郑州半刚性基层质量控制(市政工程共71)

半刚性性基层层质量量控制制宋云祥ongyx@河南省省交通通科学学技术术研究究院有限公公司二零一一年六月主要内内容概述半刚性性基层层的技技术要要求半刚性性材料料的特特点半刚性性基层层材料料的组组成设设计施工质质量控控制水泥稳稳定材材料的的抗裂裂性问题主要内内容关于级级配设设计的的说明明振动压压实试试验存在的的问题题改进措措施一、概概述1.我国公公路建建设的的发展展历程程第一阶阶段，，泥结结碎石石和级级配砾砾石路路面第二阶阶段，，渣油油表面面处治治和石石灰土土基层层路面面第三阶阶段，，国内内二级级以上上的公公路（（含高高速公公路））几乎全全部采用用半刚刚性路路面在1983年召开开的世世界第第十七七届道道路会会议上上，将将具有水硬性性结合合料处处治层层的沥沥青路路面正正式命命名为为半刚刚性路面面。一、概概述2.半刚性性基层层的定定义在粉碎碎的或或原状状松散散的土土中掺掺入一一定量量的无无机结结合料（（包括括水泥泥、石石灰或或工业业废渣渣等））和水水，经经拌和和得到的的混合合料在在压实实与养养生后后，其其抗压压强度度符合合规定定要求的的材料料称为为无机机结合合料稳稳定材材料。。由由于无无机结结合料稳定定材料料的刚刚度介介于柔柔性路路面材材料和和刚性性路面面材料料之间，，常称称此为为半刚刚性材材料。。以此此修筑筑的基基层或或底基基层亦亦称称为为半半刚刚性性基基层层或或底底基基层层。。一、、概概述述3.基层层的的类类型型按材材料料组组成成———水泥泥稳稳定定类类、、石石灰灰粉粉煤煤灰灰稳稳定定类、、水水泥泥混混凝凝土土类类、、沥沥青青稳稳定定类、、无无结结合合料料粒粒料料类类；；按力力学学行行为为———半刚刚性性、、柔柔性性、、刚刚性性按结结构构组组成成———骨架架密密实实型型、、骨骨架架孔孔隙隙型型、、悬浮浮密密实实型型、、均均匀匀密密实实型型二、、半半刚刚性性基基层层的的技技术术要要求求有足足够够的的强强度度和和刚刚度度有足足够够的的水水稳稳性性和和冰冰冻冻稳稳定定性性有足足够够的的抗抗冲冲刷刷能能收缩缩性性小小有足足够够的的平平整整度度与面面层层结结合合良良好好三、、半半刚刚性性材材料料的的特特点点具有有一一定定的的抗抗拉拉强强度度利用用圆圆柱柱体体试试件件并并延延其其直直径径方方向向用用接接近近于于线线压压力进进行试试验验直直到到破破坏坏，，用用此此法法测测得得的的试试件件抗抗拉拉强强度度称称作间间接抗抗拉拉强强度度或或劈劈裂裂强强度度环境境温温度度对对半半刚刚性性材材料料强强度度的的形形成成和和发发展展有有很很大大的的影响响环境境温温度度越越高高，，半半刚刚性性材材料料内内部部的的化化学学反反应应就就越快快和越越强强烈烈，，因因此此其其强强度度也也越越高高。。三、、半半刚刚性性材材料料的的特特点点强度度和和刚刚性性都都随随龄龄期期的的变变化化随龄龄期期的的增增长长，，强强度度和和刚刚性性都都会会增增长长，，但但不同同材材料料增增长长的的幅幅度度不不同同，，同同一一种种材材料料在在不不同同地区区的的增增长长幅幅度度也也不不同同，，而而且且结结合合料料的的剂剂量量越越大，，龄龄期期的的影影响响也也越越大大。。