對(duì)石灰與粉煤灰穩(wěn)定粒料基層施工的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)

吳建兵 鄭 磊

隨著我國(guó)公路運(yùn)輸建設(shè)日益走向規(guī)范化和定型化,半剛性基層瀝青路面已成為高等級(jí)公路設(shè)計(jì)的主要形式,石灰、粉煤灰穩(wěn)定粒料(以下簡(jiǎn)稱二灰碎石)半剛性基層具有耐久性好、強(qiáng)度高、成本低等優(yōu)點(diǎn),在高速公路、一級(jí)公路和其他等級(jí)道路中被廣泛的應(yīng)用。故加強(qiáng)對(duì)二灰碎石基層性能的認(rèn)識(shí),加強(qiáng)施工過(guò)程中的質(zhì)量管理,對(duì)控制公路的質(zhì)量和使用性能等有著重要的意義。

1 二灰碎石基層的特點(diǎn)

1)二灰碎石有兩種類型,一種是懸浮型,二灰與集料各占50%,粒料懸浮于二灰混合料之間。懸浮型對(duì)粒料沒有級(jí)配要求,施工很方便。另一種是密實(shí)型,集料占二灰碎石混合料總重量的80%以上,二灰混合料占12%～20%,密實(shí)型二灰碎石集料必須有良好的級(jí)配,二灰混合料與集料中小于4.75mm的顆粒組成基體材料,必須有足夠的基體材料才能達(dá)到設(shè)計(jì)的壓實(shí)度,而這對(duì)混合料的強(qiáng)度和耐久性很重要,但如果基體霉?fàn)€過(guò)高,則密實(shí)型混合料轉(zhuǎn)變?yōu)閼腋⌒突旌狭?如基體材料過(guò)少,則混合料的密實(shí)度達(dá)不到要求,施工時(shí)易產(chǎn)生離析現(xiàn)象,配合比的設(shè)計(jì)應(yīng)在保證強(qiáng)度與混合料不離析的情況下,嚴(yán)格控制二灰的含量以及集料中4.75mm粒徑以下的細(xì)集料含量。懸浮型二灰碎石混合料就強(qiáng)度而言與密實(shí)型二灰碎石混合料無(wú)明顯差別,但懸浮型二灰碎石混合料的干縮性比密實(shí)型二灰碎石混合料大,也較容易沖刷,因此目前公路設(shè)計(jì)的二灰碎石基層大都是密實(shí)型,密實(shí)型二灰碎石基層的滲透性小,空隙率小,并具有冰凍穩(wěn)定性好,干縮性小等特點(diǎn),適宜集中機(jī)械拌料,機(jī)械攤鋪,有利于保證施工質(zhì)量與工期要求。2)基層必須能夠承受路面?zhèn)鬟f下來(lái)的行車荷載的反復(fù)作用,而不產(chǎn)生過(guò)高的殘余變形和疲勞拉彎破壞,這就需要基層有足夠強(qiáng)度和與路面相匹配的整體剛度,各種基層材料相比較,二灰碎石的整體強(qiáng)度和剛度最高,可使路面具有良好的承載力。3)雨季時(shí),水可能從瀝青路面的裂縫或兩側(cè)路肩等處滲透到基層中,地下水位相對(duì)基層較高的地段,水分有可能通過(guò)毛細(xì)管進(jìn)入基層,使基層處于潮濕狀態(tài),隨著基層中的水分不斷增加,致使路基的強(qiáng)度急劇下降,從而導(dǎo)致瀝青路面過(guò)早損壞,縮短了公路的使用壽命。因此路面基層必須選用水穩(wěn)定性好的材料,實(shí)踐證明,就目前使用的各種基層材料而言,二灰碎石的水穩(wěn)定性最好。

