高等级公路水稳碎石质量控制及检测

1、高等级公路水泥稳定碎石基层高等级公路水泥稳定碎石基层施工质量控制与检测施工质量控制与检测姚爱玲姚爱玲 博士博士 高工高工长安大学长安大学 公路学院公路学院 2主要内容主要内容n1 1 对基层结构的要求对基层结构的要求n2 2 基层分类基层分类n3 3 水泥稳定碎石基层沥青路面的主要病害水泥稳定碎石基层沥青路面的主要病害n4 4 水泥稳定碎石结构层存在病害的原因水泥稳定碎石结构层存在病害的原因n5 5 对基层材料的要求对基层材料的要求 3n6 6 水泥稳定碎石配合比设计水泥稳定碎石配合比设计n7 7 基层工地试验室主要检测仪器配备标准基层工地试验室主要检测仪器配备标准n8 8 每作业面人员配备表

2、每作业面人员配备表n 9 9 水泥稳定碎石基层施工质量的控制水泥稳定碎石基层施工质量的控制n10 10 路面各层间粘结路面各层间粘结主要内容主要内容1 1 对基层结构的主要技术要求对基层结构的主要技术要求1. 1 1. 1 足够的强度和刚度足够的强度和刚度（1）强度：必须能够承受车轮荷载的反复作用；在重载交通中比一般交通中要求要更高。 强度包括两个方面： 石料本身的硬度或强度石料本身的硬度或强度：集料的压碎值或岩石的抗压强度 材料整体（混合料）的强度材料整体（混合料）的强度：抗压强度、承载比CBR、抗剪强度、抗弯拉或劈裂强度。 （2）刚度： 基层材料的刚度(回弹模量)必须与面层的刚度相配，以避

3、免面层由于过大的拉应力或拉应变而过早开裂破坏。 进入路面结构层中的水能使含土量较多、塑性指数较大的土基层和底基层材料含水量增加，强度大大降低，从而导致路面过早破坏。在冰冻地区，这种水造成的危害更大。 调查表明，水份从沥青面层蒸发出来比投进去要困难得多。而在水泥混凝土面板中，通常情况下，水进入基层顶面，并滞留在那里，在高速行车作用下产生高压水，对基层顶面产生冲刷，致使板下脱空、碎裂、断板。 就各种基层材料的水稳定性而言，水泥稳定粒料的最好，就各种基层材料的水稳定性而言，水泥稳定粒料的最好，二灰稳定粒料次之，细土含量多且塑性指数较大的级配二灰稳定粒料次之，细土含量多且塑性指数较大的级配碎石和级配砾

4、石的水稳性最差。碎石和级配砾石的水稳性最差。1.2 有足够的水稳定性和冰冻稳定性有足够的水稳定性和冰冻稳定性强度与刚度可分三个等级：强度与刚度可分三个等级：Q水泥稳定粒料：二灰稳定粒料、石灰稳定碎石（砂砾）土、沥青稳定碎石Q水泥稳定土、二灰稳定土、石灰土、级配碎石、填隙碎石Q级配砾石、级配碎砾石6影响因素有： 进入路面结构的水； 材料的配合比，主要与小于0.075mm颗粒的数量71.3 1.3 有足够的抗冲刷能力有足够的抗冲刷能力 （1）干缩 在半刚性基层施工碾压结束，如果不及时养生或者养生结束后，未及时铺筑封层或者沥青面层，是要暴晒2-3天就可能出现干缩裂缝。 如果沥青面层较薄而又处于较干旱

