水泥穩(wěn)定碎石基層施工中集料離析的控制措施

曹忠良

（中交三公局工程總承包分公司，北京100000）

水泥穩(wěn)定碎石基層施工中集料離析的控制措施

曹忠良

（中交三公局工程總承包分公司，北京100000）

在水泥穩(wěn)定碎石基層的施工過(guò)程中，骨料離析是比較常見(jiàn)的質(zhì)量問(wèn)題之一。水穩(wěn)攤鋪過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)局部粗集料集中，細(xì)集料較少的現(xiàn)象，碾壓后密實(shí)性差、平整度差、容易滲水，路面極易發(fā)生早期破壞。影響骨料離析的因素來(lái)自水泥穩(wěn)定基層施工的各個(gè)環(huán)節(jié)，從備料、拌合、運(yùn)輸、攤鋪等環(huán)節(jié)均能導(dǎo)致骨料離析現(xiàn)象的發(fā)生。從水泥穩(wěn)定碎石基層的施工過(guò)程中分析骨料離析的原因，討論控制離析現(xiàn)象的措施。

水穩(wěn)基層；集料離析；控制

水泥穩(wěn)定碎石基層屬于半剛性基層，具有足夠的強(qiáng)度和剛度，具有水穩(wěn)性和冰凍穩(wěn)定性，具有足夠的抗沖刷能力，收縮性小，有足夠的平整度，與面層結(jié)合良好等優(yōu)點(diǎn)。已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在瀝青混凝土路面的基層，基層是路面工程的主要承重層，是路面結(jié)構(gòu)層的重要組成部分，但如果施工過(guò)程中質(zhì)量控制不理想，就會(huì)出現(xiàn)各種質(zhì)量問(wèn)題，例如瀝青面層的早期破壞，縮短高速公路的使用壽命。離析問(wèn)題是水泥穩(wěn)定碎石基層施工時(shí)比較常見(jiàn)又難以控制的質(zhì)量問(wèn)題之一，為了提高路面基層的施工質(zhì)量，充分發(fā)揮水泥穩(wěn)定碎石基層的性能，采取措施控制基層混合料離析是非常重要的課題，如圖1所示。

圖1 水泥穩(wěn)定碎石基層施工現(xiàn)場(chǎng)

重慶豐都至忠縣高速公路全長(zhǎng)33km，雙向四車道，設(shè)計(jì)行車速度80km/h，使用年限15年。路面基層為20cm水泥穩(wěn)定碎石基層+20cm水泥穩(wěn)定碎石底基層+20cm水泥穩(wěn)定碎石墊層，共計(jì)3層水穩(wěn)。施工過(guò)程中，從各個(gè)方面嚴(yán)格控制了離析現(xiàn)象的發(fā)生，保證了水泥穩(wěn)定碎石基層的施工的質(zhì)量，取得了良好的效果。

1 離析的危害

1.1 基層強(qiáng)度、剛度降低

基層必須能夠承受車輪荷載的反復(fù)作用，即在預(yù)定設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載反復(fù)作用下，基層不能產(chǎn)生過(guò)多的殘余變形，更不能產(chǎn)生剪切破壞或疲勞彎拉破壞?；鶎拥膭偠龋ɑ貜椖Ａ浚┍仨毰c面層的剛度相配。如面層和基層的剛度差別過(guò)大，則面層會(huì)由于過(guò)大的拉應(yīng)力或拉應(yīng)變而過(guò)早開(kāi)裂破壞。離析是局部配合比嚴(yán)重失調(diào)的現(xiàn)象，集料級(jí)配不連續(xù)，粗骨料間的空隙沒(méi)有細(xì)集料填充，密實(shí)度差，孔隙率大，粗骨料表面的水泥無(wú)法發(fā)揮粘結(jié)效果，因而降低了基層的強(qiáng)度，圖2為縱向離析帶。

圖2 縱向離析帶

1.2 基層整體性差

粗骨料集中的地方孔隙率大，骨料之間無(wú)細(xì)集料填充，壓路機(jī)碾壓過(guò)程中對(duì)粗骨料產(chǎn)生沖擊，粗骨料之間無(wú)足夠大的接觸面?zhèn)髁?，必然造成粗骨料破碎，破碎面沒(méi)有水泥等膠凝物質(zhì)，所以整體性差。有足夠的水穩(wěn)性和冰凍穩(wěn)定性。

1.3 水穩(wěn)定性差

瀝青面層，特別是層鋪法的瀝青表面處治和瀝青貫入式面層，往往是透水的，尤其在使用初期，其透水性較大，路面水穩(wěn)基層的抗?jié)B性能至關(guān)重要。在冰凍地區(qū)，由于冬季水分重分布的結(jié)果，路基上層和路面底基層都可能處于潮濕或過(guò)分潮濕狀態(tài)。粗骨料集中的部位孔隙率大，容易出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，滲水導(dǎo)致路基被浸泡，承載力降低，若發(fā)生凍融循環(huán)，則會(huì)出現(xiàn)凍脹翻漿等破壞，見(jiàn)表1。