三、、半半刚刚性性材材料料的的特特点点干缩缩特特性性体积积收收缩缩，，影影响响因因素素如如下下：：细粒粒含含量量和和矿矿物物成分分（（多多））土的的塑塑性性指数数（（大大））水泥泥剂量量（（多多））混合合料料的的含含水量量（（大大））暴露露时时间间及及失失水量量（（长长））集料料的的平平均均粒径径（（小小））三、、半半刚刚性性材材料料的的特特点点温缩缩特特性性影响响半刚刚性性基基层层温温缩缩性性质质的的因因素素既既多多又又复复杂杂，，主要要有温温差差、、材材料料的的温温缩缩系系数数、、弹弹性性模模量量和和极极限限拉拉应变变、基基层层长长度度和和厚厚度度、、阻阻力力系系数数及及材材料料的的徐徐变变等等。。试验验分析析表表明明，，选选择择温温缩缩性性小小、、极极限限拉拉应应变变大大的的路路面面材料料是控控制制半半刚刚性性基基层层温温缩缩裂裂缝缝的的有有效效措措施施。。因因此此，，要根根据本本地地自自然然条条件件、、材材料料性性能能等等，，加加强强基基层层材材料料配配合比比研究究工工作作，，而而不不仅仅仅仅局局限限于于按按照照规规范范进进行行设设计计与与施工工。三、、半半刚刚性性材材料料的的特特点点不足目前，半刚刚性基层材材料在使用用过程中主主要存在的问题题是：当原原材料选择择或混合料料配比设计不当时，，半刚性基基层容易出出现抗裂性性不足、抗冲刷能力力不足、抗抗冻性不好好以及与面面层粘结差等缺陷。。四、半刚性性基层材料料的组成设设计在80年代以前，，国内对无无机结合料料稳定材料料不重视其其组成设计计，或根本本不进行组组成设计，，致使路面面结构质量量不高。大量的工程程应用实践践表明，相相当部分的的由基层引引起的路面面损坏现象象并非因基基层承载力力不足，而而是由于基基层材料抵抵抗温度或或干燥收缩缩变形或抵抵抗外来水水分冲刷唧唧浆能力的的不足。四、半刚性性基层材料料的组成设设计半刚性基层层用材料结结构类型划划分悬浮密实型型、骨架密密实型、骨骨架孔隙型型划分的标准准是粗集料料经压实后后，粗颗粒粒间空隙体积与压压实后起填填充作用的的细集料之之间的关系。这里粗粗、细集料料的划分是是以筛孔尺尺寸4.75mm或9.5mm作为分界尺尺寸的。四、半刚性性基层材料料的组成设设计悬浮密实型型混合料中中细料的压压实体积应应大于粗集集料形成的的空隙的体体积，即粗粗集料在压压实混合料料中处于““悬浮状态态”；骨架密实型型混合料中中细料的压压实体积应应“临界””于粗集料料形成的空空隙的体积积，粗集料料在压实混混合料中有有一定的““骨架作用用”；骨架孔隙型型混合料中中细料的压压实体积则则小于粗集集料形成的的空隙的体体积，压实实混合料中中形成“骨骨架”的粗粗集料之间间存有一定定的孔隙。。四、半刚性性基层材料料的组成设设计这几种结构构各有其特特点：悬浮密实型型混合料中中的粗集料料用量一般般在50％左右，细细集料含量量较多，抗抗弯拉性能能较好，适适用于各等等级公路的的基层和底底基层。骨架密实型型混合料中中的粗集料料用量一般般在75％以上，细细集料含量量较少，压压实混合料料的嵌挤强强度较高，，抗裂性、、抗冲刷性性较好，宜宜用于高速速公路和一一级公路的的基层。四、半刚性性基层材料料的组成设设计骨架孔隙结结构型混合合料与骨架架密实型混混合料相比比具有较高高的孔隙率率，适用于于有较高路路面内部排排水要求的的基层。均匀密实型型混合料建建筑费用较较低，可用用作二级及及二级以下下公路路面面的基层或或底基层，，不能用作作高速公路路和一级公公路的底基基层。