改性級配碎石基層施工質(zhì)量控制研究

蔣少稀 劉士康

(1.廣東省建筑設(shè)計研究院，廣東 廣州 510000； 2.中交一公局第六工程有限公司，天津 300451)

改性級配碎石基層施工質(zhì)量控制研究

蔣少稀1劉士康2

(1.廣東省建筑設(shè)計研究院，廣東 廣州 510000； 2.中交一公局第六工程有限公司，天津 300451)

以某二級公路路面基層改性級配碎石施工現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，從級配、水泥劑量和壓實度三個方面提出對改性級配碎石基層質(zhì)量的控制措施，得出以4.75 mm以下粒徑集料含量作為控制級配變異的關(guān)鍵措施，過9.5 mm方孔篩法能夠提高水泥劑量檢測精度的結(jié)論。

改性級配碎石，變異性，質(zhì)量控制

0 引言

路面基層作為道路結(jié)構(gòu)的承重層，主要承受由面層傳來的車輛荷載的垂直應(yīng)力，并將力擴散到下面的墊層和土基中去，它需要有足夠的強度和剛度才能保證道路整體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和較長的使用期限，因此，對路面基層質(zhì)量的控制顯得尤為重要。本文從級配、水泥劑量和壓實度三個方面研究控制路面基層質(zhì)量的方法，以某二級公路路面基層改性級配碎石(水泥含量為2%的水泥穩(wěn)定材料)施工現(xiàn)場的檢測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，使用變異系數(shù)[1]這個統(tǒng)計量，分析以上三種因素產(chǎn)生變異的原因，并提出相應(yīng)的質(zhì)量控制措施。

1 級配變異的控制

本文根據(jù)JTG E42-2005公路工程集料試驗規(guī)程[2]采用篩分法從水泥改性級配碎石的拌和站和攤鋪現(xiàn)場兩處對級配進行取樣32組。因為水泥改性級配碎石的水泥劑量只有2%，水泥粉對級配影響較小，故將混合料曬干抹去粘在粗集料上的細集料后再進行篩分。篩分結(jié)果如表1，表2所示。

表1 拌和站混合料篩分結(jié)果

表2 攤鋪現(xiàn)場混合料篩分結(jié)果

從表1看到，拌和站混合料不同孔徑通過率的變異系數(shù)變化范圍為1%～19.1%，平均值為12.3%，細集料的變異明顯大于粗集料的變異，4.75 mm及以下粒徑的集料的變異系數(shù)相對較大。

從表2中看出，攤鋪現(xiàn)場混合料不同孔徑通過率的變異系數(shù)變化范圍為1.2%～24.5%，平均值為12.4%，與拌和站的基本上持平，極大值有所增加，與拌和站集料變異系數(shù)的變化規(guī)律相同，隨著孔徑的減小，其通過率的變異系數(shù)增大。

由此可知，在施工時對于4.75 mm以下的細集料變異的控制是整個混合料級配控制的重點。減少細集料的變異能使混合料趨于均勻，減少施工后的質(zhì)量波動。提出以下減少級配變異的措施：

1)集料存儲的影響。

當集料潮濕時，細集料含水量大，粘滯度增大，導致其不能均勻的從料斗卸入皮帶，影響進料比例，級配在此階段發(fā)生變異；由于含水量大小不同，水分對混合料實際質(zhì)量的影響也將導致集料比例的變化。應(yīng)搭建專用的集料儲存室，地面用水泥混凝土進行硬化處理，以減少水分和泥土等雜物對集料的影響。堆料不宜過高(一般不超過4 m)，以減少集料堆放過程中的離析。

2)拌合的影響。

在拌合過程中，每天應(yīng)對拌合的混合料和料場集料進行抽檢，根據(jù)變化及時調(diào)整拌和機的配比；嚴格控制拌合時間，拌合時間過短造成材料不充分混合，過長的攪拌時間則會使加入的水分散失，同時造成粗集料下沉，產(chǎn)生拌合時的離析；應(yīng)設(shè)置適宜的運輸皮帶傾斜角度，將減緩粗料沿皮帶向下翻滾造成混合料的離析；調(diào)用適當數(shù)量的運料車以保證拌合連貫，若運輸料車未能及時回到拌和站時，拌和機應(yīng)先停止集料供應(yīng)，待上料皮帶的熟料全部送進熟料倉后停止水泥和水的供應(yīng)。

