民航機場場道工程水泥穩(wěn)定碎石基層冬期施工

唐玉輝

(中國水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610000)

0 前 言

機場造型道路路面輔助基層結構作為鋼筋混凝土造型道路路面的主要輔助基礎承重支撐結構層、瀝青鋼筋混凝土以及柔性造型道路路面的主要輔助承重支撐結構層,其中對施工工藝要求愈加嚴格。其中我國水泥水固穩(wěn)定水性碎石施工材料基層強度高、板體性好、承載能力大、抗壓及防水沖刷及抗腐蝕施工性能強、抗?jié)B及防水耐溫度和抗凍及防腐蝕施工效果好,且各種施工工藝原材料豐富、價格便宜,在目前階段我國施工市場上的應用廣泛。

1 機場場道工程施工材料特性

1.1 機場場道基層分類

按道面基層成型機理分類，可分為：嵌索型基層、半剛性基層。

按基層結構層次分類，可分為：下基層、中間層、上基層。

按材料力學特性分類，可分為：柔性基層、剛性基層、半剛性基層。

1.2 施工材料結構特性

柔性基層分為級配礫石、級配碎石、填隙碎石和混合石渣、手擺塊石基層。手擺塊石和混合石渣對膨脹土、鹽漬土基起到很好的隔離作用。半剛性基層主要有水泥土、沙礫土、二灰土等，經攤鋪、碾壓、養(yǎng)護形成的結構層。剛性基層主要有水泥穩(wěn)定碎石等，經過攤鋪、碾壓、養(yǎng)護形成結構層，水泥穩(wěn)定碎石初期強度高，且強度隨齡期而增加很快結成板體，7 d抗壓強度達3～4 MPa，28 d抗壓強度達5 MPa甚至以上，90 d可達到10 MPa，回彈模量大于1 000 MPa。因而具有較高的強度，并且水泥穩(wěn)定碎石基層成活后遇雨不泥濘，表面堅實。因此，現階段國內外機場道面普遍采用的水泥穩(wěn)定碎石作為混凝土道面結構的基層。

1.3 冬季施工水泥穩(wěn)定碎石基層的破壞機理

水泥強度穩(wěn)定凝固碎石材料屬于泥與水硬性復合材料,通過泥與水的粘合作用將水泥黏結劑中的水泥碎塊裹緊粘附在整塊集料層的表面,并使其具有一定的初期施工強度,在集料外界相互碾壓嵌擠機具的推動作用下可使集料之間相互碾壓嵌擠,形成一種骨架型和密實型的結構,從而直接使得冬季水泥強度穩(wěn)定凝固碎石施工具有一定的初期強度。隨著施工齡期的不斷增長,水泥強度穩(wěn)定凝固碎石已經能夠完全滿足基層抗壓施工強度高的要求。在冬季碎石施工基層過程中,氣溫相對較低,水泥強度穩(wěn)定凝固碎石屬于基層施工，水泥在結冰后就會發(fā)生大體積收縮膨脹,當體積膨脹的壓力大大超過其基層抗拉施工強度時,水泥強度穩(wěn)定凝固碎石施工基層就會產生微細凍結裂縫,反復進行凍結溶融而使裂縫不斷收縮擴展,導致冬季水泥強度穩(wěn)定凝固碎石施工基層抗拉強度不斷降低升高直至嚴重破壞。

2 機場場道工程水泥穩(wěn)定碎石基層設計

2.1 水泥穩(wěn)定碎石基層的確定

水泥穩(wěn)定碎石當中的模塊骨料主要處理是采用級流裝配模塊碎石,先用各種水泥基石層的材料進行填充模塊骨料的內部空隙,然后用大量的砂漿材料補充遺留下來的骨料縫隙,隨后再進行攤鋪或者碾壓,確保整個模塊碎石處理系統牢固并且穩(wěn)定。由于水泥穩(wěn)定碎石在初期時的整體強度很高,但隨著使用時間的不斷推移,強度不斷加強,最后會凝結成一塊板體。由于水泥穩(wěn)定碎石基層的水泥的使用量少，一般不超過6%,后期也不會因為夏季雨水多而出現板體開裂,很大程度上提高了道面的使用質量。

