量的试件。试件在规定温度下保湿养生6d，浸水24h，按规程（JTJ057）进行无侧限抗压强度试验。并计算试验结果的平均值和偏差系数，根据是否满足下面公式要求来确定最后配合比设计结果,天津市市政（公路）工程研究院,4.振动成型法水泥稳定碎石混合料配合比设计,4.7标准干密度的确定 由于目前采用振动击实试验设备进行配合比设计的施工单位较少，为便

13、于指导施工，对通过试验确定的配合比设计结果进行重型击实试验，计算最大干密度；并与振动击实法试件最大干密度进行比较，确定修正系数。以此修正系数乘以工地实验室重型击实法试件最大干密度可作为控制施工的标准干密度,公路路面基层施工技术规范（JTJ 0342000）标准要求见表3,表3 水泥稳定碎石混合料抗压强度标准,天津市市政（公路）工程研究院,5.水泥稳定碎石混合料的生产与管理,5.1水泥稳定碎石混合料生产设备介绍 水泥稳定碎石混合料生产设备的基本工作： 不同规格矿料的采集； 不同规格矿料的计量配合； 水和水泥的计量、混合料搅拌； 成品料的输出,5.水泥稳定碎石混合料的生产与管理,1)水泥稳定碎石混

14、合料生产设备总图1,天津市市政（公路）工程研究院,5.水泥稳定碎石混合料的生产与管理,2) 供料系统总图,天津市市政（公路）工程研究院,5.水泥稳定碎石混合料的生产与管理,3)拌和设备检查 （1）供料斗上口加装防大块料和草袋等进入的滤网，网格尺寸510倍本规格最大粒径尺寸。 （2）供水计量控制装置运转正常。 （3）水泥剂量计量装置运转正常。 （4）整机带料运转正常。 （5）储料斗是否安装了防离析措施,天津市市政（公路）工程研究院,5.水泥稳定碎石混合料的生产与管理,4) 集料的堆放与贮存l集料应堆放在坚硬、清洁的场地；l料场应有良好的排水结构，保证雨水不滞留在堆放场地；l堆放场地，尤其砂的堆放

15、场应设有雨棚或遮雨的蓬布；l不同规格的集料应用隔墙或料槽分隔开； 不正确的集料堆放会导致材料粗细颗粒的分离，导致集料的级配变化，从而严重影响搅拌设备的稳定生产和成品料组成的稳定性。 用推土机修筑料堆时应注意：l每层不宜超过1.2m厚；l推土机对集料的扰动应尽可能少；推土机不应在同一平面上将料堆推成槽状,天津市市政（公路）工程研究院,5.水泥稳定碎石混合料的生产与管理,5）集料的装卸技巧为减少装载机向冷料仓输送集料中出现的离析，应注意：l装载机应在料堆的全部高度和各个方向上进行采掘，以免由于料堆坍落而引起离析；l装载机取样时应垂直面向料堆材料流动的方向；l装载机取料时应使用大臂使铲斗向上滚卷，而

16、不要将铲斗插入很深而使铲斗穿入料堆向上翻转，以免对料堆产生很大的扰动；l装载机手应避免从料堆最底部取样，此处大都粗料较多，而含水量较大；l当发现粗细料离析时装载机手应将粗细料就地翻动混合后再装料，不应一斗粗料一斗细料地向冷料仓供料；l装载机手在向冷料仓装料时应仔细对准料仓防止发生混仓；l装载机手应及时向冷料仓加料，使其经常保持相对的满仓状态，不应等冷料仓内集料下降很多时才加料,天津市市政（公路）工程研究院,5.水泥稳定碎石混合料的生产与管理,6） 水泥的贮存、输送与管理1）水泥的贮存与输送 袋装供应，要设置高出地面50cm以上储料平台，并设置防雨顶棚，同时所用斗式提升机和水泥储罐均需防水； 散

17、装供应，需用经脱水的压缩空气输送至水泥储罐； 防止水泥受潮的影响，水泥罐应装备有破拱装置，用经脱水处理的干燥压缩空气进行破拱是一种效果良好的方法。2）水泥的质量管理 每批水泥进场时均应按国家规范对水泥的强度、凝结时间等特性进行取样分析，证明合格后方可进场堆放，并签发验收单,天津市市政（公路）工程研究院,5.水泥稳定碎石混合料的生产与管理,5.2生产过程中的控制（1）不同规格矿料的采集 不同规格矿料供料系统由带有闸门的砂石料斗、给料器和皮带输送机和皮带秤等组成。作用：分别存放不同规格矿料；按配比要求控制个规格矿料的用量。关键：需设置防止起拱装置和超粒径矿料混入，靠调速电机和料门控制流量,安装仓壁

