水泥穩(wěn)定碎石基層配合比設計及質(zhì)量檢測技術(shù)要點

黃梅玉

(泉州市交通建設工程試驗檢測有限公司，福建 泉州　362000)

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道路工程

水泥穩(wěn)定碎石基層配合比設計及質(zhì)量檢測技術(shù)要點

黃梅玉

(泉州市交通建設工程試驗檢測有限公司，福建 泉州362000)

摘要：水泥穩(wěn)定碎石基層的配合比設計直接影響到高速公路工程的質(zhì)量與性能。因此，把握好配合比設計的技術(shù)要點，對其進行質(zhì)量檢測是水泥穩(wěn)定碎石基層建設的重點。

關(guān)鍵詞：水泥穩(wěn)定基層；配合比設計；質(zhì)量控制；檢測技術(shù)要點

0前言

本文以泉州灣跨海大橋工程的基層施工為例。泉州灣跨海大橋工程項目路線全長26.7 km，其中跨海大橋長12.455 km，主橋橋型為雙塔分幅鋼混凝土組合箱梁斜拉橋，跨徑布置為(70+130+400+130+70)m=800 m，其它主要是節(jié)段拼裝預制箱梁和現(xiàn)澆箱梁。匝道路面結(jié)構(gòu)為：上面層4.5 cm中粒式改性瀝青混凝土上面層(AC-16C)+5.5 cm中粒式改性瀝青混凝土下面層(AC-20C)+10 cm粗粒式ATB-25型瀝青碎石+16 cm級配碎石+瀝青表處下封層+20 cm水泥穩(wěn)定碎石基層。該路面是以良好的粗細級配集料和較低的水泥用量通過加水共同拌和形成的混合料，經(jīng)振動壓路機、輪胎式壓路機等機械壓密而形成的。

1水泥穩(wěn)定碎石基層的配合比設計

混合料的組成設計按設計要求，選擇技術(shù)經(jīng)技合理的混合料類型和配合比，根據(jù)公路等級、交通荷載等級、結(jié)構(gòu)形式、材料類型等因素確定材料的技術(shù)要求；無機結(jié)合料穩(wěn)定材料組成設計應包括原材檢驗、混合料的目標配合比設計、生產(chǎn)配合比設計和施工參數(shù)確定四部分。

無機結(jié)合料穩(wěn)定材料組成設計流程見圖1。

圖1　無機結(jié)合料穩(wěn)定材料組成設計流程圖

2配合比設計要求

2.1原材料

(1)水泥：水泥選用三種水泥分別進行檢測，最終確定華潤水泥(龍巖曹溪)有限公司華潤水泥牌生產(chǎn)的 P·C 32.5R水泥。見表1。

表1　水泥指數(shù)

根據(jù)JTG/T F20-2015《公路路面基層施工技術(shù)細則》的規(guī)定要求，水泥必須采用初凝時間3 h以上，終凝時間在6 h以上，不得采用快硬早強的水泥。由于漳平紅獅牌初凝時間達不到要求，根據(jù)規(guī)范添加緩凝劑，從混合料的經(jīng)濟性能考慮使用緩凝劑將大大提高成本；而永春雄燕牌則是終凝時間達不到要求，這將給縮短施工延遲時間，影響施工流程。龍巖華潤牌無論初終凝皆達到規(guī)范要求，且強度滿足要求，因此，最終選用。

(2)集料的選用

一般來說，花崗巖的壓碎值較大，玄武巖類、石灰?guī)r類的壓碎值比較小。如采用石灰?guī)r類壓碎指標要求花崗巖，根據(jù)我們沿海地區(qū)所處的特殊的地理環(huán)境所產(chǎn)的石子，一些地區(qū)很難找到合適的建筑材料，不利于就地取材，相反如采用花崗巖的壓碎指標，則放寬了原材料的技術(shù)要求，不利于工程的質(zhì)量控制。因此，對高速公路和一級公路極重、特重交通荷載等級下用于被穩(wěn)定材料的粗集料壓碎值提出了兩個標準。根據(jù)以上原則是，工地采購了兩個料場的石料進行試驗指標對比，結(jié)果如表2。

表2　原材料試驗檢測結(jié)果

根據(jù)試驗，兩種碎石均符合高速公路重、中、輕交通的要求，從就近取材，混合料的經(jīng)濟性能的方面考慮，花崗巖比玄武巖每方料便宜10元錢，且離施工現(xiàn)在較近。因此選用霞美碎石場生產(chǎn)的材料。