5、地区，即使在铺筑沥青面层时并未开裂，在路面使用过程中基层混合料的含水量仍能明显减少并产生干缩裂缝。另一方面，在潮湿多雨地区，较厚沥青面层下的半刚性基层混合料在能保护其含水量接近施工时的含水量时，一般不会干缩，但是如果施工时含水量偏大，即使已铺上一层或两层沥青面层，在旱季或冬季基层也能产生干缩裂缝。（2）温缩半刚性基层内部的温度变化和温差会产生温度应力。 1.4 1.4 收缩性小收缩性小1.5 1.5 有足够的平整度有足够的平整度1.6 1.6 层间结合良好层间结合良好 基层表面应该结构均匀，无松散颗粒。基层上的局部松散通常是沥青面层碎裂破坏的祸根。在喷洒透层油和下封层油前，应该将表面的浮土及粒

6、料颗粒表面的薄层松散料扫除。102 基层分类基层分类刚性基层刚性基层柔性基层柔性基层水泥混凝土水泥混凝土贫混凝土贫混凝土无粘结类无粘结类沥青稳定类沥青稳定类半刚性基层半刚性基层水泥稳定类水泥稳定类石灰稳定类石灰稳定类综合稳定类综合稳定类二灰稳定类二灰稳定类密级配密级配沥青碎石混合料沥青碎石混合料（ATB）3-6%（LSM）半开级配（半开级配（1518%）或开级配（或开级配（19%24%）的排水沥青碎石混合的排水沥青碎石混合料料传统柔性路面传统柔性路面 无结合料基层无结合料基层 无结合料底基层无结合料底基层 压实的土基压实的土基 天然地基天然地基 高强度柔性路面高强度柔性路面厚厚无结合料基层无结

7、合料基层 压实的土基压实的土基 天然地基天然地基 全厚式全厚式PP 面层面层联结层联结层 基层基层 压实的土基压实的土基 天然地基天然地基 美美1873开始铺开始铺AC路面路面AASHTO 2002年前柔性路面年前柔性路面用的半刚用的半刚性路面性路面 面层面层 无结合料底基层无结合料底基层 压实的土基压实的土基 天然地基天然地基 倒装式结构倒装式结构 面层面层无结合料基层无结合料基层 沥青处治或水沥青处治或水泥处治层泥处治层 压实的土基压实的土基 天然地基天然地基 用的用的半半刚刚性路面性路面 面层面层 无结合料底基层无结合料底基层 压实的土基压实的土基 天然地基天然地基 AASHTO 200

8、2年设计指南的年设计指南的路面结构类型路面结构类型133 水泥稳定碎石基层沥青路面的主要病害水泥稳定碎石基层沥青路面的主要病害 温度敏感性温度敏感性 热胀冷缩。热胀冷缩。 温缩裂缝（夏季施工）或温缩裂缝（夏季施工）或 拱起（冬季施工）拱起（冬季施工） 干湿缩裂性干湿缩裂性 干缩裂缝干缩裂缝 不透水性不透水性 强度刚度降低、整块断裂强度刚度降低、整块断裂 细颗粒被带走，产生唧泥细颗粒被带走，产生唧泥反射裂缝反射裂缝4 水泥稳定碎石结构层存在病害的原因水泥稳定碎石结构层存在病害的原因Q集料级配范围太大集料级配范围太大Q集料规格要求不严集料规格要求不严3. 3. 拌和机的料斗太少拌和机的料斗太少Q料

9、堆无隔墙，互相交错料堆无隔墙，互相交错Q料斗间隔板太低，料斗中料互有交错料斗间隔板太低，料斗中料互有交错Q场地不硬化处理场地不硬化处理7. 7. 拌和时间不够拌和时间不够8. 8. 压实度偏低压实度偏低（1）水泥（2）集料起稳定作用的材料被稳定的材料5 基层原材料基层原材料5.1 水泥稳定碎石水泥稳定碎石粗集料（粗集料（ 4.75mm ）细集料（细集料（0.0754.75mm）：共同构成主体混合料的主体结构，粗细集料比例的不共同构成主体混合料的主体结构，粗细集料比例的不同形成悬浮、骨架密实或骨架架构；同形成悬浮、骨架密实或骨架架构；填料：（填料：（0.075mm）：）：填充作用，使空隙率适中；

