公路路面基层中水泥稳定碎石的应用探讨
bqpl26674
bqpl26674 Lv.9
2015年07月03日 20:32:00
来自于道路工程
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  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集料级配对抗压强度的影响   对于半刚性基层路面结构,基层要承受荷载,应具有一定的荷载扩散能力。集料自身强度及级配组成都对水泥稳定碎石基层的承载能力有重要的影响。

  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集料级配对抗压强度的影响

  对于半刚性基层路面结构,基层要承受荷载,应具有一定的荷载扩散能力。集料自身强度及级配组成都对水泥稳定碎石基层的承载能力有重要的影响。

  公路设计规范中所规定的级配范围是总结了全国各地的实践经验而得来的,该级配范围是很广泛的。但我们在具体应用中并不是只要在这个范围内的级配就能满足要求,要因地制宜、根据当 地的实际情况确定级配范围。

  表1给出了四个级配,前三个级配参照规范规定的级配范围, 选取上、中和下限作为设计标准进行集料组成设计,级配四为S型级配。


  按照每种混合料的最佳含水量和压实度要求制作试件,试件在标准养护条件下,养生6天,浸水1天,然后进行测试,其具体结果见表2。


  表中平均值说明, 级配1和级配2和级配4满足规范要求的混合料7天、强度≥4.0Mpa的要求; 强度代表值说明,级配1和级配2满足规范要求,这是由于混合料形成的结构密实、粒料间粘结力增强、材料的整体强度得到提高。

  1.2水泥剂量对抗压强度的影响

  根据规范要求,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。

  1.3 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。

  1.4 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施工前的准备工作

  2.1原材料及配合比设计

  (1)原材料采购

  首先必须把好料源头关,其次对所进每批材料都必须按规范要求的检测频率进行自检,自检合格后报监理组、业主抽检,经三方检测合格后才组织上料,同时留样备查。材料入库后,必须严格管理料场,做到材料整洁无污染,对石料必须进行隔仓处理,插牌明示,细集料采取必要的覆盖措施,采取加盖防水彩条布及防雨棚的办法。

  ①水泥

  硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥都可以用于水泥稳定碎石路面基层施工,禁止使用快硬水泥、早强水泥以及其它受外界影响而变质的水泥。水泥各龄期强度、安定性等应达到相应指标要求:要求水泥初凝时间3小时以上、终凝时间不小于6小时,3d抗压强度不小于18Mpa。

  ②碎石

  基层用级配碎石备料按粒径9.5~31.5mm、粒径4.75~9.5mm、粒径4.75~2.36mm,2.36 mm以下的四种规格筛分加工出料。水泥稳定碎石混合料中碎石压碎值不大于28%,针片状含量不大于15%,集料中小于0.6 mm的颗粒必须做液限和塑性指数试验,要求液限小于28%塑性指数<9。

  2.2配合比组成设计

  ①取工地实际使用的集料,分别进行筛分。按颗粒组成进行计算,确定各种集料的组成比例,同时要求4.75 mm、0.075 mm的通过量接近级配范围的中值。

  水稳碎石混合料中集料的颗粒组成通过下列筛孔(mm)的重量百分率(%)

  级配 31.5 26.5 19 9.5 4.75 2.36 0.6 0.075

  范围 100 90-100 72-89 47-67 29-49 17-35 8-22 0-7

  ②取工地使用的水泥,按不同水泥剂量分组成试验。一般水泥剂量按4%、5%、6%、7%、四种比例进行试验(水泥:集料=4.0:100、5.0:100、6.0:100、7.0:100)。制备不同比例的混合料,用重型击实法确定各组混合料的最佳含水量和最大干密度。

  ③为减少基层裂缝,做到三个限制:在满足设计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;根据施工时气候条件限制含水量。具体要求水泥剂量不大于5.5%、集料级配中0.075mm以下颗粒含量不大于4%、含水量不超过最佳含水量的1%。

  ④根据确定的最佳含水量,拌制水泥稳定碎石混合料,按要求压实度(重型击实标准98%)。制备混合料试件,在标准条件养护6 天,浸水一天后取出,做无侧限抗压强度。

  ⑤水泥稳定碎石7 天浸水无侧限抗压强度代表值满足R≥3.5MPa。

  ⑥取符合强度要求的最佳配合比作为水泥稳定碎石的生产配合比,用重型击实法求得最佳含水量和最大干密度,经批准,以指导施工。

  3 水泥稳定碎石施工工艺

  3.1水稳碎石拌制

  (1) 水稳碎石拌和机我部采用一台WDB500 拌和机,每小时产量500T,实际出料在350T~400T 之间,配5 个进料斗,料斗口安装钢筋网盖,筛除超出粒径规格的集料及杂物。

  (2)所有料斗、水箱、罐仓都装配高精度电子动态计算器,并经计量部门标定。

  (3)按市高指批复配合比进行生产,同时对混合料进行筛分检验级配及做好水泥剂量滴定、含水量、强度等试验。

  3.2水稳碎石的运输

  (1) 装料:装料根据放料人员的提示,按前、中、后三次作业的方法进行,不得太满外溢,车内混合料必须在初凝时间内运到工地。

  (2) 覆盖:用油布覆盖混合料。

  (3) 车辆倒车时在摊铺机前30cm处停住,卸料时挂空挡,注意不要撞击摊铺机,不要把料卸在摊铺机外面。

  3.3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4.5 m和6.0 m,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。


3.4水稳碎石的碾压

  碾压是关系到基层内在质量的关键工序。而影响碾压工序的关键因素又是碾压组合和含水量。根据试铺段最终压实效果,选出最佳碾压方式作为正常碾压施工工艺为: DD110 双钢轮压路机静压1 遍(速度1.5-1.7km/h);复压采用YZ18T 振动压路机高频低幅振压2 遍(速度1.8-2.2km/h);再采用宝马25T 振动压路机高频低幅振压2 遍(速度1.8-2.2km/h);终压采用YZ18T 振动压路机先静压1 遍,再用YL20T 轮胎压路机碾压1-2 遍(速度1.5-1.7km/h)。碾压时注意不得漏压、超压、随意掉头、打方向等。水稳碎石施工结束应做到表面平整密实,无浮石、弹簧现象,无明显压路机轮迹。

  3.5接缝处理

  水泥稳定混合料摊铺时,连续作业不中断,如因故中断时间超过2h,则设横缝,每天收工之后,第二天开工的接头断面设置横缝,每当通过桥涵、特别是明涵、明通,在其两边设置横缝,在其两边设置横缝,基层的横缝与桥头搭板尾端吻合。特别注意桥头搭板前水泥稳定碎石的碾压。横缝与路面车道中心线垂直设置,其设置方法:施工结束处碾压方式与正常段相同,压路机碾压至下承层上,碾压结束待水稳具有一定强度后,将已碾压密实且高程和平整度符合要求的末端挖成与路中心线垂直向下的断面,第二天再进行摊铺。因故中断时间超过2h,则设置横缝后,再摊铺新的混合料。开始摊铺时,应先量取已铺水稳碎石路面的厚度,乘以松铺系数,求得新铺路段接头处的松铺厚度,决定熨平板的高度。

  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。粗集料应符合规范要求,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 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。

  4.5 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。

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张杜
2016年10月15日 23:01:27
2楼
多谢分享资料
下载学习中!
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jin1939866853
2016年11月08日 09:16:58
3楼
哈哈哈,谢谢你
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