細集料經(jīng)試驗符合JTG /T F20-2015規(guī)定要求，選用霞美碎石場生產(chǎn)的石屑。級配、塑性指數(shù)均符合規(guī)范要求。

碎石及石屑的摻配經(jīng)試驗符合JTG /T F20-2015規(guī)定要求：級配采用四級配，規(guī)格(4.75～31.5 mm)，其中4.75～9.5 mm碎石占20%， 9.5～19 mm碎石占20%，19～31.5 mm碎石占20%。其中石屑占40% 。(具體組合級配見圖2)。

(3)采用潔凈的飲用水。

1.2目標配合比設計

按照JTG /T F20-2015《公路路面基層施工技術(shù)細則》里無機結(jié)合料穩(wěn)定材料配合比設計計算得到目標配合比。分別選擇不少于5個結(jié)合料劑量，分別確定各劑量條件下混合料的最佳含水率真及最大干密度。以及根據(jù)的最大干密度及最佳含水量按壓實度要求制成的標準試件，驗證不同劑量下混合料的技術(shù)性能。

圖2　水泥穩(wěn)定基層組合級配曲線圖

通過目標配合比設計過程中，選取不同水泥劑量的穩(wěn)定材料進行試驗，掌握結(jié)合料各水泥劑量對混合料性能的影響，同時有助于選擇工程中結(jié)合料水泥劑量的合理范圍為下一步生產(chǎn)配合比做參考依據(jù)，經(jīng)試驗得出配合比的最佳含水量為4.9%，最大干密度為2.251。得出的擊實結(jié)果及7 d無側(cè)限抗壓強度見表3。

表3　水泥穩(wěn)定碎石底基層目標配合比

通過配合比的優(yōu)化設計，根據(jù)施工圖紙的要求，水泥穩(wěn)定碎石基層的無側(cè)限抗壓強度要求為2.0 MPa，取用水泥劑量為3%，最佳含水量為4.9%，最大干密度為2.251。

表4　水泥穩(wěn)定碎石底基層配合比

1.3生產(chǎn)配合比設計要求

(1)根據(jù)目標配合比確定的各檔材料比例，對拌合設備進行調(diào)試和標定，確定合理參數(shù)。

(2)調(diào)試應包括料斗稱量精度的標定、結(jié)合料劑量的標定和拌合加水量控制等內(nèi)容。將目標配合比換算成生產(chǎn)配合比做了如下工作。

①繪制不少于5個點的結(jié)合料劑量標定曲線，(見圖3)。

②按各檔材料的比例關(guān)系，設定相應的稱量裝置，調(diào)整各個料倉的進料速度。

圖3　水泥劑量滴定曲線圖

③按設定好的施工參數(shù)，進行試生產(chǎn)，驗證生產(chǎn)級配。

水泥劑量和水量的控制是當前水穩(wěn)材料生產(chǎn)過程中質(zhì)量控制的盲點，特別是加水量，因此，正式生產(chǎn)前，需要通過試驗，確定水泥劑量和含水率的變化影響曲線，為生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制提供參考。而擊實試驗和7 d無側(cè)限抗壓強度試驗結(jié)果將為施工過程中的工程檢驗、質(zhì)量控制與評價提供參考。

2水泥穩(wěn)定碎石基層的施工控制及質(zhì)量檢測技術(shù)要點

2.1拌和、運輸和攤鋪(采用集中廠拌法)

(1)混合料拌和采用500型水穩(wěn)拌和樓拌和。

(2)拌和廠設在地勢較高的位置，并做好相應排水設施工。

(3)原材料分檔隔倉堆放，并設有明顯的標志。

攤鋪前設有6輛以上料車等候卸料，減少攤鋪機待料的情況，以保證攤鋪作業(yè)的連續(xù)性?；旌狭闲斗旁O專人指揮，按預定路線和位置卸放?；旌狭蠑備伝炷恋臄備伈捎?臺攤鋪機+2臺振動壓路機+1臺輪胎壓路機，單幅采用雙機梯隊作業(yè)攤鋪，兩臺攤鋪機一前一后，相隔約不超過10 m同步向前攤鋪混合料，前后兩臺攤鋪機攤鋪重疊300～400 mm，攤鋪機前宜設橡膠擋板，后面設有專人消除離析現(xiàn)場，及時鏟除局部的離析，并用新料填補。