10、填充作用，使空隙率适中；0.075mm以下颗粒含量过多的不足？以下颗粒含量过多的不足？集料的划分集料的划分17p集料集料压碎值压碎值级配级配针片状颗粒含量针片状颗粒含量密度密度p水泥水泥 普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥都可用于稳定土，但应选用初凝时间泥都可用于稳定土，但应选用初凝时间4 4h h以上和终凝时间以上和终凝时间应在应在6 6h h以上的水泥。不得使用快硬水泥、早强水泥以及已以上的水泥。不得使用快硬水泥、早强水泥以及已受潮变质的水泥。宜采用强度等级为受潮变质的水泥。宜采用强度等级为32.532.5或或42.542.5

11、的水泥。的水泥。对于骨架密实型对于骨架密实型 对原材料要求5.2 5.2 柔性基层柔性基层有机结合料沥青稳定类材料的技术要求：有机结合料沥青稳定类材料的技术要求：面层面层无粘结粒料类材料的技术要求无粘结粒料类材料的技术要求 集料集料 针片状颗粒的总含量：应不超过针片状颗粒的总含量：应不超过20%。 石料的压碎值要求：石料的压碎值要求：级配要求：对填隙碎石、级配碎石级配要求：对填隙碎石、级配碎石粒料类材料的粒料类材料的CBR值及压实度标准值及压实度标准 粒料类材料的粒料类材料的CBRCBR值及压实度标准值及压实度标准Q贫混凝土基层与其它基层相比具有较高的强度、刚度，贫混凝土基层与其它基层相比具有

12、较高的强度、刚度，较好的整体性和稳定性，良好的抗冲刷性和抗裂性，多较好的整体性和稳定性，良好的抗冲刷性和抗裂性，多孔透水贫混凝土还兼有内部排水功能，较为适用作为重孔透水贫混凝土还兼有内部排水功能，较为适用作为重载交通下的路面基层。载交通下的路面基层。Q贫混凝土基层属刚性基层，在原材料选择、配合比设计贫混凝土基层属刚性基层，在原材料选择、配合比设计和施工技术要求等方面，均与半刚性基层的差异较大，和施工技术要求等方面，均与半刚性基层的差异较大，而更接近于水泥混凝土，原则上可沿用水泥混凝土现有而更接近于水泥混凝土，原则上可沿用水泥混凝土现有的原材料检验、配合比设计、施工设备、铺筑技术及所的原材料检验

13、、配合比设计、施工设备、铺筑技术及所有的试验检测方法和手段有的试验检测方法和手段5.3 5.3 刚性基层刚性基层20根据强度标准，通过试验选取合适的集料或土及其它原材料，确定必需的或最佳的结合料剂量，混合料的最佳含水量和最大干密度。配制配制试样试样 最佳最佳含水量含水量 计算计算干密度干密度 制备制备试件试件 强度强度试验试验确定确定剂量剂量 6 水泥稳定碎石配合比组成设计水泥稳定碎石配合比组成设计/(1)daVRRZ C选合结合料剂量，即满足：选合结合料剂量，即满足：水泥稳定碎石配合比组成设计水泥稳定碎石配合比组成设计（1 1）矿料组成设计时，关键要控制好）矿料组成设计时，关键要控制好9.5

14、mm9.5mm、4.75mm4.75mm、0.075mm0.075mm的通过量。的通过量。（2 2）为减少基层裂缝，必须做到三个限制：）为减少基层裂缝，必须做到三个限制：在满足强度的基础上，限制水泥用量；在满足强度的基础上，限制水泥用量；在减少含泥量的同时，限制细集料、粉料用量；在减少含泥量的同时，限制细集料、粉料用量；根据施工气候条件限制含水量。根据施工气候条件限制含水量。（3 3）在规定的水泥剂量范围内，强度如达不到设计要求，应采取调）在规定的水泥剂量范围内，强度如达不到设计要求，应采取调整级配和更换料源等措施，不得单纯采用提高水泥剂量的方式。整级配和更换料源等措施，不得单纯采用提高水泥剂