3)裝料與卸料的影響。

混合料裝車時，運輸車輛應(yīng)該進行前后移動裝車，具體順序為先裝前后，再裝中間。在施工現(xiàn)場卸料時，應(yīng)該采用移動卸料，料堆間距適合，避免單一料堆過大，車廂底板需要處于良好啟閉狀態(tài)并涂潤滑劑以利于混合料整體滑落。如出現(xiàn)明顯的離析，則應(yīng)在壓實前用機械或人工進行簡單的拌合，以減少級配變異。

2 水泥劑量變異的控制

水泥劑量及其均勻性是影響水泥改性級配碎石基層強度的重要因素。隨著水泥劑量的變化，水泥改性級配碎石的力學性質(zhì)也將顯著的改變。水泥劑量太少，強度難以達到規(guī)定的要求；水泥劑量太大，雖然強度可以增加，但會產(chǎn)生較大的收縮裂縫，同時在經(jīng)濟上也不合理。所以應(yīng)降低水泥劑量的施工變異，使混合料的水泥含量處于一個平衡值。

根據(jù)JTG E51-2009公路工程無機結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程[3]，對水泥穩(wěn)定碎石水泥劑量的檢測，采用EDTA滴定法。規(guī)范要求每份試樣的質(zhì)量僅為300 g，現(xiàn)場檢測時的試樣的級配很難與制作標準曲線時的級配相同。因為細集料的比表面積比粗集料的大，相同質(zhì)量的粗細集料所能粘結(jié)的水泥量有較大的差別，取樣的不均勻?qū)⒃斐蓹z測結(jié)果的偏差。將規(guī)范中的標準曲線制作方法與過9.5 mm方孔篩法進行比較，結(jié)果如表3所示。

表3 兩種方法檢測水泥劑量的對比

從表3可以看出，規(guī)范法所測的水泥劑量的變異系數(shù)大于過9.5 mm方孔篩法，采用過9.5 mm方孔篩法能提高水泥劑量檢測的穩(wěn)定性。因此，對于改性級配碎石，建議采用過9.5 mm方孔篩的方法對改性級配碎石的水泥劑量進行檢測，降低取樣不均勻性對檢測結(jié)果的影響。

從水泥改性級配碎石攤鋪時的48個取樣檢測的結(jié)果得知，最低水泥劑量為1.43%，最高水泥劑量為2.63%，整體數(shù)據(jù)的變異系數(shù)為13.57%，各個樣本的差異較大。分析其原因如下：

1)檢測方法的影響。

從上文可以看出，過9.5 mm方孔篩的檢測方法優(yōu)于規(guī)范規(guī)定的常規(guī)方法，建議將其定為推薦的檢測方法。

2)檢測過程操作的影響。

用EDTA法檢測水泥劑量的試驗，是一種對比試驗，要求除混合料均勻之外，試驗時的其他因素盡量相同。在攪拌時間、速度、靜置時間和吸管的吸入深度上保持一致。一般滴定采取攪拌3 min，靜置10 min為宜。鈣紅指示劑的加量不宜過少，約2 g即好，否則溶液的顏色變化不明顯，對EDTA的消耗量模糊。氯化銨溶液中的氨易揮發(fā)，宜當天配當天用。

3)穩(wěn)定土拌合設(shè)備的影響。

帶高精度的水泥劑量系統(tǒng)廠拌設(shè)備能夠減少水泥劑量的變異。建議采用帶螺旋連續(xù)稱量水泥劑量系統(tǒng)的穩(wěn)定土拌合設(shè)備，使水泥劑量保持在一個相對比較穩(wěn)定的范圍。同時，在拌合的過程中要避免拌合缸超額拌合，并且應(yīng)控制拌合的時間，使混合料拌合均勻。

3 壓實度變異的控制

良好的壓實度是工程質(zhì)量的重要保證。壓實度除了和壓實機械的選擇、壓實工藝、碾壓時間有密切關(guān)系外，混合料的含水量和級配的均勻性也對壓實度產(chǎn)生較大影響。

將施工路段分三個施工段區(qū)間，根據(jù)JTG E51-2009公路工程無機結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程和JTG E60-2008公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程[4]，分別采用酒精燃燒法和灌砂法對現(xiàn)場改性級配碎石含水率和壓實度進行檢測，分析含水量的變異性與壓實度變異性之間的關(guān)系。由于現(xiàn)場碾壓工藝基本上沒有變化，可以認為混合料的壓實功不變。結(jié)果如表4所示。

表4 含水量與壓實度的變異系數(shù)

從圖1可以看出，線性方程的擬合度達到0.739 1，壓實度的變異系數(shù)隨著含水率的變異系數(shù)的增大而增大。因此，控制好含水量的變化，有利于壓實度的穩(wěn)定。

