抗裂型水泥穩(wěn)定碎石基層施工質(zhì)量控制

馮 義

(東?？h路橋工程有限公司，江蘇東海 222300)

0 引言

水泥穩(wěn)定碎石具有良好的力學(xué)性能和板體性，它的水穩(wěn)性和抗凍性都較石灰穩(wěn)定土好。水泥穩(wěn)定碎石的初期強(qiáng)度高，并且強(qiáng)度隨齡期而增長。隨著我國公路事業(yè)的發(fā)展和公路技術(shù)等級(jí)的不斷提高，水泥穩(wěn)定碎石已成為高等級(jí)公路基層的常用材料并得到廣泛應(yīng)用。但在施工過程中，如何更好的對(duì)水泥穩(wěn)定碎石加以控制使其發(fā)揮最佳性能，還需要進(jìn)行更好的研究和探討，以避免其不足之處對(duì)路面產(chǎn)生的危害。

本文結(jié)合245省道東海段的具體施工應(yīng)用情況，對(duì)采用抗裂型水泥穩(wěn)定碎石基層施工如何控制材料質(zhì)量、合理設(shè)計(jì)水泥穩(wěn)定基層的配合比、保證施工質(zhì)量等方面進(jìn)行探討，為同類型的工程施工提供參考。

1 原材料質(zhì)量要求

1.1 水泥

水泥作為結(jié)合料的穩(wěn)定劑，其質(zhì)量至關(guān)重要。施工中應(yīng)盡量使用水化熱較低，穩(wěn)定性好，抗折強(qiáng)度較大的水泥。

245省道東海段采用連云港中聯(lián)和馬陵山方潤P.O42.5級(jí)緩凝水泥，主要技術(shù)指標(biāo)見表1。經(jīng)檢驗(yàn)，試驗(yàn)所用水泥符合水泥穩(wěn)定碎石材料技術(shù)要求。

表1 水泥技術(shù)指標(biāo)

1.2 碎石

水泥穩(wěn)定碎石基層的強(qiáng)度主要依靠碎石本身的強(qiáng)度、石料的嵌擠鎖結(jié)作用和水泥材料的穩(wěn)定膠結(jié)作用而形成［5］。就碎石而言應(yīng)滿足《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定，此外，為了更準(zhǔn)確地控制施工中集料合成級(jí)配，集料分為4檔，且集料最大粒徑不大于31.5 mm。經(jīng)大量的試驗(yàn)總結(jié)，同時(shí)考慮到施工控制的可行性，碎石的針片狀含量小于15%，含泥量控制在2%～3%以內(nèi)。

本項(xiàng)目采用安峰山碎石，其主要技術(shù)指標(biāo)見表2。

表2 碎石技術(shù)指標(biāo)

2 配合比設(shè)計(jì)

2.1 集料組成設(shè)計(jì)

水穩(wěn)層原材料的性能除了應(yīng)該達(dá)到規(guī)范規(guī)定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)外，還應(yīng)具有良好的級(jí)配。資料顯示，相同水泥劑量下，級(jí)配良好的混合料其強(qiáng)度比級(jí)配不良的混合料要高得多。

根據(jù)研究成果，采用骨架密實(shí)型級(jí)配，混合料具有較高的強(qiáng)度及抗收縮特性。各種集料按計(jì)算所得的摻配比例拌和后的混合料，其顆粒組成應(yīng)符合表3的級(jí)配范圍規(guī)定。

表3 水泥穩(wěn)定碎石混合料級(jí)配范圍要求

為保證配制出的混合料具有較好的抗裂性能以及施工時(shí)減少離析的產(chǎn)生，建議配合比設(shè)計(jì)時(shí)級(jí)配曲線按正“S”形調(diào)整，且4.75 mm，2.36 mm，0.075 mm 的通過量應(yīng)接近級(jí)配范圍的下限，0.075 mm篩孔通過率宜在3%左右。

