关于水泥稳定碎石基层施工控制要点

收稿日期:2004202211

作者简介:李建春(19712),男,江苏泰州人,工程师,从事公路施工监理工作。

关于水泥稳定碎石基层施工控制要点

李建春1,刘相玉2

(1.江苏交通工程咨询监理有限公司,江苏南京　210004;2.杭州天恒投资建设管理有限公司,浙江杭州　310004)

摘　要:介绍水泥稳定碎石基层施工原材料选择、配合比设计以及现场施工过程中的注意要点。关键词:水泥稳定碎石基层;施工控制;配比设计

中图分类号:U416.214　文献标识码:B 文章编号:100927716(2004)0320077203

1　概述

基层的强弱和好坏对整个路面,特别是沥青

路面的强度、使用质量和使用寿命都有重要的影响。因此对基层来说,必须具备足够的强度和刚度,足够的水稳性和冰冻稳定性,足够的抗冲刷能力,收缩性小,足够的平整度,并能与面层结合良好。

目前路面设计中一般均采用半刚性材料的基层,水泥稳定碎石属于其中一种。

为了使水泥稳定碎石基层具有以上优良品质,在水泥稳定碎石基层施工中应从以下几个方面加以控制。本文将结合浙江省09省道余杭段改建工程施工实践进行阐述。

2　原材料选择

2.1　集料的选择

当集料中含有塑性指数的土时,其收缩性大。为减少基层材料的收缩性和减轻基层裂缝,集料中不宜含有塑性指数的土。

09省道余杭段改建工程沿线地材较多,但因山体风化,所产石料尤其是瓜子片和石屑料含泥量大,经业主协调监理办同意,寸子材料用沿线附近石矿的料,但瓜子片必须进场后二次筛分以尽量降低4.75mm 以下细料含量,石屑必须采用獐山石矿产(离工地十几公里远)不含塑性的料。

在实际施工基层下层时,经业主协调同意,瓜子片使用沿线含细料较多的料,对此我们又根据配合比设计的粒料组成重新进行了集料组成设

计。同时对集料塑性指数进行了测试,其值为5.2,小于规范要求的9,这样同意其使用。但上层施工时,为确保质量,则坚决不同意其继续用此种料,因此承包人决定自己购买轧石机及振动筛,自己生产,从而避免因筛分效果不好而造成的寸子和瓜子片中细料含量多的现象,在轧石机未安装生产之前,则要求其外购级配良好且不含塑性土细料的瓜子片用于基层上层施工。2.2　水泥的选用

根据技术规范要求,水泥应采用普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥,但不得使用快硬水泥、早强水泥以及已受潮变质的水泥,标号宜用325号或425号。

因水泥稳定粒料,从加水拌和到碾压终了的延迟时间对水泥稳定碎石混合料的强度和所能达到的干密度有明显的影响。延迟时间愈长,混合料的强度和干密度的损失愈大。在粒料不变的情况下,用终凝时间短的水泥时,延迟时间对混合料强度损失的影响大。

因此在选择水泥时应尽量采用终凝时间长的水泥,对此,我们选择了当地南山水泥厂生产的水泥,经试验初凝时间为2h13min ,终凝时间为4h25min 。其它指标符合规范要求,从现场施工

实际操作情况看,从加水拌和到碾压终了延迟时间为 1.5h 左右,在初凝前确保碾压得以完成。

3　配合比设计

3.1　混合料集料级配选择

混合料集料级配选择的目的是在保证基层强度的前提下尽量减少干缩裂缝。

J TJ 03422000《公路路面基层施工技术规范》

中集料颗粒组成范围为表1所示。

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表1　集料颗粒组成范围

筛孔尺寸(mm )

质量通过率(%)

31.510026.590～1001972～899.547～674.7529～492.3617～350.68～220.075

0～7液限(%)<28塑性指数

<9

根据以往经验,集料颗粒越粗,则强度越高、稳定性越好,预防温缩、干缩裂缝的能力越强,细料越多则基层表面抗冲刷能力降低,因此在级配曲线选择时,宜选择中限偏下的一条曲线。09省道工程水稳集料各级筛孔通过百分率见表2:

