抗裂型水泥穩(wěn)定碎石基層雙層連鋪施工工藝研究

王洪濤

(河北交通投資集團(tuán)公司 石家莊市 050000)

我國高速公路建設(shè)已進(jìn)入高潮期，路面施工工藝不斷創(chuàng)新，抗裂型水泥穩(wěn)定碎石基層作為新工藝新材料應(yīng)用日漸增多[1-3]。由于公路水泥穩(wěn)定碎石基層厚度較大，施工不便，為解決此難題，常見做法采用分層攤鋪與壓實(shí)，這樣造成施工周期長、層間黏結(jié)性不高、養(yǎng)生用時(shí)長等不足。以某高速公路建設(shè)中某標(biāo)段為研究載體，研發(fā)出抗裂型水泥穩(wěn)定碎石基層雙層連鋪施工工藝，最后縮短了施工時(shí)間，節(jié)約了施工成本，同時(shí)提升抗裂型水泥穩(wěn)定碎石基層強(qiáng)度、抗裂性與層間黏結(jié)性，并且可保持其整體性。

1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

(1)原材料介紹

水泥選取A水泥公司提供的標(biāo)號32.5級水泥。該水泥的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)與實(shí)測數(shù)據(jù)匯總成表1。

表1 試驗(yàn)所用水泥技術(shù)指標(biāo)與實(shí)測數(shù)據(jù)表

碎石選取B石料廠提供的原材料。1號碎石粒徑范圍是19.0～31.5mm，2號碎石粒徑范圍是9.5～19.0mm，3號碎石粒徑范圍是4.75～9.5mm，4號石屑粒徑范圍是0～4.75mm。各類原材料實(shí)測指標(biāo)均達(dá)到相關(guān)規(guī)范規(guī)定[4]，各指標(biāo)實(shí)測數(shù)據(jù)如表2內(nèi)數(shù)值。

表2 原材料指標(biāo)與實(shí)測數(shù)據(jù)表

(2)依照各類原材料篩分情況，按照相關(guān)規(guī)定[4]內(nèi)水泥穩(wěn)定碎石建議級配并結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，配比是：19.0～31.5mm∶9.5～19.0mm∶4.75～9.5mm∶0～4.75mm=28∶34∶10∶28，水泥占比為4.2%，合成級配詳見表3。水泥穩(wěn)定碎石混合料擊實(shí)試驗(yàn)與無側(cè)抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理成表4。

表3 合成級配表

表4 擊實(shí)試驗(yàn)與無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)數(shù)據(jù)

2 雙層連鋪施工關(guān)鍵點(diǎn)

2.1 混合料拌和

(1)混合料攪拌選擇三臺水穩(wěn)拌和樓。現(xiàn)場出料要充分考慮拌和機(jī)流量試驗(yàn)實(shí)測出的產(chǎn)量和皮帶傳輸速率的關(guān)系、各料斗的下料情況，最終給定混合料級配與產(chǎn)量?；旌狭现兴终急瓤刂圃?.7%～5.5%范圍內(nèi)，在實(shí)際工程中水分占比要結(jié)合時(shí)間、氣溫情況與天氣狀況實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。只有在水分占比保持穩(wěn)定性與可控性的前提下，壓實(shí)度、外觀質(zhì)量才能有保障。

(2)確保原材料質(zhì)量的穩(wěn)定性。如果原材料變化或穩(wěn)定性差，應(yīng)該再次修改配合比例。

(3)依據(jù)配合比施工落實(shí)到位，混合料級配控制不放松。在成品混合料的前4車抽測含水量、水泥比例與混合料級配。把控關(guān)鍵篩孔(19.0mm、9.5mm、4.75mm、0.075mm)的通過率，如果有異常情況應(yīng)迅速調(diào)節(jié)。在實(shí)驗(yàn)室應(yīng)分為上中下三個(gè)時(shí)間段進(jìn)行抽測，嚴(yán)格把控混合料質(zhì)量。