2.2 混合料配比確定

2.2.1 最佳含水量和最大干密度的確定

確定集料級(jí)配后，選用水泥摻加量。將各種集料按比例進(jìn)行拌和，分別作水泥劑量為 3.0%，3.5% ，4.0%，4.5% 的四種試件。分別采用振動(dòng)擊實(shí)成型法和重型擊實(shí)成型法確定各組水泥穩(wěn)定碎石混合料的最佳含水量和最大干密度，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 水泥碎石擊實(shí)結(jié)果

2.2.2 7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

將混合料在振動(dòng)擊實(shí)試驗(yàn)法確定的最佳含水量與最大干密度下，分別用振動(dòng)和靜壓成型圓柱形試件，振動(dòng)成型試件和靜壓成型試件的壓實(shí)度為振動(dòng)擊實(shí)試驗(yàn)確定的各種混合料最大干密度的98%，尺寸為15 cm×15 cm。按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果見表5。

考慮到現(xiàn)場材料的變異性，并從工程經(jīng)濟(jì)性和現(xiàn)場拌和、施工工藝考慮，將下基層水泥碎石的水泥劑量確定為水泥∶級(jí)配碎石 =3.9∶100。

3 施工工藝及質(zhì)量控制

水泥穩(wěn)定碎石施工工序多，要求施工過程連續(xù)性，這就要求施工單位在管理上要加強(qiáng)組織，重視每一道施工工序質(zhì)量，銜接好影響施工質(zhì)量的不同環(huán)節(jié)，提高前場與后場的聯(lián)系，及時(shí)反饋試驗(yàn)檢測結(jié)果，以便采取相應(yīng)的技術(shù)措施。

表5 水泥碎石7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

3.1 拌和與裝料

1)開始拌和前，拌和場的備料應(yīng)能滿足5 d～10 d的攤鋪用料。

2)拌和機(jī)各料倉頂應(yīng)加設(shè)篩網(wǎng)篩除大顆料骨料，各料倉間應(yīng)加高隔板以防竄料。4號(hào)料的竄倉會(huì)造成混合料粉塵含量過高，給路面整體的抗裂性能帶來不利影響。

3)在拌和樓的控制室由一名控制員對(duì)整個(gè)拌和場的上料、拌和、卸料進(jìn)行控制操作，在拌和樓開盤后的第一斗料卸車時(shí)，須經(jīng)專職的質(zhì)檢員對(duì)其外觀質(zhì)量進(jìn)行檢查，若發(fā)現(xiàn)水量過大或過小，拌和不均勻，應(yīng)對(duì)第一車料予以廢棄，再檢查第二車，直到拌和均勻，質(zhì)量穩(wěn)定可靠為止。

4)試驗(yàn)人員應(yīng)重點(diǎn)進(jìn)行水穩(wěn)碎石混合料的級(jí)配組成、水泥用量及含水量的檢測。檢測頻率為每臺(tái)拌和設(shè)備上、下午各一次。

5)在向卡車卸料時(shí)，應(yīng)分5次挪動(dòng)汽車位置，以減少粗細(xì)集料的離析現(xiàn)象。汽車挪動(dòng)放料示意圖見圖1。

圖1 混合料裝車圖

3.2 運(yùn)輸

運(yùn)輸車輛在每天開工前，要檢查其完好情況，裝料前應(yīng)將車輛內(nèi)外及輪胎清洗干凈。應(yīng)盡快將拌成的混合料運(yùn)送到鋪筑現(xiàn)場。另外，在運(yùn)輸過程中，要根據(jù)運(yùn)距的長短和天氣情況決定是否遮蓋。運(yùn)輸車輛要統(tǒng)一進(jìn)行編號(hào)，每輛車離開拌和站時(shí)，應(yīng)有專人負(fù)責(zé)開具出場料單，有具體時(shí)間記錄，防止某輛車運(yùn)輸時(shí)間過長。

3.3 攤鋪

1)攤鋪前應(yīng)將下結(jié)構(gòu)層表面灑水濕潤，同時(shí)應(yīng)檢查攤鋪機(jī)各部分運(yùn)轉(zhuǎn)情況，而且每天堅(jiān)持重復(fù)此項(xiàng)工作。