表2　09省道工程水稳集料各级筛孔通过百分率(%)

筛孔尺寸

(mm )规定级配范围

中值

下基层选用级配

上基层选用级配

31.5100.0100.0100.026.595.093.092.61977.577.675.89.557.058.256.84.7539.038.040.22.3626.025.825.20.615.012.110.50.075

3.5

2.5

1.9

3.2　水泥剂量的选择

就浙江省09省道余杭段改建工程而言,设计要求水泥稳定碎石7d 无侧限抗压强度≥3.5MPa ,由于该工程招标时采用《公路工程国内招标

文件范本(1999年版)》,按此范本要求水泥稳定碎石基层集中拌和时中粒土和粗粒土最小水泥剂

量为3%。《公路路面基层施工技术规范》(J TJ 03422000)要求,中粒土和粗粒土按3%、4%、5%、6%、7%的水泥剂量配制混合料。根据以往

经验,实际配合比设计中采用4.0%、4.5%、5.0%、5.5%、6.0%的水泥剂量。具体试验数据

如表3、表4所示。

表3　击实结果

试件编号

水泥剂量

(%)最佳含水量

(%)最大干密度

(g/cm 3)C 2001 4.0 6.25 2.240C 2002 4.5 6.15 2.245C 2003 5.0 6.05 2.250C 2004 5.5 6.025 2.255C 2005

6.0

6.0

2.260

表4　无侧限杭压强度试验结果

试件编号水泥剂

量(%)

平均值

R c (MPa )标准差

S 偏差系

数C v

(%)代表值

(MPa )备注

C 2001 4.0 3.140.17 5.4 3.84R c

6.0

4.79

0.10

2.2

3.63

R c

根据以上试验结果,决定选用水泥剂量为5.0%(试件编号C 2003)的配合比。

4　现场施工控制

4.1　强度控制

为确保水泥稳定碎石强度,水泥掺入量必须得到较好控制,过小则强度会不足,过大则易造成基层开裂。实际操作中,我们采用双控,即每日现

场取样滴定和总量控制法。现场取样滴定拌和机开机第一车料每日必取,施工期间抽查3～4次。总量控制则以几日内完成的水泥稳定碎石基层工程量与对应的水泥用量是否相吻合来校核。同时通过每天制作的无侧限抗压强度试件7d 浸水抗压强度来验证。4.2　压实度控制

由于水泥稳定碎石材料的特殊性,水泥遇水水化生成胶凝物,如施工过程中未在水泥稳定碎石材料硬化前碾压合格,则后期无法以复压形式来弥补压实度的不足。如强行碾压则会破坏已形成的水泥稳定碎石结构,导致强度损失。故在实际施工时应做好以下几点:

(1)通过试验段取得正式生产的相关经验数据,压路机碾压组合、压实遍数、松铺系数等。正式施工必须严格按试验段总结来施工。

(2)水泥稳定碎石拌和时严格控制含水量,以确保碾压时在最佳含水量左右,每天施工时现场和拌和场质检人员应经常通过实测和目测来控制混合料含水量。对含水量明显偏大的料应予以废弃。

(3)压路机必须紧跟摊铺机,以确保碾压终了

不超过水泥材料施工延迟时间。压实过程中质检

人员应经常抽查压实遍数,压实完成后随即做压实度检测,若不合格还可以立即复压进行补救,否则时间一长无法补救。

(4)施工中应根据规定频率进行混合料颗粒分析,级配组成发生明显变化时应重做重型击实

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试验,确保压实度检测的准确性。

4.3　外观检查

该工程基层路幅宽度13.1m,基层施工要求用摊铺机,摊铺因幅宽大需采用两台摊铺机一前一后摊,这样在两台摊铺纵接缝处易产生离析、风干现象。对此应引起足够重视并予以清除,否则离析风干处水泥稳定碎石结构成型将不好,在行车荷载作用下易松散破碎。

