水泥稳定碎石路面基层施工技术探讨

水泥稳定碎石路面基层施工技术探讨

摘要结合省道248线老坪石至坪石段二级公路改建工程K0+000～K5+900段水泥稳定碎石基层配合比设计、施工控制过程，从施工工艺和施工组织的角度，探讨了水泥稳定碎石的施工质量控制过程和控制要点。首先，介绍了省道248线公路基层施工的经验、教训及其技术关键，对无机结合料稳定材料的干缩特性进行分析。对水泥稳定碎石基层的技术关键环节作了重点强调；其次，讨论了碎石基层混合料的最佳级配要点及现代化施工工艺和质量控制。对混合料的配比，以实验室的资料为依据，结合工地的实地情况，选择最佳配比；最后，讨论了半刚性基层施工中的问题。关键词：水泥稳定碎石基层施工技术探讨目录 -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线老坪石至坪石段二级公路改建工程K0+000～K5+900段，因地势较低且地处武江河泛区，沿线路基基本为强风化红砂岩，有严重的地下裂隙水。设计采用水泥混凝土路面，其基本结构为25cm水泥混凝土+20cm水泥稳定碎石+25cm厚砂砾垫层。水泥稳定碎石具有良好的力学性能和板体性，它的水稳性和抗冻性都较石灰稳定土好。水泥稳定碎石的初期强度高，并且强度随龄期增长。随着我国公路事业的发展和公路技术等级的不断提高，水泥稳定碎石已成为高等级公路基层的常用材料并得到广泛应用。但在施工过程中，如何更好的对水泥稳定碎石加以控制以使其发挥最佳性能，还需要更好的进行研究和探讨，以避免其不足之处对路面产生的危害。本文从组成设计和施工控制两个方面，对如何控制水泥稳定碎石的施工质量问题进行重点的探讨论述。

1组成设计近年来的实践表明，水泥稳定碎石作为路面基层应综合考虑其强度、回弹模量、收缩和抗冲刷能力等指标选择集料级配、水泥剂量和含水量等。在施工过程中，要想发挥水泥稳定碎石的优良性能，首先应通过其配合比组成设计予以保证。1.1水泥剂量对抗压强度的影响根据要求，对水泥稳定碎石基层选择强度值较高的级配中值，按照五个不同的掺量(3%、4%、5%、6%、8%)进行强度试验。通过试验对比发现，同样的级配组成和水泥标号、水泥剂量对混合料的强度影响很大，其强度随水泥剂量的增加而提高。1.2混合料的缩裂特性水泥稳定碎石的收缩分为干缩和温缩两种，其中的干缩是指材料内部水分蒸发而引起的体积收缩现象，主要发生在工程完工后初期阶段；当基层上铺筑面层后，基层的含水量一般变化不大，此时基层的收缩转化为以温缩为主。省道248线老坪石至坪石段二级公路改建工程K0+000～K5+900段施工之前，进行了室内试验，采用级配2和5%、6%这两种水泥剂量进行制件，经过7天养护后进行干缩试验，经过14天养护后进行温缩试验。通过对比发现：干缩应变随着时间的延长而增加，但到后期增长缓慢；随着时间的增长，失水率不断增加，但在失水初期1周后增加迅速，随后渐趋平缓；水泥剂量对干缩应变有影响，且温缩应变随着温度的增加而增大。与干缩应变相比，在正温度范围内由温度引起的温缩应变要小的多，而水泥剂量对水泥稳定碎石温缩特性却影响不大。1.3延迟时间的影响水泥稳定碎石从加水拌和到碾压终了，延迟时间对混合料强度及所能达到的干密度有明显的影响。延迟时间越长，混合料的强度和干密度的损失越大。因此在水泥稳定碎石基层施工过程中，既要采用终凝时间较长的水泥以延长凝结时间，又要控制施工的延迟时间以减少强度的损失。2施工技术2.1施工前的准备工作2.1.1原材料及配合比设计2.1.2基层的准备2.1.3和楼的试拌3.1水泥稳定碎石施工工艺3.1.1水稳碎石拌制3.1.3水稳碎石的摊铺施工采用一台三一重工和一台徐工摊铺机梯队作业，摊铺机拼装宽度分别为4.5m和6.0m，靠中分带第一台三一重工摊铺机按钢丝基准控制一侧高程，靠路肩一侧徐工摊铺机以中间摊铺机摊的路面为基准，另一侧高程采用钢丝绳控制，即双纵向控制。摊铺机搭接宽度约20厘米，前后相距不超过6米。为确保摊铺机正常连续摊铺，保持两台摊铺机前有4-6辆待摊车辆，摊铺时要匀速摊铺，及时检查摊铺厚度；摊铺中螺旋布料器应均衡地向两侧供料，螺旋布料器的料置以略高于螺旋布料器2/3为度，使熨平板挡板前混合料在全宽范围内保持一致，避免摊铺层出现离析现象，设专人检查铺筑厚度及平整度，发现局部离析、拖痕及其它问题应及时处理；中途不得随意变速或停机，摊铺速度在0.8～1.2米/分范围内。