2 二灰碎石基層施工的質(zhì)量控制

2.1 二灰碎石的材料要求

石灰中氧化鈣、氧化鎂的含量,對(duì)二灰碎石的強(qiáng)度有明顯的影響。要選用Ⅲ級(jí)以上(鈣、鎂含量大于70%)生石灰應(yīng)在使用前7 d～10 d內(nèi)充分消解,每噸生石灰用水量約為500 kg～800 kg,不宜過(guò)早,否則石灰中鈣鎂含量將會(huì)衰減,消解后,如果較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)暫不使用,應(yīng)用塑料布或其他材料覆蓋,隔斷空氣與雨水。

粉煤灰中的氧化物(SiO2,Al2O3,Fe2O3)含量要大于70%,燒失量小于20%(有的國(guó)家規(guī)定小于10%,我國(guó)采用的粉煤灰達(dá)不到這個(gè)指標(biāo))的粉煤灰本身不具有水硬性,粉煤灰與消石灰混合后,在加水后,粉煤灰中的氧化物具有活性,與消石灰中的氫氧化物能發(fā)生水化發(fā)應(yīng),生成水化物形成強(qiáng)度,粉煤灰中的氧化物含量越高,形成的強(qiáng)度也越高,粉煤灰要選用細(xì)灰(0.3mm篩孔通過(guò)量90%,0.075mm通過(guò)量70%),細(xì)石灰的活性強(qiáng),同樣的二灰配合比,細(xì)灰比粗灰形成的強(qiáng)度高10%以上,另外,粉煤灰的含水量不宜超過(guò)35%。

二灰的粗集料應(yīng)選用不含泥土和風(fēng)化巖的、具有良好級(jí)配的石料,壓碎值小于30%,沒有影響化學(xué)作用的有機(jī)質(zhì)或化學(xué)物質(zhì),碎石的最大粒徑不超過(guò)37.5mm。

二灰碎石拌和及養(yǎng)生用水均為能飲用的水。

2.2 二灰碎石配合的設(shè)計(jì)

配合比的設(shè)計(jì)將直接影響二灰碎石的強(qiáng)度,在一定的范圍內(nèi)石灰用量的增加可提高二灰碎石的強(qiáng)度,試驗(yàn)證明使得強(qiáng)度最高的二灰配比為:石灰∶粉煤灰的比例范圍在1∶4～1∶2之間,超過(guò)這個(gè)范圍的石灰用量無(wú)論增加或減少,其強(qiáng)度都明顯地降低。另外,二灰碎石中級(jí)配碎石的含量必須大于80%,且小于0.075mm的粉料應(yīng)力求接近于零,以減小集料的表面積,減小二灰的損耗,否則對(duì)強(qiáng)度有較大的影響。二灰碎石的7 d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度必須達(dá)到設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

2.3 二灰碎石基層施工的溫度

溫度愈高,二灰碎石強(qiáng)度增長(zhǎng)愈快,溫度低,強(qiáng)度增加緩慢,養(yǎng)生的時(shí)間長(zhǎng)。因此二灰碎石最好能在夏、秋季施工,如因各種原因不能在較高氣溫施工,但最低的施工溫度在5℃以上,并在第一次冰凍(-3℃～5℃)到來(lái)前一個(gè)月完成。

2.4 二灰碎石拌和

1)二灰碎石混合料應(yīng)采用集中拌和方法進(jìn)行,使用強(qiáng)制拌法連續(xù)集中拌和,禁止使用路拌法。2)集料拌和時(shí)的配合比必須準(zhǔn)確,根據(jù)設(shè)計(jì)配合比換算成施工配合比,各種成分允許偏差范圍如下:集料:±2%重量比;粉煤灰:±1.5%重量比;石灰:±1%重量比;水:±2%按最佳含水量。在拌和時(shí),應(yīng)對(duì)混合料的含水量、灰劑量進(jìn)行有效的控制。含水量偏大,碾壓困難,影響基層平整度;含水量偏小,對(duì)二灰碎石的強(qiáng)度有影響?？紤]到混合料運(yùn)輸、攤鋪過(guò)程中水分損失,拌和時(shí)用水量最好比測(cè)定最佳含水量略低1%～2%,以保證碾壓時(shí)接近最佳含水量。在拌和二灰碎石混合料之前,宜先將石灰和粉煤灰按比例拌和成二灰混合料,然后再直接將二灰摻加到集料中,拌10mm孔篩。