5　养生及交通管制

5.1　养生

以往工程建设中,水泥稳定碎石层施工一般采用洒水养生法,该法主要缺点是费时费力,在气温较高季节表面失水很快。养生情况得不到较好控制。鉴于此种情况,建议采用薄膜覆盖养生法,基层施工结束次日用洒水车将基层表面洒透,然后覆盖薄膜。薄膜最好订做整幅(稍大于摊铺宽度,以便将基层边缘斜面也覆盖住),这样可以减少搭接,从而减少水份散失。这种方法在多风季节要注意将薄膜搭接头用土石等物压好,避免风将薄膜吹起,水份散失。

对基层顶面设计有下封层的,也可用封层油代替薄膜,但基层斜坡面要注意补水。

薄膜养生的优点省时省力,薄膜可重复利用,尤其是养生情况能得到较好控制。我们曾在薄膜养生段分别取芯三个,芯样均完整。

5.2　交通管制

基层表面应尽可能减少行车,尤其是老路改造工程拓宽。由于改建工程一般为边通车边施工,一幅完工后再施工另外一幅,如交通控制措施不得力则社会车辆多数会在基层上行车,09省道实际上是沪杭甬高速公路的一条连接线,交通量大且重车多。如交通管制不好,重车对基层破坏将很大,下雨天在车轮荷载的反复作用下,基层表面极易出现松散现象。

较好的交通封闭措施是设立路障并派专人管制,一般在完工段落的起讫点处、中分带处设围栏,路段中间堆土使车辆不能逾越。同时派人来回巡查。

6　施工中尽量减少收缩裂缝的措施水泥(石灰或石灰粉煤灰)与各种细料土、中粒土或粗粒土和水经拌和、压实后,由于蒸发和混合料内部发生水化作用,混合料的水分会不断减少。由于水的减少而发生的毛细管作用、吸附作用、分子间力的作用、材料矿物晶体或凝胶体间层间水的作用和碳化收缩作用等会引起半刚性材料产生体积收缩。

由于基层裂缝将会对面层造成反射裂缝或对应裂缝,在雨季水分沿裂缝渗入到各层间,使裂缝附近细料呈潮湿饱和状态,甚至使土基软化。在行车荷载的反复作用下,由于细料间孔隙水应力会增加造成结构层内细料冲刷唧浆现象,最终造成沥青面层破碎。因此应尽量减少裂缝的出现。

(1)尽量选用不含塑性土的细集料,细集料中含粘土粒愈多,则干缩应变愈大。

(2)在确保水泥稳定碎石无侧限压强度合格的前提下尽量降低水泥用量,一般宜控制在5%～6%之间,超过6%时则干缩裂缝明显增加。

(3)严格控制施工时混合料的含水量在最佳含水量附近,不宜大于最佳含水量的1%。施工时含水量越大则蒸发的水分越多,造成的干缩应变也越大。如局部区域含水量大则可能造成基层表面出现多条细微裂纹。

(4)选择较好集料级配,减少4.75mm以下细料含量,宜靠近规范下限。

(5)基层施工完后应尽可能采用薄膜或封层油覆盖养生,减少基层暴露时间。

(6)基层施工在昼夜温差较大时易产生温缩裂缝,故应注意保温。

7　结语

由于现代公路交通量越来越大,且载荷量也越来越大,传统的级配碎石基层等已日益不能满足道路交通发展的需要。由于水泥稳定土尤其是中粒土、粗粒土具有取料容易、强度高、稳定性好,且强度亦可以调整以适应不同交通量的需要,因此水泥稳定土在世界各国均得到了广泛应用。实践证明虽然各个国家、地区的气候条件经济条件不同但只要设计合理、施工质量好,水泥稳定碎石材料使用效果就较好。

?短讯?

首都机场扩建工程已于今年3月正式动工。

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K ey Point about Construction Control of Cement Stable Crushed Stone Base Course

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