振動成型法在市政道路半剛性水泥穩(wěn)定碎石基層建設(shè)中的應用分析

摘 要：由于半剛性水泥穩(wěn)定碎石基層有良好的抗拉強度、剛性等優(yōu)點，在我國的道路建設(shè)中得到了廣泛的應用，但是隨之也暴露除了很多的問題。比如存在收縮裂縫的問題，當其中滲入一定量的水之后，就會發(fā)生唧漿現(xiàn)象，有時候還會發(fā)生結(jié)構(gòu)性的破壞。文章針對這些問題，提出了在市政道路施工時半剛性水泥穩(wěn)定碎石基層振動成型法的應用，希望對提高市政道路的質(zhì)量有一定的指導作用。

關(guān)鍵詞：道路建設(shè)；水泥穩(wěn)定碎石；半剛性；基層

中圖分類號：TU74 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）12-0155-02

市政道路的施工現(xiàn)場往往受到多種因素影響，因此制定合理的施工方案和選用切實可行的施工工藝，對于保障市政道路工程的質(zhì)量和工程進度至關(guān)重要。有研究表明通過提高混合料的密實度、控制水泥的含量等途徑，能夠在一定程度上控制干縮裂縫的產(chǎn)生。筆者認為可以根據(jù)現(xiàn)場壓實方式研究與之相配的室內(nèi)成型方法，這對指導現(xiàn)場操作有著重大的意義。本文提出了基于振動成型法的半剛性水泥穩(wěn)定碎石基層的配比設(shè)計、室內(nèi)試驗，并對其施工工藝過程以及注意事項進行了詳細的闡述。

1 室內(nèi)試驗

1.1 原材料

①水泥。半剛性水泥穩(wěn)定碎石基層選用強度等級為R32.5的普通硅酸鹽水泥，不能使用硬化快、早期強度高的水泥。水泥的初凝時間至少為3 h，終凝時間至少為6 h。除此之外，水泥3 d的抗拉強度至少為11 MPa，28 d的抗拉強度至少為32.5 MPa。

②碎石。按照碎石的粒徑大小可以分為四個檔次，分別是0～2.36 mm、2.36～4.75 mm、4.75～19 mm以及19～31.5 mm，四個檔次應當分倉堆放。

1.2 配合比設(shè)計

本研究中使用振動法來成型水泥穩(wěn)定碎石試件。為了增加基層的抗沖刷、抗收縮性能，提高強度，可以參照骨架密實型混合料的要求進行配合比設(shè)計。通過大量的試驗和檢測，找出其集料組成、水泥摻量、最大干密度以及含水量。具體的技術(shù)指標見表1：

1.2.1 集料組成

在現(xiàn)行的道路施工規(guī)范當中，對集料級配曲線是有一定的要求的，粗料比較少，細料過多。使用振動成型法，要求粗料的粒徑在9.5 mm以上，同時適當減少細料的含量，并按照骨架密實型的要求進行配置。筆者結(jié)合半剛性水泥穩(wěn)定碎石基層級配范圍，擬合了如圖1所示的級配曲線。其中0～2.36 mm、2.36～4.75 mm、4.75～19 mm、19～31.5 mm四個檔次集料的重量比為27：4：36：33。

1.2.2 最佳含水量和最大干密度

在4個相同的上述集料級配中分別加入2.7%、3.2%、3.7%、4.2%不同量的水泥，制作實驗試件。同一水泥含量試件加入不同的含水量進行振動成型，分別為3.1%、3.9%、4.8%、5.9%以及6.9%。各半剛性水泥穩(wěn)定碎石試件制作完畢之后，在標準條件下養(yǎng)生六天，在水中浸泡24 h之后測量各個試件的含水量和干密度，結(jié)果如圖2所示。

從圖中可以看出不同水泥含量半剛性水泥穩(wěn)定碎石試件的最大干密度。2.7%水泥用量的最大干密度為2.24 g/cm3，3.7%水泥用量的最大干密度為2.29 g/cm3，3.2%水泥用量的最大干密度為2.27 g/cm3，4.2%水泥用量的最大干密度為2.31 g/cm3。根據(jù)最大干密度還可以找到對應的最佳含水量，具體結(jié)果見表2：