四、半刚性性基层材料料的组成设设计在现行的《《沥青路面面设计规范范》中对骨骨架密实性性水泥稳定定类基层的的集料级配配提出了具具体的要求求：筛孔尺寸（mm）31.519.09.504.752.360.60.075通过量（%）10068-8638-5822-3216-288-150-3悬浮密实性XM骨架密实性GM骨架空隙性GK无侧限抗压强度次之最大最小抗压回弹模量次之最大最小劈裂强度最大次之最小抗折强度最大次之最小抗折回弹模量最大次之最小平均温缩系数最大次之最小平均干缩系数最大次之最小抗冲刷能力最差次之最大四、半刚性性基层材料料的组成设设计四、半刚性性基层材料料的组成设设计粗、细集料料分界尺寸寸及最大粒粒径一般将粗、、细集料的的分界尺寸寸定为4.75mm，即通过4.75mm筛孔的石料料属于细集料，4.75mm以上的石料料属于粗集集料，粗集集料的最大粒径参参照目前规规范中的级级配范围取26.5mm。四、半刚性性基层材料料的组成设设计混合料组成成设计方法法1、强度标准确定本省设计规规范规定：：1.当累计当量量轴次小于于1200××104时，水泥稳稳定类基层层7d（标准养护护条件）龄龄期无侧限限抗压强度度为3-4MPa之间，不得得超过5MPa；水泥稳定定类底基层层7d（标准养护护条件）龄龄期无侧限限抗压强度度为1.5MPa—2MPa，上限不得得大于3MPa。原材料检验验室内试验步步骤施工配合比比调整四、半刚性性基层材料料的组成设设计2.当车道累计计当量轴次次大于1200××104时，水泥稳稳定类基层层7d（标准养护护条件）龄龄期无侧限限抗压强度度应在4MPa—5MPa之间，不得得超过6MPa；水泥稳定定类底基层层7d（标准养护护条件）龄龄期无侧限限抗压强度度为2MPa—3MPa，最大不得得大于4MPa。四、半刚性性基层材料料的组成设设计3.考虑到今后后交通量越越来越大、、重车越来来越多。故故规定交通通量大，重重车多时取取高值，一一般情况取取中、低值值。）五、施工质质量控制原材料的质质量水泥宜采用强度度合格的普普通硅酸盐盐水泥、矿矿渣硅酸盐盐水泥以及及火山灰质质硅酸盐水水泥，在保保证水泥的的安定性合合格的前提提下，控制制初凝时间间不小于4h，终凝时间间宜为6h---8h的水泥。快硬水泥、、早强水泥泥以及已受受潮变质的的水泥不应应使用。应应采用等级级较低的32.5水泥在选择水泥厂厂家的时候候，应该选选择水泥质质量比较稳稳定，关键键是保证水水泥批次之之间的离散散系数比较较小。也可可以按照本本工程的施施工特点及及工期要求求，集中同同水泥厂家家签订水泥泥供应合同同。不要选选择早期强强度过高的的水泥。五、施工质质量控制在保证水泥泥3天、28天抗折、抗抗压强度合合格的同时时，保证3天抗压强度度≤16MPa。水泥收缩比比对结果：：2008年对某高速速选定的三三种水泥进进行的比对对试验。试验项目水泥编号抗压强度（MPa)抗折强度（MPa)干缩系数（%）3d28d3d28d14d21d28d1号水泥21.453.44.7210.20.0400.0440.0682号水泥17.845.44.429.50.0890.1000.1243号水泥14.647.93.628.30.0630.0810.092五、施工质质量控制对集料要求求集料颗粒径径愈大，拌拌和机、平平地机和摊摊铺机等施施工机械愈愈易磨损，，粗细集料料愈易产生生离析，铺铺筑层的平平整度也愈愈难达到要要求。