15、量的方式。*配合比设计应注意的问题配合比设计应注意的问题*追求高强度的误区追求高强度的误区*配合比设计应注意的问题配合比设计应注意的问题*1 1，两个，两个“担忧担忧”：1 1）对竣工验收弯沉值的检查引起了对强度的担忧；）对竣工验收弯沉值的检查引起了对强度的担忧；2 2）对施工检测）对施工检测“取出完整芯样取出完整芯样”的担忧；的担忧；2 2，一些应对，一些应对 “ “措施措施”：1 1）增加结合料（水泥）剂量；）增加结合料（水泥）剂量；2 2）材料结构走向悬浮密实式；）材料结构走向悬浮密实式；应该向集料要强度，向集料级配要强度，少向水泥应该向集料要强度，向集料级配要强度，少向水泥要强度！要强

16、度！承载力要求1. 强度不小于3.0MPa2. 控制水泥剂量不大于5.03. 依靠集料形成骨架提供强度；4. 控制细料和粉料含量抗裂要求降低水泥剂量，降低水化反应影响；同时降低了刚度过大造成的收缩裂缝；3. 降低细料和粉料含量，降低基层的失水率4. 含水量不能过大抗冲刷要求 细料4.75mm通过率: 2035 粉料0.075mm通过率: 05组成设计控制要求组成设计控制要求矿料级配矿料级配2627Q击实法Q振动成型法试件成型试件成型方法方法28最大干密度最大干密度无侧限抗压强度无侧限抗压强度静压法静压法振动成型法振动成型法Rdmax振动振动=1.021.03Rdmax击实击实 Woc振动振动=

17、Woc击实击实-0.30.5%Q根据已确认剂量做水泥延迟时间对混合料强度根据已确认剂量做水泥延迟时间对混合料强度的影响试验，并通过试验确定应控制的延迟时的影响试验，并通过试验确定应控制的延迟时间。间。Q工地实际采用的水泥剂量应控制在室内试验确工地实际采用的水泥剂量应控制在室内试验确定的剂量定的剂量0 0+0.5+0.5。Q每天拌合前，必须实测原材料天然含水量，及每天拌合前，必须实测原材料天然含水量，及时调整拌合用水量。碾压时的混合料含水量宜时调整拌合用水量。碾压时的混合料含水量宜接近于最佳含水量，最大不超过最佳含水量接近于最佳含水量，最大不超过最佳含水量+0.5%+0.5%。配合比其他相关问题

18、配合比其他相关问题29307 基层工地试验室主要检测仪器配备标准（基层工地试验室主要检测仪器配备标准（1）检测室仪器设备名称数量仪器规格测量范围分度值准确度集料室电子天平2台0标准筛1套/三或四片叶轮搅拌器1台转速可调最高达60060r/min,直径75,定时精度1s烘箱2台0游标卡尺1台0/压碎值试验仪1台/台称1台/浸水天平1台0水泥室比表面积仪1台/水泥净浆搅拌机1台/标准法维卡仪1台/雷氏夹膨胀测定仪1台标尺最小刻度为胶砂搅拌机1台/振实台1台/水泥抗折抗压试验机1台/7 基层工地试验室主要检测仪器配备标准（基层工地试验室主要检测仪器配备标准（2）31无机结合料室重型击实仪1台/压力机

19、或路强仪1台最大荷载不大于200 kN反力框架1台400 kN以上脱模器1台/测钙仪或滴定设备1套/振动压实成型机1台养生室养护室控制器1台现场检测室取芯机1台功率不小于4Kw灌砂仪2套灌砂筒直径15cm电子台称20/直尺平整度仪1台全站仪1台自动安平水准仪1台8 每作业面人员配备表每作业面人员配备表32人员类别人数职责或作业要求备 注现场施工总负责1全面组织管理指挥作业面施工现场技术负责1在总工领导下具体负责现场施工技术，及时处理各种技术、质量问题质检工程师2在总工领导下，负责现场质量自检、试验检测及申报各种质量自检资料测量工程师2现场施工放样、挂线等，进行几何尺寸自检并申报相关资料专业测量