2.2 施工工藝計算

基層所用施工原材料按規(guī)定進場試驗數量以及按規(guī)范試驗施工規(guī)程所規(guī)定要求的每批次(包括水泥60 t、碎石400 m3/批次)嚴格委托國家項目管理綜合施工試驗室部門進行基層檢驗,各項檢測指標質量均應基本達到國家規(guī)范試驗要求。按國家項目管理綜合施工試驗室部門出具的基層理論試驗配合比較表進行施工試驗段基層施工,以便進一步確定施工配合比。

2.3 水泥穩(wěn)定碎石基層結構施工工藝優(yōu)化

1)由于料源十分廣泛,取材也尤為方便,在實際各種道路工程施工當中,能夠廣泛地將其進行綜合處理運用在各種大型道路建筑工程施工當中。

2)水泥中的穩(wěn)定凝固碎石的工藝制作流程的工藝較為簡單,主要是需要通過水泥和穩(wěn)定碎石之間進行的攪拌和與混合攤鋪以及壓實等工藝流程,通過這種簡單機械化的制作工藝流程施工,能夠在很大程度上縮短了整體施工工期,提升其整體施工工藝制作過程當中的工作效率,并且能夠有效確保其通過整體工藝施工的制作工藝流程質量不出現問題,其制作工藝流程具有很高的現代工業(yè)化和現代化工程技術水平。

3)水泥穩(wěn)定碎石穩(wěn)定性好,水泥穩(wěn)定碎石基層有著很好的水泥穩(wěn)定性。

4)在實際的施工當中,可以根據施工部位的重要程度以及工程設計的實際需要對水泥穩(wěn)定碎石的配合比例進行一些相應的控制調整,具有很好的使用靈活性,能夠有效地控制其使用強度。

3 機場場道工程水泥穩(wěn)定碎石基層施工

3.1 機場場道工程水泥穩(wěn)定碎石基層施工依據

嚴格按照《民用機場飛行區(qū)土(石)方與道面基礎施工技術規(guī)范》(MH 5004—2002)的要求進行施工。

3.2 機場場道工程施工要點

3.2.1 影響水泥穩(wěn)定碎石基層施工現場質量的因素

水泥穩(wěn)定碎石基層主體實施過程中,集料、水泥的主體含水量對現場主體施工材料質量會有一定的影響。由于水泥主體含水量不足,水泥在主體水分含量不足的情況出現不能凝結的狀況,在碎石基層的水泥碎石骨料間沒有粘結形成基層粘結,容易造成水泥碎石混合料局部松散,影響到水泥穩(wěn)定碎石基層主體結構的整體性、穩(wěn)定性,降低了基層的強度，必須進行返工處理，否則會導致后期道面混凝土結構基層受力不均勻，使局部道面沉降，影響安全。

3.2.2 機場場道工程水泥穩(wěn)定碎石基層施工

1)施工前準備。

(1)原材料的選取及備料。

粗集料:首先需要聯系當地大型石料廠的石材供應商,并到當地大型石料廠現場進行多次實地考察進行測量分析取樣,集料后的碎石應盡量減少采用大型硅質結晶碎石或者采用硅質碎石破碎后的結晶卵石,質地堅硬、耐久、耐磨、潔凈,最大粒徑，應不得大于31.5 mm,采用硅質碎石或者破碎后的硅質結晶卵石時至少每天早上應有兩個不易破碎的碎石斷面,壓碎后碎石含硅量值不一，應不得超過26%,碎石中如果含有大量針狀或者葉片狀雜質碎石時其顆粒的總量和雜質碎石含量不一，應不得超過20%,嚴禁隨意破碎，選用其中一種。含有大量非線性晶質化學活性炭和少量二氧化硅的大型硅質結晶巖石(例如含有硅質結晶蛋白石、方石英、硅質或硅化鎂石灰?guī)r、玻璃質或含有隱晶質的流紋巖等)等也不可采用作為集料碎石的粗集料,集料不應含有可溶鹽。