2.2壓實

水泥穩(wěn)定材料結(jié)構(gòu)層施工時，應在混合料的最佳含水量或略大于最佳含水量時立即進行碾壓。氣候炎熱干燥時，碾壓時的含水率可比最佳含水率真增加0.5%～1.5%。初壓用雙鋼輪壓路機穩(wěn)壓2～3遍；復壓用25 t的輪胎壓路機壓2～3遍;最后用雙鋼輪壓路機碾壓消除輪跡。初壓、復壓、終壓作業(yè)密切銜接配合。碾壓過程中應該注意的問題有：

(1)碾壓過程中，壓路機隨意停放，應放在碾壓完成的路段。

(2)攤鋪時，應該保持連續(xù)，當連續(xù)中段2 h以上時，應設置橫向接縫，應符合下列要求。

①人工將未端混合料整齊，緊靠未端放兩根方木，方木的高度應與混合料壓實厚度相同。

②方木的另一側(cè)用碎石回填約3 m長，其高度應高出方木2～3 cm,并碾壓密實。

③重新攤鋪時，應將碎石和方木移除，并清掃下承面。

④攤鋪機應回到與已壓實層的未端從新開始攤鋪混合料。

⑤攤鋪中段2 h以上如未按上述方法設置橫向接縫時，應將攤鋪機下面及未經(jīng)壓實的混合料鏟除。

2.3養(yǎng)生、交通管制

無機結(jié)合料的養(yǎng)生期不宜少于7 d, 養(yǎng)生期宜延長至上層結(jié)構(gòu)開始施工前的2 d，養(yǎng)生期間采用灑水養(yǎng)生，養(yǎng)生期間封閉交通，除灑水車和小型通勤車輛外，嚴禁其他車輛通行。

3無機結(jié)合料的檢測技術(shù)要點

控制水泥穩(wěn)定碎石基層的施工控制與混合料的質(zhì)量檢測息息相關(guān)，綜上所述總結(jié)出如下幾點。

(1)集料的技術(shù)指標，材料均勻，顆粒級配良好的材料是保證混合料強度和密實度的重要因素。

(2)水泥應該采用初凝≥3 h,終凝在4.5 h以上材料，以保證攤鋪延遲時間。

(3)施工中必須每4 h在料堆旁邊取樣測混合料的水泥劑量，保證水泥劑量以控制材料強度。

(4)裝水泥的料倉應密閉、干燥內(nèi)部裝有破拱裝置，水泥進入拌缸的溫度應不低于10 ℃，高于50 ℃要采取降溫設施。

(5)混合料拌合時，宜采用兩次拌合的生產(chǎn)工藝，也可采用間歇式拌合生產(chǎn)工藝，拌合時間不得低于15 s。

(6)施工過程對無機結(jié)合料抽取樣品制成標準試件，檢測標準養(yǎng)護7d后的無側(cè)限平均抗壓強度進行質(zhì)量控制；

(7)施工過程設專人指揮，對離析的混合料及時進行鏟除。

(8)碾壓結(jié)束后，根據(jù)規(guī)范要求對施工路段進行壓實度檢測。

4結(jié)束語

泉州灣跨海大橋匝道水泥穩(wěn)定碎石底基層經(jīng)過嚴格的選材，結(jié)合料指標檢驗，經(jīng)集料級配優(yōu)化設計最終確定最佳用水量以及最大干密度，確定了最優(yōu)水泥劑量。配合嚴格的施工控制，取得了令人滿意的結(jié)果。綜上所述得出水泥穩(wěn)碎石基層是高速公路施工中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。其施工技術(shù)的要點在于配合比設計，及原材料的控制以及施工時的質(zhì)量控制。

參考文獻：

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

[2]公路路面基層施工技術(shù)細則(JTG/T F20-2015)[S].

[3]公路路面集料試驗規(guī)程(JTG E42)[S].

The mix proportion design of cement stabilized macadam base and key points for quality detection technology

HUANG Mei-yu

(Quanzhou City Traffic Construction Engineering Test Co., Ltd.,Quanzhou,Fujian 362000,China)

Abstract:In the building of the highway, the mix proportion design of cement stabilized macadam roadbase directly affects the highway engineering quality and performance.Therefore, grasp the main technical points of the design of mix proportion, to the quality detection is the key point of construction on the base of the cement stable macadam mixture.

Keywords:cement stabilized base; mixture ratio design; quality control; main technical points of detection

收稿日期：2016-01-18

作者簡介：黃梅玉(1982-)，女，工程師，研究方向：路基工程。

中圖分類號：U416.214

文獻標識碼：C

文章編號：1008-3383(2016)04-0001-03