18、振动器；料仓上部设置过滤筛网，尺寸亦不大于料仓出料口高度为宜；皮带秤一定要标定,天津市市政（公路）工程研究院,5.水泥稳定碎石混合料的生产与管理,2）矿料级配的设计 1）混合料关键筛孔控制： 0.075mm、4.75mm、9.5mm、公称最大粒径。 2）启动拌和机，按已确定的初配上料至各料仓出料稳定为止； 3）在集料皮带上取料：均匀的分成四段，分别截取试验用量，烘干后进行筛分试验，并计算矿料级配（提倡S型级配）； 4）矿料级配关键筛孔控制通过率应与设计级配相吻合,天津市市政（公路）工程研究院,5.水泥稳定碎石混合料的生产与管理,3）混合料质量控制 生产中，每个标段每天进行至少两次原材料筛分，及

19、时调整原材料比例，确保级配满足要求。 根据天气、运距及原材料含水量的变化，及时调节拌和楼加水量。因此要不间断进行含水量测定，及时监控混合料含水量。 不间断进行水泥剂量测定，及时监控水泥剂量。并将每天水泥剂量的检测统计结果与当天实际所用水泥、集料比例进行比较。 拌和现场须有一名试验人员监测拌和时的水泥剂量、含水量和各种集料的配比，发现异常要及时调整或停止生产，水泥剂量和含水量应按要求的频率检查并做好记录,天津市市政（公路）工程研究院,5.水泥稳定碎石混合料的生产与管理,4）混合料的装运,l在向卡车卸料时不允许向车槽的中央卸料(参看左图)，应向车槽前部卸料再向尾部卸料，然后再在中央卸料(参看下图,

20、天津市市政（公路）工程研究院,6.水泥稳定碎石混合料的施工与质量控制,6.1基本要求 运输设备：箱体内清洁，不得装的过满，必须苫盖。 摊铺设备：不能产生过大离析（料槽前挡板下加设胶皮挡板），具备自动找平和夯实（摊铺压实度75%）功能。须用2台以上。 碾压设备：至少3台自重20t以上单钢轮振动压路机，2台自重25t以上轮胎压路机，1台自重18/21t以上三钢轮压路机。 养生设备：透水土工布或其它苫盖养护，喷淋洒水车。 层间粘结：水泥浆（水泥：水=1：3,天津市市政（公路）工程研究院,6.水泥稳定碎石混合料的施工与质量控制,6.2准备下承层 下承层必须满足相应的质量指标，表面应平整、坚实，具有合适

21、的路拱，没有任何松散和软弱地点。施工前应保证下承层表面湿润，并用土培好路肩。 6.3摊铺 摊铺机行进速度要与拌和机能力相适应，最大限度地保持匀速前进，摊铺不停顿、间断。 摊铺机后面设专人消除粗细集料离析现象，特别是局部粗集料窝和含水量超限点应该铲除，并用新拌混合料填补。 铺料时，严禁人为对钢丝绳干扰，造成摊铺出的水泥稳定碎石混合料的忽高忽低。 影响摊铺机振动梁压实效果的因素主要是振幅、频率和摊铺速度，因此，应合理的选择摊铺机的振幅和振动频率，切实保证混合料的密实度和平整度,天津市市政（公路）工程研究院,6.水泥稳定碎石混合料的施工与质量控制,4.4碾压 （1）初压：用振动压路机前静后振碾压1遍

22、； （2）复压：用振动压路机高频低幅振动碾压不少于2遍，之后低频高幅碾压不少于2遍，然后用胶轮压路机碾压不少于2遍，达到要求的压实度； （3）终压：用三钢轮压路机收迹碾压，达到要求的平整度。 碾压过程中，压路机的起步和制动应做到慢速起动，慢速刹车。严禁在已完成或正在碾压的路段上“调头”或急刹车。 压路机每次由两端折回的位置呈阶梯形，随摊铺机向前推进，使折回处不在同一横断面上，最好呈45斜角。 对由于碾压过程中出现的拥包，应用人工或平地机刮平处理，再继续碾压，碾压全过程控制在1小时内完成。 碾压过程中，如有“弹簧”、松散、起皮等现象，应及时进行处理,天津市市政（公路）工程研究院,6.水泥稳定碎石混合料的施工与质量控制,碾压中的测量 （1）快速检测压实度，压实不足尽快补压。 自检时压实度按提高一个百分点控制，用三米直尺逐段丈量平整度，发现异常马上处理。 （2）测量人员盯在现场，及时检