細粒密集砂選料:天然細粒密集料因其材質特點應耐久、潔凈、質地堅硬,宜盡量減少天然混合細集使用砂,設計技術文件經許可的應對施工處理部位也要適應在經許可時宜考慮減少采用天然混合顆粒機制砂的細集使用砂。宜盡量減少采用細度模數為2.6～3.2的細粒密集料,同一細度模數配合比中不同使用細集料對砂的細粒質量密度響應數值和顆粒變化量的誤差響應范圍最大不得超過0.3。

水泥:所有材料應大量選用水泥施工工程水泥化驗材料產品強度計量測定標準等級宜為32.5級的水泥施工工程水泥,不應大量選擇使用快硬早初凝施工水泥,宜選用初凝強度截止持續(xù)時間3 h以上和終凝強度截止持續(xù)時間6 h以上的水泥施工水泥,一般情況不宜大量選用普通高速道路施工硅酸鹽水泥施工工程水泥或普通高速道路水泥專用施工硅酸鹽水泥施工工程水泥。

水:符合相關國家標準的天然飲用水即可,使用其他天然水源比如作為可攪拌水或合用冷凝水的設備時,其水質條件應必須滿足下列各項要求:①水中應不含可能影響冷凝水泥正常進行凝結的有害化學成分,如葡萄糖、油等;②pH平均值不應大于4.5;③可溶硫酸鹽水的含量不應小于2.7 mg/cm3。

(2)拌和站及運輸攤鋪設備、養(yǎng)護材料準備。

要及時做好現場原材的管理分類以及存儲養(yǎng)護措施,避免現場原材料受到雨雪淋濕以及空氣污染、蓄水池及池內水泥拌和儲料罐內部要用純棉氈布,保溫棉等材料包裹保溫。在現場養(yǎng)護要及時做好各類水泥檢驗檢測材料的安裝計量處理工具(在污泥水管出口處可加裝塑料水表、水泥拌和儲料罐或在出口處加裝水泥計量表等工具),做到計量投料準確。還要派行業(yè)專人對水泥拌和機等設備及現場物料運輸、攤鋪機等設備設施進行日常維修安裝養(yǎng)護,保證其正常工作運轉。對現場養(yǎng)護時所用的如花草簾、塑料布等原材料、養(yǎng)護時所用砂漿要儲備充分。

2)試鋪階段的主要內容。

在機場進行基層攤鋪前,可預先安排在機場掉頭坪或機場跑道端等最佳位置。通過這個試驗段攤鋪施工,主要數據可以幫助確定水泥基層穩(wěn)定料及碎石最佳基層攤鋪施工設計配合比、水泥平穩(wěn)料最佳基層含水率、攤鋪地板寬度及基層虛鋪含水系數等相關指標,從而幫助選擇最合適的攤鋪施工設計方案。

驗證用于施工混合料的配合比要求如下。

(1)采用調試碎石拌和機,水泥碎石穩(wěn)定制式碎石水泥混合料的調試拌和方法采用一種采用水泥強制式碎石水泥穩(wěn)定混凝土混合攪拌機或者水泥穩(wěn)定制式碎石水泥拌和機進行拌制,在實施試鋪段工程施工前對該碎石拌和機分配計量驗證系統數據進行計量驗證,分別準確稱出該攪拌缸中不同混合規(guī)格的穩(wěn)定碎石、水泥、水的拌和重量,測量其分配計量的綜合準確性。

(2)最佳含水量和最大干密度確定。采用中型擊實實驗確定最佳含水量和最大干密度確定:將含水量為一定值的樣本裝入擊實儀的擊實筒中壓實充滿，根據筒的體積和壓實土的重量計算出濕密度，并可計算出干密度，由幾組不同含水量的同一混合料樣本分別按照上述方法進行實驗，繪制一條擊實曲線即可得出擊實實驗的最大干密度及對應的最佳含水量。

(3)確定鋪筑的松鋪系數。采用一般能量機械碾壓時，每層的最大松鋪厚度不宜超過30 cm，采用能量較大的機具時，每層的最大松鋪厚度根據試驗所得的數據控制混合料的含水量，根據選用的壓實機具對不同松鋪厚度混合料采用同樣的碾壓速度、遍數進行碾壓作業(yè)，測定壓實度是否滿足設計要求，最終確定最大的松鋪厚度。