2)攤鋪機(jī)后面設(shè)專人消除粗細(xì)集料離析現(xiàn)象，特別是局部粗集料和含水量超限點(diǎn)應(yīng)該鏟除，并用新拌混合料填補(bǔ)。對(duì)于較規(guī)則的帶狀離析應(yīng)立即查找機(jī)械原因并調(diào)整消除。施工中主要控制以下幾點(diǎn):a.防治混合料離析;b.攤鋪機(jī)機(jī)械調(diào)整到位;c.攤鋪速度均勻;d.松鋪厚度、高程、橫坡指標(biāo)控制;e.加強(qiáng)上下基層粘結(jié)，形成整體。

3.4 碾壓

水泥穩(wěn)定碎石的碾壓以振動(dòng)壓路機(jī)為主，在以振動(dòng)法配合比設(shè)計(jì)的水穩(wěn)中，碾壓方式總結(jié)如下:

1)采用振動(dòng)壓路機(jī)(靜重≥18 t)不起振靜壓1遍。

2)用22 t振動(dòng)壓路機(jī)高頻低幅振動(dòng)碾壓不少于2遍，之后低頻高幅碾壓不少于2遍。

3)用30 t左右膠輪壓路機(jī)配合光面消除細(xì)小裂紋。

3.5 養(yǎng)生

養(yǎng)生對(duì)于水泥碎石基層的整體成型有重大的影響，施工應(yīng)該做到以下幾點(diǎn):

1)每一段碾壓完成以后應(yīng)立即進(jìn)行質(zhì)量檢查，并開始養(yǎng)生，不得延誤;

2)將透水無紡?fù)凉げ紳駶櫍缓笕斯じ采w在碾壓完成的基層頂面。覆蓋2 h后，再用灑水車灑水。在養(yǎng)生期內(nèi)應(yīng)保持基層處于濕潤狀態(tài)。土工布受到車輛等損壞后，需要及早發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行處理;

3)需要強(qiáng)調(diào)的是，抗裂型水穩(wěn)基層的養(yǎng)生時(shí)間，需要更長的時(shí)間維持正常養(yǎng)護(hù)。尤其是氣溫低時(shí)，要滿足強(qiáng)度持續(xù)增長的需要，避免表面松散、坑洞等早期強(qiáng)度損壞現(xiàn)象的發(fā)生。

4 檢測結(jié)果

4.1 壓實(shí)度

設(shè)計(jì)要求的壓實(shí)度控制值是98%，各標(biāo)段基層的壓實(shí)度平均值均大于規(guī)范要求控制值，其標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)均小于0.5%，整個(gè)基層壓實(shí)度均勻。

4.2 7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

混合料的7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度是衡量水泥穩(wěn)定碎石混合料強(qiáng)度性能的基本指標(biāo)，水穩(wěn)基層的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的平均值均大于其強(qiáng)度特征值，能夠滿足設(shè)計(jì)要求，整個(gè)基層的整體強(qiáng)度較高且分布較為均勻。

4.3 裂縫調(diào)查

基層完工30 d后，對(duì)全線各標(biāo)段基層進(jìn)行了裂縫檢查，結(jié)果顯示全線37 km基層共出現(xiàn)了12條裂縫，且最小間距超過200 m。

5 結(jié)語

通過對(duì)245省道抗裂型水穩(wěn)基層的施工實(shí)踐，對(duì)混合料配合比設(shè)計(jì)及施工過程的質(zhì)量控制，結(jié)構(gòu)指標(biāo)控制良好，245項(xiàng)目的橫向裂縫比傳統(tǒng)施工裂縫大大減少，橫向裂縫僅400 m/道～500 m/道，有的路段甚至更長。裂縫數(shù)量已經(jīng)得到有效的控制。由于抗裂型水穩(wěn)基層減少裂縫產(chǎn)生，從而增加了路面使用壽命。作為半剛性路面基層，對(duì)于瀝青路面的推廣有很大經(jīng)濟(jì)社會(huì)意義。

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