施工工中应尽可可能采用最最大粒径较较小的集料料，以适应应机械施工工。我国目前对对公路路面面所用集料料的最大粒粒径规定得得较宽，碎石最大粒粒径应小于于31.5mm，。针片状、压压碎值、含含泥量等可可按混凝土土国标Ⅲ等标准控制制。注意控制风风化石、山山皮石含量量。细集料中小小于0.075mm的含量应不不大于10%。石屑应已砂砂当量指标标控制，砂砂当量应大大于45%。级配设计混合料的级级配满足规规范要求。。但规范给给的范围很很宽，具体体设计时应应仔细调整整以使混合合料结构达达到骨架密密实结构级配对强度度的影响见见下表：五、施工质质量控制级配对干缩缩的影响级配对温缩缩的影响五、施工质质量控制五、施工质质量控制五、施工质质量控制施工工艺水泥稳定碎碎石基层施施工工序质质量控制流流程五、施工质质量控制碎石材料料仓自动计量料强制式拌和机拌和自卸汽车运料至路槽内原材料抽检水泥自动加水路槽施工放样路两侧立模板下承层检验修整下承层拌和料摊铺人工整平压路机碾压洒水养生分项工程完工验收施工放样检验取现场拌料制作φ10x10试件测强度检验松铺厚度检验压实度、压实厚度分项工程自检监理抽样与鉴认评定质量等级五、施工质质量控制拌和质量控控制要点摊铺质量控控制要点压实质量控控制要点养生质量控控制要点接缝处理质质量控制要要点五、施工质质量控制拌和质量控控制要点(1)计量准确，以保证证混合料的的级配及用用量满足施施工配合比比要求。不允许认认为随意调调整比例。。(2)料仓加高边边，防止窜窜仓，或采采用小型装装载机，或或给装载机机加收边。。(3)拌合用水要要合适，依依据天气、、运距适当当调整含水水量，材料料应覆盖。。（4）必要时从出料料口取拌好好的混合料料，做水泥泥剂量测定定及筛分试试验。五、施工质质量控制摊铺质量控控制要点(1)摊铺铺混合料时时应尽量避避免粗、细细料离析。。(2)调整摊铺机机侧挡板、、底板距离离、振实挡挡位、型号号、注意收收斗频率、、螺旋布料料器深度、、倒料、运运输、接料料等（3）在施工作作业段内，，用摊铺机机摊铺混合合料时，中中间不宜中中断。如因因故中断超超过了初凝凝时间应设设施工缝。。(4)因故超过过水泥初凝凝时间的混混合料，不不宜使用。。(5)摊铺时取取现场的拌拌和料制成成φ15x15的圆圆柱体试件件，做7d龄期饱和和抗压强度度试验，并并满足强度度标准要求求。(6)现场平整度度可用6米直尺，随随时用插纤纤检测厚度度。（7）摊铺前对对下层处理理。五、施工质质量控制压实质量控控制要点(1)压实实是基层、、底基层的的强度形成成阶段。用用振动压路路机在规定定的初凝时间内将混混合料一次次碾压密实实，并达到到要求的压压实度。(2)超过过终凝时间间未能碾压压的混合料料，应予以以铲除。(3)检查查压实度及及压实厚度度，并达到到规定的技技术要求。。（4）压路机仅仅跟摊铺机机、阶梯型型前进利于于平整度控控制，由轻轻至重避免免沟槽出现现，碾压遍遍数必须保保证。（5）禁止车辆在在正在施工工的层面上上调头或急急刹车。五、施工质质量控制养生质量控控制要点(1)每一段碾碾压完成并并经压实度度检查合格格后，应立立即开始养养生。(2)对于高速速公路基层层的养生期期不宜少于于7d，有有条件的最最好养生14d以上上。(3)养生的方式式有很多种种，如洒水水、薄膜覆覆盖、土工工布覆盖等等。