表1 縱橫向離析帶位置統(tǒng)計(jì)

1.4 層間粘結(jié)效果差，易出現(xiàn)裂紋

面層與基層間的良好結(jié)合，對(duì)于瀝青面層的使用質(zhì)量是非常重要的。與不結(jié)合的情況比較，它可以減少面層底面由于行車荷載引起的拉應(yīng)力和拉應(yīng)變，它還可以明顯減小由溫度變化引起的瀝青面層內(nèi)的拉應(yīng)力和拉應(yīng)變。離析區(qū)域的基層表面較松散，層間粘結(jié)效果差。無(wú)論是橫向還是縱向連續(xù)貫通的離析帶必然造成基層的薄弱帶，基層的干縮裂紋肯定會(huì)隨之集中發(fā)展，容易反射至面層。

1.5 平整度降低

基層的平整度無(wú)論對(duì)厚瀝青混凝土面層平整度還是薄瀝青混凝土面層平整度都有很大的影響。對(duì)于厚瀝青混凝土面層，基層的不平整會(huì)引起瀝青混凝土面層厚薄不均勻，會(huì)成為路面使用期間產(chǎn)生溫度收縮裂縫的起點(diǎn)。對(duì)于薄瀝青混凝土面層，其平整度取決于基層的平整度。離析引起集料局部級(jí)配的變化，因而不同部位的壓實(shí)系數(shù)也隨之變化，碾壓過(guò)后平整度差，影響面層的施工質(zhì)量。

圖3 運(yùn)輸車卸料時(shí)重力引起的離析現(xiàn)象

2 離析產(chǎn)生的原因

1)原材料生產(chǎn)、存放不規(guī)范。骨料在生產(chǎn)加工時(shí)由于破碎、篩分等工藝不規(guī)范，容易造成最大粒徑骨料含量和級(jí)配不準(zhǔn)確。原材料存放時(shí)經(jīng)常因?yàn)閳?chǎng)地狹小而發(fā)生混料現(xiàn)象，造成混合料級(jí)配偏離標(biāo)準(zhǔn)級(jí)配。

2)運(yùn)輸車在儲(chǔ)料斗接料時(shí)，開(kāi)始卸落高差大，混合料中粗骨料滾落至車廂兩側(cè)較低處。細(xì)集料聚集在車廂中間，混合料出現(xiàn)離析現(xiàn)象，如圖3所示。

3)在集料運(yùn)輸過(guò)程中，如果運(yùn)距遠(yuǎn)，混合料在高溫作用下容易失水，尤其是運(yùn)輸車表面一層混合料含水率過(guò)小。在向攤鋪機(jī)倒料時(shí)粗骨料大量滾落至攤鋪機(jī)料斗，由于這部分料的含水率已經(jīng)偏離最佳含水率，無(wú)法壓實(shí)而且粗骨料集中，容易造成橫向離析帶。

4)運(yùn)輸車在向攤鋪機(jī)受料時(shí)，混合料在下滑的過(guò)程中，粗骨料容易滾落在攤鋪機(jī)料斗的兩側(cè)，即出現(xiàn)料斗中間集料偏細(xì)，兩側(cè)集料偏粗，出現(xiàn)離析現(xiàn)象。

5)在攤鋪過(guò)程中，料斗中間的集料被先輸送攤鋪，剩余料斗兩側(cè)堆積的粗骨料在攤鋪機(jī)收斗時(shí)被集中攤鋪至基層中，出現(xiàn)明顯的橫向離析帶。

6)螺旋布料器引起的離析。螺旋布料器設(shè)在攤鋪機(jī)后方攤鋪室內(nèi)，其功能是把攤鋪室中部的混合料左右橫向輸送到攤鋪機(jī)全幅寬度，在布料過(guò)程中，螺旋快速旋轉(zhuǎn)，混合料不斷翻滾拋灑，粒徑較大的骨料被傳送到至布料器端頭，形成明顯的縱向離析帶。

7)在人工找平過(guò)程中發(fā)生的找平離析等。

3 控制離析現(xiàn)象產(chǎn)生的措施

引起離析的因素多種多樣，包含于水泥穩(wěn)定碎石基層施工的每個(gè)環(huán)節(jié)，是一個(gè)很難完全避免的問(wèn)題，只能采取措施盡量的減少離析現(xiàn)象的發(fā)生。

1)嚴(yán)格把控原材料進(jìn)場(chǎng)關(guān)，控制進(jìn)場(chǎng)骨料的級(jí)配不同粒徑的碎石和石屑等細(xì)集料存放應(yīng)規(guī)范，謹(jǐn)防串料現(xiàn)象發(fā)生。堆料的方法有幾種，最好采用一層一層的堆積，逐漸加高，這種分層堆積可以減少因原料重力而引起的離析。運(yùn)料卡車傾倒原材料時(shí)要一車接一車緊挨著料堆表面傾倒。必要時(shí)需用鏟車將堆積在料堆底部的較大粒徑進(jìn)行清除或者拌勻。嚴(yán)禁大高差傾倒卸料。