從以下幾方面提出控制壓實度的措施：

1)含水率的影響。

推薦采用帶水泵+智能渦輪流量計類型系統(tǒng)的廠拌設(shè)備，此系統(tǒng)精度能夠達到±0.5%；混合料經(jīng)過運輸車輛運送到施工現(xiàn)場過程中水分會隨重力往下滲透，造成水分分布的不均勻，并且面層的集料的水分蒸發(fā)速度快，這種現(xiàn)象隨著運輸距離的增大、氣溫的升高以及施工延時時間的增加變化相當明顯。因此，拌和站應(yīng)建在離施工現(xiàn)場較近的地方，以減少運距，如果運距較遠，需用帆布等遮蓋物將混合料遮蓋運輸，并根據(jù)當?shù)貧夂颉⑹┕r的溫度、風速及運距，預(yù)先模擬從拌和站到施工現(xiàn)場的水分損失量，在拌合時補償水分。

2)級配的影響。

試驗室得出的最大干密度和最佳含水量，是在規(guī)定的級配中通過重型擊實試驗來確定的。如果在施工工程中，混合料發(fā)生了離析，則在壓實功一定的情況下，壓實程度必將不同。

3)施工延遲的影響。

水泥的初凝時間一般約為2 h[5]，超出這個時間后，水泥將發(fā)生硬化。隨著施工延遲時間的增加，混合料中含水量將越來越低，水分起的潤滑作用也將減弱，集料之間的摩阻力增加，增加了壓實難度，以致在相同的壓實功下壓實度難以達到預(yù)定的要求。對于不同延遲時間下的混合料進行室內(nèi)擊實試驗，其結(jié)果如表5所示。

表5 壓實度與延遲時間的關(guān)系

從表5中可以看出，當延遲時間為120 min時，壓實度已不能達到規(guī)范要求的98%了，建議施工時在90 min內(nèi)進行攤鋪碾壓。

4)施工工藝的影響。

在一定的碾壓器械下，相同的碾壓遍數(shù)只能使一定厚度的改性級配碎石達到預(yù)定的壓實度，如果碾壓厚度過厚，在固定的壓實功下達不到理想的壓實度。因此施工時需選擇與碾壓厚度相匹配的壓路機來進行碾壓[6]，并且嚴格選用操作熟練的壓路機操作人員，保證固定的碾壓遍數(shù)和碾壓速度。

4 結(jié)語

本文根據(jù)現(xiàn)場道路的修筑，在實驗室和施工現(xiàn)場相關(guān)數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)上，通過引進變異系數(shù)這個統(tǒng)計量，對改性級配碎石施工質(zhì)量控制進行了探討，得出以下結(jié)論：

1)拌和站級配的控制是整個混合料級配控制的關(guān)鍵；對4.75 mm粒徑以下的集料變異性的控制尤為重要。

2)過9.5 mm方孔篩的水泥劑量的檢測方法能夠提高水泥劑量檢測的精度；檢測時與制定對比圖時的操作統(tǒng)一性相當重要。

3)含水率的變異與壓實度的變異有很大的正相關(guān)，碾壓時的含水率是個重要的控制因素；級配的變異、施工延遲和施工工藝也對碾壓效果產(chǎn)生很大的影響。

[1] 王榮鑫.數(shù)理統(tǒng)計[M].西安：西安交通大學出版社，1986：24-25.

[2] JTG E42-2005，公路工程集料試驗規(guī)程[S].

[3] JTG E51-2009，公路工程無機結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程[S].

[4] JTG E60-2008，公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程[S].

[5] 黃政宇.土木工程材料[M].北京：高等教育出版社，2002：30-32.

[6] JTJ 034-2000，公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范[S].

Study on construction quality control of modified grading gravel base

JIANG Shao-xi1LIU Shi-kang2

(1.GuangdongAcademyofBuildingDesign,Guangzhou510000,China;2.No.6EngineeringLimitedCompanyofCCCCFirstHarborBureau,Tianjin300451,China)

Taking the in-situ detection data of modified grading gravel of the second-level highway pavement base as the basis, the paper puts forward modified grading gravel base quality control measures from three aspects of grading, cement dosage and compaction degree, and concludes the critical measures of taking diameter below 4.75 mm content as the control grading change. In addition, over 9.5 mm square sieving method can improve cement dosage detection accuracy.

modified grading gravel, variability, quality control

1009-6825(2014)03-0217-03

2013-11-13

蔣少稀(1988- )，男，碩士； 劉士康(1984- )，男，助理工程師

U416.214

A