20、工程师机械工程师2现场机械调度调试；拌和楼标定调试试验人员4前场压实度、钻芯等试验检测,后场各项指标测定等施工单位前场2名，监理1名；施工单位后场2名，拌和楼监理1名辅助人员15前场下承层平整度缺陷处理、清扫，交通管制2名；摊铺机辅助人员6名，试验检测2名，测量2名；后场试验检测3名； 9 9 水泥稳定碎石水泥稳定碎石基层施工质量的控制基层施工质量的控制原材料质量的控制试验原材料质量的控制试验混合料质量控制试验混合料质量控制试验施工各工序注意问题施工各工序注意问题施工质量检验施工质量检验9.1 原材料的检验项目和频度原材料的检验项目和频度材料名称试验项目目 的频 度仪器和试验方法集料含水量确定

21、天然含水量使用前测2个样品烘干法、酒精燃烧法、含水量快速测定仪颗粒分析确定级配是否符合要求，确定材料配合比使用前测2个样品，使用过程中每测2个样品筛分法视密度评定粒料质量使用前测2个样品，碎石种类变化重做2个样品网 篮 法 或 容 积1000ml以上的比重瓶法压碎值评定石料的抗压碎能力是否符合要求使用前测2个样品，碎石种类变化重做2个样品集料压碎值试验水泥标号凝结时间安定性确定水泥的质量是否适宜应用做材料组成设计时测1个样品，料源或标号变化时重测水泥胶砂强度检验方法，水泥凝结时间检验方法9.2 9.2 混合料检验项目混合料检验项目Q（1 1）水泥稳定碎石的下承层表面应平整、坚实，具有规）水泥稳

22、定碎石的下承层表面应平整、坚实，具有规定的路拱，下承层的平整度和压实度应符合规定。定的路拱，下承层的平整度和压实度应符合规定。Q（2 2）新完成的底基层或土基，必须按规定进行验收。凡）新完成的底基层或土基，必须按规定进行验收。凡验收不合格的路段，必须采取措施，使其达到标准后，验收不合格的路段，必须采取措施，使其达到标准后，方可铺筑水泥稳定碎石层方可铺筑水泥稳定碎石层Q（3 3）应逐个断面检查下承层标高。）应逐个断面检查下承层标高。Q（4 4）下层水泥稳定碎石铺筑）下层水泥稳定碎石铺筑7d7d钻芯取样，能取出完整芯钻芯取样，能取出完整芯样（芯样直径为样（芯样直径为150mm150mm）时，即可进

23、行上层水泥稳定碎）时，即可进行上层水泥稳定碎石的施工。石的施工。9.3 9.3 施工各工序注意问题施工各工序注意问题36下承层的检测与修整下承层的检测与修整水泥稳定碎石的施工水泥稳定碎石的施工混合料拌和混合料拌和37(1) 在正式拌制混合料之前，必须先调试所用的设备在正式拌制混合料之前，必须先调试所用的设备(2) 每天开始搅拌前，应检查集料的含水量每天开始搅拌前，应检查集料的含水量 正式生产后，按规定频率检查混合料情况，检查配合比是否符正式生产后，按规定频率检查混合料情况，检查配合比是否符合设计的配合比。高温作业时，早晚与中午的含水量要有区别，合设计的配合比。高温作业时，早晚与中午的含水量要有