(4)嚴密組織拌和、運輸、碾壓等工序，縮短延遲時間。當中所使用的施工原材料和施工混合料、施工處理機械、施工處理方法及本次試鋪正式路面各一個檢驗檢查項目的整體檢測檢驗結果都必須符合規(guī)定,按以上規(guī)定內容重新編寫《試鋪總結》,經國家審批后,作為施工申報正式試鋪路面建筑施工攤鋪開工的主要依據,進行正式路面建筑基層的整體大面積施工攤鋪。

3)水泥穩(wěn)定碎石攤鋪施工。

(1)在施工作業(yè)前要及時組織徹底清除下承層至上承層專用澆筑材料表面的固體灰塵以及積雪、土塊、垃圾等其他灰塵堆積雜物,保證基層干凈整潔,并對下承層至上承層的專用澆筑厚度高程、平整度、壓實混凝土強度和承層設施物的質量穩(wěn)定性。及時組織進行嚴格質量檢測,檢測作業(yè)結果確定合格后再開始組織施工，進行承層專用澆筑水泥砂漿質量穩(wěn)定劑及專用碎石混合料和水泥混合料的施工分層處理攤鋪等施工處理作業(yè)。

(2)因冬期施工氣溫較低,為保證一定的出料溫度,可將拌和用水預先加熱后使用,水溫控制到30℃左右為宜,最高不得高于50℃。

(3)保持水泥內部穩(wěn)定。以最短的運輸時間將其運到施工攤鋪物料施工現場,混合料從碎石拌和機泵站內部運至施工攤鋪現場時內部應始終保持足夠水分及一定溫度,因此，現場需對物料運輸車輛內部進行安全加蓋,運輸車輛在道路上應始終保持平整,避免在運輸物料途中車輛劇烈轉向顛簸,導致運輸混合料內部產生水解離析冰凍現象,現場必須安排物業(yè)專人合理進行調配。將混合料送至運輸道路車輛,避免運料車輛中途擁堵、等待或自卸料,以免致使運輸混合料冷卻。

(4)穩(wěn)定水泥混凝穩(wěn)定瀝青碎石水泥混合料設備運到現場后,采用穩(wěn)定瀝青碎石混凝土混合攤鋪機或者混凝穩(wěn)定水泥碎石混合攤鋪機進行水泥攤鋪卸料作業(yè),要嚴格控制水泥攤鋪作業(yè)速度、松鋪壓力系數、平整度等。

(5)水泥穩(wěn)定碎石混合料攤鋪厚度應根據碾壓機具類型確定，用12 t以上三輪壓路機碾壓時，每層的壓實厚度不應超過16 cm，重型振動壓路機碾壓時，每層的壓實厚度不應超過20 cm。

3.3 養(yǎng) 護

水泥對基層的穩(wěn)定穩(wěn)固黏土碎石后，當底層對水泥基層再次進行碾壓分層再次碾壓后施工時,下層再次碾壓施工水泥對基層的穩(wěn)定穩(wěn)固黏土碎石當分層再次碾壓后，當施工時用完后,宜繼續(xù)進行養(yǎng)護7 d后再重新開始鋪筑上層再次碾壓施工水泥對基層的穩(wěn)定穩(wěn)固黏土碎石。室內室外養(yǎng)護宜盡量減少采取室內高溫濕潤養(yǎng)護方式進行養(yǎng)護,如盡量使用深色無紡布、麻布袋等。在整個室內室外養(yǎng)護期間室內環(huán)境應始終保持潮濕、干燥、清潔狀態(tài),不應忽干忽濕。另外，室內養(yǎng)護期間還應注意嚴禁任何車輛在室內行駛通行。

4 結 語

民航機場的民用水泥跑道穩(wěn)定機和碎石機的施工養(yǎng)護質量控制要求細致、嚴格,相關機場施工養(yǎng)護部門在準備進行相關施工養(yǎng)護作業(yè)時,必須提前做好質量準備處理工作,對進入施工養(yǎng)護環(huán)節(jié)過程中的重點工程施工養(yǎng)護工序及時進行工程質量風險控制,對已經開始施工的部分工程進行及時的施工養(yǎng)護清潔處理,從而有效提高整體工程質量,為完成機場道路的下一步施工作業(yè)提供穩(wěn)定的保障。

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