五、施工质质量控制影响水泥稳稳定材料强强度的因素素土质、水泥成成分和剂量量、成型含含水量、工工艺过程、养生条件等土质的影响土的矿物成分分对水泥稳稳定土的性性质具有重重要的影响响。除有机质或硫酸盐盐含量高的的土以外，，各种砂砾砾土、砂土土、粉土和和粘土均可用水泥泥稳定，但但是稳定效效果不同。。一般限定适用用范围为土土的液限不不大于40％，塑性指指数不大于20％。五、施工质质量控制水泥的影响响对于同一种种土，水泥泥矿物成分分是决定水水泥土强度度的主导因因素。在通通常的情况况下，硅酸酸盐水泥的的稳定效果果较好，而而铝酸盐水水泥则较差差。当水泥的矿矿物成分相相同时，水水泥土的强强度随着水水泥比表面面和活性的的增大而提提高。水泥土的强强度一般地地随着水泥泥剂量的增增加，水泥泥土的强度度增加，不不存在最佳佳水泥剂量量。存在一一个经济用用量。五、施工质质量控制含水量的影响当水泥稳定土土混合料中中含水不足足时，水泥泥就要与土土争水。水泥正常水化化所需要的的水量约为为水泥重量量的20%。成型工艺影响水泥、土和水水拌和得愈愈均匀，水水泥土的强强度和稳定定性愈高。拌和不均均匀会使在在水泥剂量量少的地方方强度不能能满足设计计要求，而在水泥泥剂量多的的地方则裂裂缝增加。。从开始加水拌拌和到完成成压实的延延迟时间，，对水泥土土的密实度和强度有很大大的影响。。五、施工质质量控制水泥稳定土不同同延迟时间间成型的最最佳含水量量、最大干干密度试验验结果表明明：（1）在不同水水泥剂量下下均随着延延迟时间的的增加，水水泥稳定土土的最佳含含水量在增增大，最大大干密度在在降低。并并且，随着着延迟时间间的增加，，最大干密密度的降低低幅度在增增大。（2）同一种土土，相同延延迟时间条条件下，随随着水泥剂剂量的增加加，最大干干密度降低低幅度减小小。五、施工质质量控制混合料延迟迟成型时间间对抗压强强度的影响响：（1）两种土质质在不同水水泥剂量下下均随延迟迟成型时间间的加长，，7天龄期的抗抗压强度降降低，并且且，强度损损失幅度随随延迟成型型时间的加加长而增大大。（2）同一种土土，相同延延迟时间条条件下，随随水泥剂量量的增大，，抗压强度度仍增大。。但随着水水泥剂量的的增大，强强度损失幅幅度减小。。五、施工质质量控制养生条件影响水泥稳定土土需要湿治治养生，使使在混合料料中能维持足够够的水分，，以满足水水泥水化的的需要。养生温度愈愈高，水泥泥土的强度度增长得愈愈快。六、水泥稳稳定碎石抗抗裂性问题题六、水泥稳稳定碎石抗抗裂性问题题水泥稳定碎石石材料的收收缩性能取取决于材料料的组成配比，合适的的材料配合合比可以显显著地减少少结构层的的收缩和增加结构构层的抗裂裂性。水泥泥稳定碎石石的级配和和水泥剂量的变化化将影响其其温缩、干干缩性。水泥稳定碎碎石干燥收收缩特性水泥稳定碎碎石材料的的干燥收缩缩系数随含含水量的变化是一近似似凸型抛物物线，有一一最大干燥燥收缩系数。水泥稳定定碎石材料料，大约在在含水量为为1％～4％时，干燥收缩缩系数最大大。六、水泥稳稳定碎石抗抗裂性问题题最大干燥收收缩系数对对应含水量量与配合比比的变化关关系最大干缩系系数所对应应的含水量量随集料变变粗逐渐减减小。最大累计干干缩应变和和平均干缩缩系数随配配合比的变变化规律累计干缩应应变、平均均干缩系数数按照:上限→从下顶到上底→中限→从从上顶到下下底→下限限的顺序在在逐渐减小。