1.2.3 水泥用量

市政道路的半剛性水泥穩(wěn)定碎石基層要求7天的無側(cè)限抗壓強度至少為5 MPa。從表2中可以看出，當水泥用量為3.2%時，7天的無側(cè)限抗壓強度為5.1 MPa，能夠滿足設(shè)計要求。由于室內(nèi)試驗與現(xiàn)場施工存在一定的區(qū)別，因此筆者認為應該將水泥量確定為3.7%。

1.2.4 振動成型試驗

振動成型試驗是指利用直徑為150 mm壓頭的振動壓實儀，以一定的振動頻率（30 Hz）、激振力（6 800～6 900 N）、靜壓力（1 900±100 N）和時間（2 min）對試件進行振動成型，從而使試件具有最大的干密度和最大的無側(cè)限抗壓強度。該室內(nèi)試驗方法能夠較準確地反映施工現(xiàn)場振動壓實的原理，從而可以將通過實驗數(shù)據(jù)來指導現(xiàn)場施工。

2 施工工藝

2.1 施工準備

施工準備包括材料準備、機械準備和下承層準備。機械準備包括攪拌站、攤鋪機、壓路機、自卸車等。與傳統(tǒng)成型方法最大不同就是壓路機，它是振動成型法必須配置的機械設(shè)備。根據(jù)拌和以及攤鋪設(shè)備的生產(chǎn)能力來確定振動壓路機的規(guī)格和臺數(shù)。在進行半剛性水泥穩(wěn)定碎石基層施工之前，一定要確保下承層的質(zhì)量符合要求。要將表面的浮土清除干凈，確保表面有一定的濕度。如果有裂縫，要采取一定的措施將其封閉。如果有松散部位，要將其挖除，并重新攤鋪。當將下承層作為水泥穩(wěn)定碎石時，要等下承層施工結(jié)束滿7 d并且強度滿足設(shè)計要求之后才能進行施工。兩個水泥穩(wěn)定碎石基層之間的施工間隔時間要控制在30 d之內(nèi)，否則會因水泥穩(wěn)定碎石基層水分蒸發(fā)而產(chǎn)生干縮裂縫。

2.2 拌和、運輸以及攤鋪

在拌合混合料的時候，可以通過參考最佳含水量來控制水含量。一般外加水和混合材料中的水含量之和不超過最佳水含量加1%。嚴格按照施工工藝規(guī)定的配比來配料。在將成品料裝車時，自卸車應當前后移動，否則集料很可能會因為過度集中而產(chǎn)生分離的現(xiàn)象。在運輸?shù)倪^程中，要對集料進行覆蓋保護，最大程度減少水分的蒸發(fā)。一定要在集料初凝前將其運輸至現(xiàn)場。半剛性水泥穩(wěn)定碎石基層的壓實厚度不能超過25 cm。集料的攤鋪速度要控制在3 m/min左右，每個部位都要攤滿，同時攤鋪施工應該保持連續(xù)性。

2.3 碾壓

攤鋪機要緊跟著壓路機，壓路機一次碾壓的長度應該控制在50～80 m之間。碾壓施工程序為：初壓→輕振碾壓→重振碾壓→終壓。碾壓程序應該遵循以下原則：初壓充分，振壓不推移、終壓無輪跡。在碾壓過程中，壓路機不能突然無故地剎車，停車要自然，一般要停在已經(jīng)碾壓好的路段。

2.4 養(yǎng)護

待半剛性水泥穩(wěn)定碎石基層施工完畢之后，要對其進行至少7 d的養(yǎng)護。常見的養(yǎng)護方法有覆蓋塑料薄膜灑水法、噴灑養(yǎng)護劑法以及覆蓋濕潤草袋法等等。采用何種方法進行養(yǎng)護，應該根據(jù)實際情況進行選擇。除此之外，在半剛性水泥穩(wěn)定碎石基層養(yǎng)護的期間，必須進行人為的交通管制，禁止車輛的通行。

3 結(jié) 語

實體工程檢測結(jié)果對比分析證明：振動法設(shè)計的水泥穩(wěn)定碎石無側(cè)限抗壓強度基本吻合。采用優(yōu)化的骨架密實型級配，并采用振動法設(shè)計的混合料在拌和、運輸、攤鋪及碾壓中未發(fā)現(xiàn)明顯離析，使用現(xiàn)有的施工設(shè)備，以振動法確定的最大干密度作為標準密度，基層壓實度標準可定位在98%。

參考文獻：

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