24、区别，要按温度变化及时调整。要按温度变化及时调整。(4) 拌和机出料不允许采取自由跌落式的落地成堆、装载机装料运拌和机出料不允许采取自由跌落式的落地成堆、装载机装料运输的办法。必须配备带活门漏斗的料仓，由漏斗出料直接装车输的办法。必须配备带活门漏斗的料仓，由漏斗出料直接装车运输。运输。(5) 混合料装车时车辆应前后移动，分三次装料，避免离析。混合料装车时车辆应前后移动，分三次装料，避免离析。38 水泥稳定碎石的施工水泥稳定碎石的施工混合料摊铺混合料摊铺(1) 摊铺前应将下承层适当洒水湿润，然后洒水泥。水泥用量摊铺前应将下承层适当洒水湿润，然后洒水泥。水泥用量1 1袋袋/200m/200m2 2

25、。(2) 调整好传感器臂与导向控制线的关系；严格控制基层厚度和高程，保调整好传感器臂与导向控制线的关系；严格控制基层厚度和高程，保证路拱横坡度满足设计要求。证路拱横坡度满足设计要求。(3) 混合料摊铺采用两台摊铺机梯队立模作业，一前一后保证速度、振动混合料摊铺采用两台摊铺机梯队立模作业，一前一后保证速度、振动频率等应一致，摊铺接缝平整。频率等应一致，摊铺接缝平整。(4) 摊铺机以匀速和不停歇，摊铺速度宜在摊铺机以匀速和不停歇，摊铺速度宜在1.51.52m/min2m/min左右。左右。(5) 摊铺机振动频率不得低于摊铺机振动频率不得低于4.04.0级。级。(6) 螺旋分料器必须匀速不间歇的旋转

26、送料，且全部埋入混合料中。螺旋分料器必须匀速不间歇的旋转送料，且全部埋入混合料中。(7) 加设塑料挡板或废旧传输带等措施降低布料器前挡板的离地高度。加设塑料挡板或废旧传输带等措施降低布料器前挡板的离地高度。(8) 摊铺机后面应设专人消除离析现象，应该铲除局部粗集料摊铺机后面应设专人消除离析现象，应该铲除局部粗集料“窝窝”，并，并用新拌混合料填补用新拌混合料填补39建议碾压方式：建议碾压方式：初压：初压：采用采用26T以上胶轮压路机（或振动压路机静压），并以上胶轮压路机（或振动压路机静压），并紧跟每台摊铺机后面，碾压速度应为紧跟每台摊铺机后面，碾压速度应为1.51.7km/h，初压遍数，初压遍数

27、为为23遍，压实度宜达到遍，压实度宜达到90%以上。以上。复压：复压：应采用应采用20t以上的振动压路机，碾压速度应为以上的振动压路机，碾压速度应为1.82.2km/h，碾压遍数不低于，碾压遍数不低于7遍。建议振碾组合方式：弱振遍。建议振碾组合方式：弱振1或或2遍遍强振强振2遍遍弱振弱振1或或2遍遍强振强振2遍遍弱振弱振1或遍。或遍。终压：终压：采用钢轮压路机，碾压至无明显轮迹为止。采用钢轮压路机，碾压至无明显轮迹为止。水泥稳定碎石的施工水泥稳定碎石的施工碾压碾压 初压、复压和终压作业应密切衔接配合、一气呵成。初压、复压和终压作业应密切衔接配合、一气呵成。 碾压宜在水泥初凝前完成，达到要求的压实度，基层表碾压宜在水泥初凝前完成，达到要求的压实度，基层表面应无明显轮迹面应无明显轮迹。养生与交通管制养生与交通管制40碾压完成以后应立即进行质量检查，并开始养生。碾压完成以后应立即进行质量检查，并开始养生。塑料薄膜塑料薄膜透水无纺土工布透水无纺土工布草袋草袋洒水洒水透层油透层油养生期间，应采取硬隔离措施养生期间，应采取硬隔离措施封闭交通，严禁一切车辆通行封闭交通，严禁一切车辆通行施工质量检验施工质量检验41