根据三一重工和徐工摊铺机的特性，采用夯锤进行振动，提高初始密实度。3.1.4水稳碎石的碾压3.1.5接缝处理4施工控制4.1材料控制水泥稳定碎石基层材料主要由粗集料、细集料、水泥等拌和而成，防止不合格材料进场是质量控制的关键。集料是水泥稳定碎石基层的主体，对强度的影响取决于集料本身的性质。集料应坚硬、耐久并具有足够的强度。粗集料应符合要求，当大石料较多时，在拌和、运输、摊铺过程中易产生大小料分离现象，碾压成型后易形成“粗集料窝”，对品质不利。因此，在施工过程中，粗集料的最大粒径应控制在31.5mm之内。水泥质量更是关键。施工时应选取初凝时间3h以上，终凝时间较长(大于6h)、标号较低的水泥，为保证其具有足够的强度，水泥稳定碎石要有足够的时间进行拌和、运输、摊铺和碾压。我们在施工中采用的水泥为湖南郴王牌32.5Mpa矿渣硅酸盐水泥。其初凝时间为3小时40分钟。4.2严格控制水泥剂量在施工过程中，要严格控制好水泥稳定碎石的水泥剂量。水泥剂量太小，水泥稳定碎石强度则不能满足承载力要求；水泥剂量太大时既浪费材料，又会使基层产生裂缝，对面层构成局部破坏。所以在施工过程中，要把水泥用量控制在经济、合理的目标上。4.3含水量控制1、含水量对压实度的影响。混合料的含水量对水泥稳定碎石基层的质量影响主要包括强度、压实度等。击实试验表明，含水量对压实度有较大影响。当含水量不同时，相同的混合料在相同的压实功作用下，会产生不同的压实度。由此可见，施工时控制好含水量是保证压实度达到设计标准的关键之一。2、含水量对强度的影响。含水量较小，混合料不但难以碾压成型，而且因水泥的物理、化学反应不全面而造成结构层强度难以形成，造成板体松散。我们在施工过程中，采用厂拌法生产水泥稳定碎石混合料。试验检测室配备一名专职试验人员，随时检测混合料的含水量。根据施工组成设计确定的最佳含水量并结合当日的温度、湿度及运距确定混合料的含水量。这样既可以保证混合料的质量，又能保证施工的进度，避免了不必要的返工处理等问题。4.4摊铺在省道248线老坪石至坪石段二级公路改建工程K0+000～K5+900段施工过程中，因底基层为级配砂砾，因此在水泥稳定碎石摊铺前先在级配砂砾表面洒水浸湿，使用德国产ABG423摊铺机进行摊铺。使用摊铺机进行摊铺的关键是保持作业连续不间断，因此我们作了充分的准备，拌和方面采用浙江产WBS-300型稳定土拌和站进行拌和，运输方面采用自卸车运输，要求一旦摊铺就连续不断的进行。摊铺时摊铺机保持匀速行驶，速度为3.5m/min。当拌和或运输环节方面出现问题时，摊铺机速度调整为2.5-3.0m/min，以保证不间断作业。安排专人在摊铺机后面进行检查，当局部产生粗集料窝时，辅以人工进行清除并换填。4.5压实混合料的压实是一个关键工序，也是保证施工质量的重要手段之一。当含水量大于或略大于最佳含水量时，就可以开始碾压。组织压实操作时应注意下列各点:1、采用的压实机具应先轻后重；2、碾压速度应先慢后快，一般速度控制在1.5~2.4km/h；3、组织压实机具合理的工作路线，直线段一般应先两侧后中间，以便保持路拱;在弯道部分，由低的一侧开始逐渐向高的一侧碾压。相邻两次的轮迹应重迭轮宽的三分之一，保证均匀压实而不漏压，对于压不到的边角，应辅以人工或小型机具进行夯实处理；4、应经常检查混合料的含水量和密实度，并视需要采取相应调整措施，以达到符合规定压实度的要求。应特别注意的是，任何机械均不得在已完成的或正在被碾压的路段上调头或急刹车，以免对结构层造成破坏。当局部混合料过干时，可补充部分水分；如局部发生“软弹”现象，应及时人工挖开，换填新的混合料，以保证质量。4.6养生水泥稳定碎石的养生是十分重要的一个环节，养生期间的湿度及龄期对水泥稳定碎石的强度影响相当大，在混合料形成初期应进行保湿养生，以保证水泥进行水化反应所需水分。养生期间还应采取封锁交通的处理措施，除洒水车外其它车辆禁止通行，特别严禁重型车辆通行。我们在施工过程中，除采取了封锁交通的措施之外，还专门购进了毛毡进行覆盖养生，这样既保证了混合料初期形成强度所需要的外界条件又保证了其内在的质量。图（一）图（二）4.7施工质量控制中的几个关键问题。现就路面基层施工质量控制中的几个关键问题作如下分析。