2.5 二灰碎石的攤鋪與碾壓

1)基層的平整度對(duì)瀝青面層的平整度有很大的影響,特別是薄瀝青路面,它的平整度主要取決于基層的平整度,因此二灰碎石的攤鋪?zhàn)詈貌捎脭備仚C(jī)攤鋪,攤鋪速度要均勻、連續(xù),盡量避免不良現(xiàn)象。一般攤鋪前先鋪筑試驗(yàn)段,以確定二灰碎石機(jī)械攤鋪的松鋪系數(shù),施工的集料配合比例,標(biāo)準(zhǔn)施工方法等,確保二灰碎石基層的質(zhì)量。碾壓應(yīng)先用輕型壓路機(jī)穩(wěn)壓后,再用重型壓路機(jī)碾壓。2)由于混合料在拌和、運(yùn)輸和攤鋪過(guò)程中有可能發(fā)生“離析”現(xiàn)象,在攤鋪過(guò)程中易形成“集料窩”,局部的集料窩在碾壓后除影響平整度外,還極易使路面產(chǎn)生早期病害。故在二灰碎石攤鋪時(shí),應(yīng)派專人消除“集料窩”,集料窩可采用好料進(jìn)行換填。3)半剛性基層上為薄瀝青面層,特別是半剛性材料的含水量偏大時(shí),半剛性基層會(huì)產(chǎn)生干縮裂縫。施工碾壓時(shí)半剛性材料基層的含水量愈大,竣工后半剛性路面的干縮裂縫愈嚴(yán)重。新鋪半剛性基層,隨著混合料水分的減少,產(chǎn)生的干縮應(yīng)力愈慢。在壓實(shí)完成的前幾天,混合料的抗拉強(qiáng)度低,容易產(chǎn)生干縮裂縫,由于材料的應(yīng)力松弛性質(zhì)和材料強(qiáng)度隨齡期增長(zhǎng),材料的抗應(yīng)變能力將增強(qiáng)。

2.6 接縫處理

二灰碎石攤鋪?zhàn)詈萌鶖備?避免縱縫處理,如只能半幅施工,縱縫應(yīng)采用垂直接縫,拼縫時(shí)接縫處松散的混合料必須清除干凈,并灑水濕潤(rùn),橫向施工縫處理同縱縫。

2.7 二灰碎石基層的養(yǎng)生

雖然密實(shí)型二灰碎石基層的干縮性小,但初期7 d～14 d的養(yǎng)生很重要,在此期間必須保證其表面處于濕潤(rùn)狀態(tài),養(yǎng)生期間要實(shí)行交通管制。如果不及時(shí)養(yǎng)生,就會(huì)產(chǎn)生橫向干縮裂縫,或養(yǎng)生結(jié)束后因陽(yáng)光暴曬,氣候干燥也會(huì)產(chǎn)生裂縫,保護(hù)好基層在攤鋪面層前不開裂,對(duì)公路質(zhì)量的保證有重要意義。

2.8 二灰碎石主要質(zhì)量的驗(yàn)收

壓實(shí)度檢測(cè):二灰碎石碾壓結(jié)束后應(yīng)及時(shí)對(duì)其壓實(shí)度進(jìn)行檢驗(yàn),如評(píng)定不合格必須再碾壓。強(qiáng)度檢測(cè):7 d齡期時(shí)進(jìn)行鉆孔取芯樣,應(yīng)能取出成型的芯樣,28 d齡期必須取出完整的芯樣,否則應(yīng)查找原因,進(jìn)行返工處理。

[1] 田 濤,吳 軍.二灰穩(wěn)定碎石道路基層的配合比設(shè)計(jì)及施工[J].山西建筑,2008,34(19):267-268.