(4)重點(diǎn)關(guān)注裝載機(jī)上料情況，防止料倉堆載過量而出現(xiàn)串料現(xiàn)象，同時(shí)要避免料倉缺料造成配合比變化。時(shí)刻關(guān)注混合料含水量，派人時(shí)時(shí)抽測原材料含水量與混合料含水量，根據(jù)實(shí)測比例及時(shí)調(diào)節(jié)外摻水量。

2.2 混合料運(yùn)輸

在實(shí)際工程中利用40輛30t自卸汽車運(yùn)送混合料到施工現(xiàn)場，運(yùn)送量應(yīng)與出料量和攤鋪速率相匹配。為降低混合料運(yùn)輸過程中發(fā)生的離析現(xiàn)象，混合料裝車時(shí)車輛必須移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)多次分裝。為了保證混合料含水量，在運(yùn)送過程中應(yīng)對混合料進(jìn)行苫蓋[5]。出廠單上應(yīng)詳細(xì)正確填寫出廠時(shí)間，從出料到運(yùn)送到施工現(xiàn)場進(jìn)行攤鋪，其總時(shí)長應(yīng)控制在3.2h以內(nèi)。若其時(shí)長大于3.2h，對該車混合料不安排攤鋪工作。

2.3 混合料攤鋪

(1)混合料攤鋪借助2臺同規(guī)格的福格勒2200攤鋪機(jī)同時(shí)進(jìn)行。2臺攤鋪機(jī)拼裝寬度全部為6m。每兩臺攤鋪機(jī)間距保持在6m左右，攤鋪速率應(yīng)保持在1.8m/min左右。

(2)攤鋪機(jī)的基本參數(shù)調(diào)整應(yīng)由專業(yè)人員依據(jù)施工現(xiàn)場情況及施工需求進(jìn)行設(shè)定調(diào)整。在攤鋪工作開展前應(yīng)再次檢查參數(shù)是否設(shè)定合理，攤鋪機(jī)設(shè)備是否運(yùn)行良好。除此之外，還應(yīng)該調(diào)節(jié)螺旋布料器兩側(cè)的自動(dòng)料位器，確保料門開度、鏈板送料器的速率和螺旋布料器的轉(zhuǎn)速相互匹配[6]。螺旋布料器內(nèi)混合料應(yīng)達(dá)到螺旋布料器高度的2/3為宜，確保熨平板擋板前的混合料控制在全寬范圍內(nèi)且高度相同，防止攤鋪層發(fā)生離析。

(3)安排4名技術(shù)過硬人員順著側(cè)模位置把水泥漿灌入基層邊緣，保證底基層邊緣強(qiáng)度合格后進(jìn)行碾壓，在水泥漿攪拌均勻后方可進(jìn)行灌注[7]。側(cè)邊模6cm范圍內(nèi)利用尖嘴壺人工灌注水泥漿，灌注時(shí)壺嘴應(yīng)與混合料面高度保持小于6cm以內(nèi)。為了保證水泥漿均勻，應(yīng)利用攪拌棒定期攪拌水泥漿，澆注時(shí)必須沿邊部混合料豎直方向滲透徹底。

(4)雙層連鋪時(shí)對下基層表面完成水泥漿噴灑工作，灑布量必須控制在0.75～1.00kg/m2范圍內(nèi)，同時(shí)保證水泥漿噴灑均勻全面無遺漏。雙層連鋪時(shí)間從上下基層混合料拌和到碾壓總時(shí)長必須小于4h。根據(jù)試驗(yàn)段所測數(shù)據(jù)，雙層連鋪循環(huán)段落長度應(yīng)維持在75～99m范圍內(nèi)。