1、现场混合料配比的控制。在已摊铺而尚未碾压的水泥稳定碎石混合料中随机抽样检测混合料的配比，水泥与集料的含量以及集料中的级配(尤其小于5mm的细料含量)，将混合料内的水泥洗去，再检测集料的级配，既费工，又欠精确。我们则采用的室内标准配比的水泥碎石混合料烘干所做的筛分试验结果，作为施工现场检查混合料配比与集料级配的依据，以方便检查。2、减少裂缝的产生。水泥稳定碎石基层的裂缝有两类:一类是强度不足引起的裂缝，与结构设计和施工质量有关。只要搞好结构设计和加强质量管理，这类裂缝是可以清除的。另一类是收缩裂缝，因为水泥稳定碎石是一种快凝的胶凝材料，和其它胶凝材料一样也有收缩的性质，主要是干缩和冷缩。当发生收缩时，如受到底层或者其它因素限制，就有出现收缩裂缝的可能。故解决此裂缝问题，要先了解影响收缩的原因。水泥稳定碎石混合料的干缩是由水分的散失引起的，失水越多，收缩愈大。这是因为混合料水分蒸发时毛细孔内水面下降，弯月面的曲率变大，在表面张力作用下水的内部压力比外部压力小，随着毛细孔水的不断蒸发，毛细孔中负压逐渐增大，产生收缩力使混合料收缩。干缩另一个原因是水化物层间水的脱出，水化硅酸钙的层间水分子具有吸水膨胀和脱水收缩的特征。影响混合料干缩性质因素有骨料数量、含水量和密实度等。温度下降会使混合料产生温度收缩，但在负温阶段时，由于水结冰后在结构中产生膨胀压力，结构有膨胀的趋势，而负温下材料本身又要产生收缩。由此可见，负温阶段混合料结构产生了膨胀与收缩两种相反的作用。而工程实践中发现，负温阶段均表现为冷缩而无膨胀现象，这可能是由于冷冻的体积膨胀，尚不足以抵消温度下降而引起的冷缩及结构抗拉强度大于膨胀压力的原因。从上面分析，导致裂缝出现的外因如下:（1）施工含水量过大。收缩裂缝的发生与发展和含水量有密切关系，含水量大则干缩和冷缩都大，因而施工中必须严格控制含水量。（2）压实度不够，结构中存在大孔隙的结构才有可能产生较大的收缩孔隙，也是水分的藏身之处。（3）施工期间重车行驶的影响。在混合料结晶结构形成后，车轮作用使结构破坏产生细微裂缝，收缩裂缝就有可能在这些地方出现。（4）刚度增长的影响。混合料基层的刚度随龄期的增大而增大，变形能力减少，容易因收缩而开裂，故混合料的刚度不宜过大。为了减少干缩裂缝，除了上面提出的控制好施工含水量，保证基层密实度以外，应采取如下几点措施:（1）增加混合料的粉末含量，可减少干缩；（2）适当减少混合料中二灰含量，以减低其刚度；（3）预设收缩缝，使裂缝有规律，也易于养护；（4）在施工中，应及时铺筑面层，可防止水分蒸发，避免表层失水过多而开裂；（5）选用石粉材料时，石粉的塑性指数不宜过高，材料拌和要均匀。3、严格控制碾压含水量。沿线各施工单位由于原材料的差异，其重型击实试验得出的最佳含水量值差别较大(6.5%~8.5%，个别还在9%以上)，即使混合料配比完全相同，情况也是如此。影响击实试验成果的因素是多方面的，原材料的差异是基本方面，与不同的试验设备与人员也有关系。从控制干缩变形的角度考虑，希望最佳含水量值越小越好。因为它是施工含水量的控制标准，如本工程规定，施工(碾压)含水量应在最佳含水量接近，正负一个百分点范围。实际上各工地按最多不超过2个百分点来掌握，因为碾压含水量愈大，混合料成型过程中的失水量也愈多，收缩变形量则愈大，增加了干缩开裂的可能性。但实际情况又不可能按预期的设想行事，有几个地方水泥稳定碎石混合料的碾压含水量超过最佳值较多(3~4个百分点)，其主要原因并非人为加水失控，而是原材料中碎石的原始含水量太高(湿灰的平均含水量为10%，最高达20%)。尽管进度应服从于质量，但不能因个别环节上的问题而延误总体的施工进度。5心得体会6结束语通过省道248线老坪石至坪石段二级公路改建工程K0+000～K5+900段水泥稳定碎石的施工，我们不难发现，水泥稳定碎石的级配对其强度是非常重要的，级配的好坏对水泥剂量的使用多少具有绝对的控制作用。另外，组织协调施工机械的好坏也是保证工程质量的重要手段。同时，要根据不同的地区差异，因地制宜确定不同的级配，采取不同的配合比。只有不断的总结经验，才能在水泥稳定碎石施工中对各项技术指标进行更好的控制。参考文献致谢光阴似箭，岁月如梭，不知不觉我即将走完大学生涯的第三个年头，回想这一路走来的日子，父母的疼爱关心，老师