六、水泥稳稳定碎石抗抗裂性问题题小于0.075mm以下的填料料含量所决决定的干缩缩力对干缩系数的影影响大于级级配类型对对干缩系数数的影响。。干缩性与集集料的级配配类型也有有一定的相相关性。水泥稳定碎碎石材料干干缩系数随随龄期增长长的变化规规律随龄期的增增加，同一一配合比的的水泥稳定定碎石材料料的干燥收缩缩值在变小小。六、水泥稳稳定碎石抗抗裂性问题题水泥稳定碎碎石材料干干缩系数随随水泥剂量量的变化规规律相同龄期，，相同配合合比的水泥泥稳定碎石石材料随着水泥剂量的的增加，干干缩系数增增大。六、水泥稳稳定碎石抗抗裂性问题题水泥稳定碎碎石温度收收缩特性分析温度收收缩系数测测试结果，，可得出以以下规律：：各龄期材料料的温度收收缩系数随随温度区间间的变化规规律高温区0℃～60℃的温度收缩缩系数大于于低温区-30℃～0℃的温度收缩缩系数。并并且，随着着温度的下下降，温缩缩系数有减减小的趋势势。温度收缩系系数随集料料级配的变变化规律上限＞从下下顶到上底底＞中限＞＞从上顶到下下底＞下限六、水泥稳稳定碎石抗抗裂性问题题不同龄期而而相同配合合比的水泥泥稳定碎石石材料的温温缩规律从28天龄期到90天，温缩系系数增加明明显，从90天龄期到180天，温缩系系数增加幅幅度较小。。相同配比、、不同水泥泥剂量的水水泥稳定碎碎石材料的的温缩规律律六、水泥稳稳定碎石抗抗裂性问题题防止开裂的的措施控制集料中中细料的含含量和塑性性指数，以以减少集料料中的粘土土含量，混混合料中通通过0.075mm筛孔的颗粒粒含量最好好小于3％。控制水泥的的早期强度度不过高。。在达到强度度标准的前前提下，采采用最小的的水泥剂量量。六、水泥稳稳定碎石抗抗裂性问题题改善集料级级配，减少少水泥用量量，使水泥泥剂量不大大于5%。控制施工碾碾压时的含含水量不超超过基层施施工规范所所规定的值值。水泥稳定基基层养生结结束和喷洒洒透层沥青青或做下封封层后，应应立即铺筑筑沥青面层层，保护基基层混合料料不使其过过分变干和和产生干缩缩裂缝。七、关于级级配设计的的说明原则基层配合比比设计案无无侧限抗压压强度试验验方法满足足设计要求求的配合比比。混合料级配配根据《公路沥青路路面设计规规范》（JTGD50-2006），高速公公路的基层层或上基层层宜选用骨骨架密实型型混合料，，因此，级级配采用规规范中表6.1.6-2推荐的范围围。水泥稳定碎碎石基层的的最大通病病是易于产产生收缩裂裂缝，易对对沥青路面面形成反射射裂缝，为为了减少和和减轻收缩缩裂缝的产产生，通过过研究对规规范给定的的级配范围围进行了优优化，提出出“S”型级配。八、振动压压实试验振动压实试试验是一种种模拟现场场压路机工工作原理的的实验方法法，新颁布布的《公路工程无无机结合料料稳定材料料试验规程程》JTGE51-2009对试验方法法进行了详详细地描述述。有以下下几点应注注意：压实机的标标准：不仅仅仅是满足足静压力和和激振力就就可以了，，不同的仪仪器应通过过变换不同同的参数进进行试验，，确定最佳佳的压实效效果。操作过程：：压头跳起起状态、出出浆状态试件成型过过程：高度度控制振动击实标标准是标准准击实的1.01-1.05倍。最佳含含水量小，，减少干缩缩。水泥剂剂量减小，，强度增加加。九、存在的的问题原材料质量量石料来源不不稳定碎石含泥量量大，粒径径尺寸不稳稳定石屑含泥量量较大料场有积水水，未硬化化、整平施工过程控控制施工组织不不细致、