2.4 混合料碾壓

碾壓工作務(wù)必遵循從輕到重、從低到高、從邊到中的規(guī)則完成。碾壓時(shí)銜接部分重合1/2輪寬，并按原來路徑返回。每次碾壓結(jié)束位置應(yīng)超過前次結(jié)束位置約一個(gè)車位的距離，碾壓開始應(yīng)按照起步、起振的先后次序，碾壓結(jié)束應(yīng)按照停振、停機(jī)的先后次序。碾壓區(qū)段應(yīng)有層次，呈現(xiàn)梯形形狀。壓路機(jī)停止碾壓位置距離超過3.2m，應(yīng)放置在路床或已碾壓完成的區(qū)段。壓路機(jī)碾壓方式詳情如表5所述。

表5 壓路機(jī)碾壓方法

2.5 接縫

(1)縱縫處理：兩臺攤鋪機(jī)相距保持在6m左右，避免縱縫接縫的時(shí)間差，降低邊部水分比例下降程度，保證縱縫一次性完成。兩臺攤鋪機(jī)行駛速率一樣，避免接縫處的集料離析與存在阻礙現(xiàn)象。

(2)壓路機(jī)工作完成后，應(yīng)順著端頭斜面行駛至下承層方可停置。

(3)利用4m直尺豎直放置接縫處位置，將與基面層距離4m直尺的位置設(shè)為接縫點(diǎn)，選取灰線畫出與路基豎直線，利用裝載機(jī)順著橫向斷面鏟挖下面的混合料，最后均處理整潔即可。

3 雙層連鋪施工效果檢測

以某高速公路K35+420～K35+630區(qū)段為例，選擇室內(nèi)外試驗(yàn)檢測抗裂型水泥穩(wěn)定碎石雙層連鋪效果。經(jīng)過14d后，獲取芯樣[8]，芯樣以整體形式存在且黏結(jié)性優(yōu)良。其實(shí)物圖見圖1與圖2。詳細(xì)實(shí)測數(shù)據(jù)匯總成表6、表7、表8、表9。

圖1 芯樣剖面效果實(shí)景圖

圖2 芯樣全貌效果實(shí)景圖

試驗(yàn)組與規(guī)范值關(guān)鍵篩孔(mm)的通過百分率%31.519.09.54.752.361.180.075A10072.440.528.622.215.94.0B10072.140.928.921.516.14.3規(guī)范值10065～8536～6021～3415～3012～200～5

表7 含水量實(shí)測數(shù)據(jù)

表8 水泥劑量實(shí)測數(shù)據(jù)表

表9 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度實(shí)測數(shù)據(jù)

表10 彎沉實(shí)測數(shù)據(jù)

分析表6～表10內(nèi)實(shí)測數(shù)據(jù)可知，雙層連鋪所有實(shí)測指標(biāo)全部合格。尤其是芯樣強(qiáng)度、水穩(wěn)定性、黏結(jié)性等關(guān)鍵指標(biāo)均符合規(guī)定，該施工方法能夠節(jié)約施工時(shí)間，提升基層施工質(zhì)量，節(jié)約后期維護(hù)投資，從經(jīng)濟(jì)效益與社會效益角度均值得推廣應(yīng)用。

4 結(jié)論

為了解決傳統(tǒng)水泥穩(wěn)定碎石基層施工分層攤鋪與壓實(shí)造成的施工周期長、層間黏結(jié)性差、養(yǎng)生用時(shí)長等缺陷，以某高速公路某標(biāo)段路面建設(shè)為例，研究抗裂型水泥穩(wěn)定碎石基層雙層連鋪施工工藝。介紹各試驗(yàn)所用原材料并實(shí)測各技術(shù)指標(biāo)均合格后，從混合料拌和、運(yùn)輸、攤鋪、碾壓、接縫施工等五個(gè)方面展開分析探討。施工完成后對施工效果檢測，各指標(biāo)均滿足要求，并且抗裂型水泥穩(wěn)定碎石基層強(qiáng)度、抗裂性與層間黏結(jié)性均得到提高，同時(shí)芯樣整體性好，說明抗裂型水泥穩(wěn)定碎石基層雙層連鋪施工工藝值得推廣。