2)拌合機(jī)上料斗要規(guī)范，尤其是不同料斗之間的隔板高度要滿足要求，裝載機(jī)上料切勿過(guò)滿，防止發(fā)生竄料現(xiàn)象。拌和機(jī)的稱重設(shè)備要定期標(biāo)定，保證混合料的級(jí)配準(zhǔn)確。

3)下料斗向車廂裝料時(shí)，成品倉(cāng)放料斗距車廂高差不應(yīng)大于2m，從下料斗向車廂內(nèi)卸料時(shí)要按照“前后中”依次裝料的原則，前后移動(dòng)運(yùn)輸車，減少集料因重力引起離析。如圖4所示。

圖4 裝料順序圖

4）運(yùn)料車行駛應(yīng)勻速平穩(wěn)，加強(qiáng)對(duì)便道進(jìn)行整修，保證便道平整，減少顛簸，車輛行駛時(shí)盡可能避免急剎車；采用大噸位的運(yùn)輸車，盡可能減少離析發(fā)生的概率，卸料時(shí)使混合料整體卸落；氣溫較高時(shí)，采用帆布進(jìn)行覆蓋，盡可能避免由于水分損失而在卸料時(shí)產(chǎn)生離析。

5）水泥穩(wěn)定碎石基層的攤鋪寬度不能太寬，如果攤鋪寬度太寬，部分粗骨料會(huì)被攤鋪機(jī)的螺旋布料器刮到攤鋪機(jī)的邊緣，而使邊緣骨料集中，攤鋪寬度一般控制在6～8m。

6）當(dāng)一車料卸完時(shí)，另一料車要緊跟著卸料，不能等刮料器把前一車卸的料刮完，這樣另一車卸下的料就能與上一車最后卸下的粗顆粒料混合，通過(guò)刮料器送到分料室，螺旋布料器再次攪拌，混合料粗細(xì)顆粒分離現(xiàn)象就會(huì)減少。

7）攤鋪機(jī)在攤鋪過(guò)程中，受料斗應(yīng)盡量減少收斗次數(shù)，使兩側(cè)板的粗粒料少進(jìn)入分料室，側(cè)板堆集粒料太多時(shí)，可輔以人工將部分粗粒料除去，以減少離析。

8）螺旋布料器應(yīng)均勻連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)與攤鋪機(jī)速度、拌合量相匹配，送出的混合料在攤鋪機(jī)兩側(cè)數(shù)量一致，減少由于布料器不連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)和輸料不均帶來(lái)的離析。

9）螺旋布料器支撐座也是粒料產(chǎn)生離析的原因。當(dāng)粗粒料運(yùn)行到支撐座時(shí)，由于支撐座的阻擋，粗粒料有可能落下來(lái)被鋪筑，在路線的縱向上就有一行可能由于支撐座產(chǎn)生的離析，可用人工鏟少量細(xì)粒料摻入后進(jìn)行翻拌。

10）攤鋪機(jī)的攤鋪速度與拌合機(jī)拌合量相匹配，盡可能勻速攤鋪，中途不停機(jī)，減少由于速度不均勻產(chǎn)生的離析。人工找平時(shí)應(yīng)扣鍬混合料，切忌揚(yáng)鍬遠(yuǎn)拋。

11）對(duì)攤鋪中表面出現(xiàn)的離析的部位應(yīng)及時(shí)補(bǔ)救，可以采用人工篩分細(xì)料的方法，篩出適量混合料灑在出現(xiàn)離析的表面層后及時(shí)碾壓，這樣可以減小離析的影響。也可以在攤鋪機(jī)后面設(shè)專人消除粗集料的離析現(xiàn)象，局部離析嚴(yán)重的要鏟除局部粗料“窩”，然后換填級(jí)配良好的混合料。為進(jìn)一步減少離析現(xiàn)象還可以在攤鋪機(jī)擋板前增設(shè)橡膠板。

4 結(jié)語(yǔ)

基層作為道路結(jié)構(gòu)的主要承重層，它的強(qiáng)弱和好壞對(duì)整個(gè)路面，無(wú)論是瀝青路面還是水泥混凝土路面的整體強(qiáng)度、使用質(zhì)量和使用壽命都有十分重要的影響。水泥穩(wěn)定碎石基層施工過(guò)程中，離析現(xiàn)象的發(fā)生，會(huì)降低基層的強(qiáng)度和剛度，這就對(duì)道路施工技術(shù)人員提出了要求，一定要增強(qiáng)質(zhì)量意識(shí)，嚴(yán)格控制每一個(gè)可能引起混合料離析的環(huán)節(jié)，嚴(yán)格按照公路基層施工技術(shù)規(guī)范和設(shè)計(jì)文件的要求進(jìn)行施工，要全面的、多角度的控制離析現(xiàn)象的發(fā)生。

[1] 金向陽(yáng)，王啟光.水穩(wěn)基層集料離析的探討[J].科技之窗，2012（21）.

[2] 張新峰.水泥穩(wěn)定碎石基層離析現(xiàn)象施工控制探討[J].黑龍江科技信息，2013（8）.

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