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谈水泥稳定碎石或砂砾路面基层(底基层)的施工质量控制

发布时间:2021-03-03 09:59 人气:

  摘要:随着水泥稳定碎石或砂砾在高速公路路面基层(底基层)的广泛应用,同时也暴露出许多强度不足、局部松散破碎、干缩裂缝等问题。本文从原材料试验、配合比设计、施工工艺及质量控制等方面分析了高等级公路路面基层的施工质量控制,提出了注意事项及质量控制措施。

  关键词:水泥稳定碎石或砂砾路面基层(底基层)质量控制 注意事项

  一、前言

  由于水泥稳定碎石或砂砾路面基层(底基层)具有良好的力学性能和整体性、稳定性(水稳定性和温度稳定性)、耐久性和抗冻性及与面层结合好的技术特点,且料源广泛,可就地取材,便于原材料和混合料的加工,易于机械摊铺操作,因此被广泛应用于修建高等级公路路面基层(底基层)。为了保证水泥稳定碎石或砂砾路面基层(底基层)满足设计要求和使用要求,除结构设计合理、路基强度满足要求外,重点是水泥稳定碎石或砂砾路面基层(底基层)的原材料选择、混合料组成设计和施工质量控制。

  二、原材料的质量控制原材料是路面工程的物质基础,严把材料质量关是保证工程质量的基础和重要环节。

  水泥稳定碎石或砂砾路面基层(底基层)的原材料主要有水泥、粗集料、细集料、矿粉。水泥应选用初凝时间3h以上和终凝时间较长(宜在6h以上)的低标号水泥,普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥均可采用,但不应采用快硬水泥、早强水泥以及已受潮变质的水泥。各项技术指标应满足技术规范的要求,水泥初终凝时间是确定水泥稳定碎石或砂砾的施工控制时间的重要依据。粗集料的质量控制指标主要是根据结构层性能决定的碎石(砾石)压碎值和颗粒组成,确定出碎石(砾石)的强度和级配。细集料主要是控制好优质天然砂、石屑的颗粒组成和掺加量,保证级配连续。为了把好原材料质量关,应需加强对各类原材料的料源进行提前确定和检查,在使用过程中按规定频率抽样检验,不合格的材料不能用于工程中,并应及时清除出场。

  三、混和料的配合比设计通过对工程实际应用的矿料分别进行筛分试验和测定其相对密度,根据各种矿料的颗粒级配和计算用量比调配出合理的级配曲线。

  由于水泥剂量对干缩性的影响,随集料平均粒径的增大而减少,集料平均粒径越大,水泥剂量对干缩性的影响越小;在相同条件下,水泥稳定中粗粒土的收缩性较细粒土的收缩性要小得多;对大多数土混合料而言,随水泥剂量的增加,收缩性逐渐减少,并达到最小值,然随水泥剂量的增加,收缩性逐渐增大,水泥剂量过大,同样会产生收缩裂缝;混合料中若塑性细土的含量过大,采用水泥稳定时很容易产生干缩裂缝,并且随土含量的增大和塑性指数的增加而明显增加。因此为减少水泥稳定碎石或砂砾的收缩性和提高抗冲刷能力,级配曲线可成平顺圆滑的s曲线型,通过4.75mm筛孔的通过量应控制在35-39%;通过0.075mm筛孔的含量宜控制在2%左右,且应上粗下细,通过试验掺加减水剂或粉煤灰,在满足设计要求的情况下,用最少的水泥剂量,不宜超过6%.根据不同结构层及设计强度的要求,确定水泥用量,确定各种混和料的最佳含水量、最大干密度,以此矿料级配初步确定拌和机各料仓的供料比例。通过二次筛分,确定各料仓的比例,作为拌和机控制参数使用。应考虑各地材料性能不同而引起的差异,注意混和料的强度应能满足7-10d钻芯取样检测完整的要求。

  四、现场试验段的施工根据公路路面基层施工技术规范及国内外实践经验,高等级公路路面基层(底基层)施工前采用计划使用的机械设备和初步确定的混和料的配合比铺筑试验段是不可缺少的步骤。

  通过试验段的铺筑,获得最优化的生产配合比、合适的拌和时间、摊铺速度、压实机具的组合及碾压工艺、摊铺系数的确定及合适的作业长度等一系列控制参数,提出标准施工方法。除试验段强度及几何尺寸满足要求外,现场钻芯取样的完整性及强度也是控制的关键环节,试验段长度宜为100-150米,宜选用两种或多种不同的碾压组合,必要时可调整水泥用量及含水量试验。

  五、混和料的拌和按照技术规范的要求,高速公路的基层(底基层)水泥稳定碎石或砾石必须采用集中厂拌混和料,应注意以下三个方面的问题:

  1、厂拌设备的选择拌和设备的性能决定了混和料的配料精度和均匀性,应选用带有电子计量装置的生产能力不小于400T/h的高性能稳定土拌和机,才能保证混合料的级配符合配合比要求,保证拌和料的稳定性,且生产能力应与摊铺能力应匹配。

  2、严格控制水泥剂量水泥剂量太小,不能确保水泥稳定碎石或砂砾的施工质量,而水泥剂量太大,既不经济、还会使基层的裂缝增多、增宽,从而引起沥青面层相对应的反射裂缝。考虑施工时各种损耗,工地实际采用的水泥剂量摊铺机摊铺时应比室内试验确定的剂量增加0~0.5%,底基层路拌时增加0.5~1%,以确保水泥稳定基层(底基层)的质量,但应控制不超过6%,以减少混和料的收缩性。

  3、重视含水量对施工的影响根据路面基层施工技术规范及国内外施工经验,一般情况下拌和含水量应比最佳含水量略高0.5%-1%,若气温较高或运输距离较长时应高1%-2%,以弥补混和料运输、摊铺和碾压过程中水分的损失,如果机械碾压性能较好且经验丰富时,控制现场含水量比最佳含水量略低0.5%,含水量过大,既会出现“弹软”、“波浪”等现象,影响混和料可能达到的密度和强度,也会增加混和料的干缩性,使结构层容易产生干缩裂缝。含水量过小,混和料易松散,不容易碾压成型,也会影响混和料可能达到的密度和强度。施工过程中要根据气温情况及运输距离及时调整含水量的大小,根据规范、经验及现场摊铺碾压的效果确定。

  六、混和料的运输运输混和料宜采用大吨位(15T以上)的自卸运输车,在卸料和运输过程中要尽量避免中途停车和颠簸,以确保混和料的延迟时间和混和料均不产生离析,此时,还要根据运输距离和天气情况,考虑混和料是否采用苫盖,以防水分过分损失及表层散失过大。

  混和料在卸入摊铺机喂料时,要避免运料车撞击摊铺机。运输车辆的数量按现场、拌和场各有五辆再加中途运输车辆考虑。

  七、混和料的摊铺1、摊铺现场的准备工作

  (1)在摊铺底基层前一定要对路基的高程、宽度、横坡度、压实度、弯沉等进行全面的检测,高程轴线不少于3-4条,达到路槽的验收标准,凡不合格者必须采取适当措施进行补救,使其达到要求,同时要将其上的浮土、杂物清理干净,以免产生松散、起皮现象。有垫层时,在施工底基层(或基层)前要洒水碾压密实。开始摊铺时,要在下承层上洒水使其表面湿润。摊铺基层时,对底基层进行验收,有问题时,要及时处理,清理干净,并洒水湿润。

  (2)准确施工放样。在全线路面施工前,要对全线的导线点、水准点进行复测,水准点设在附近的桥涵上,便于施工。为了避免由于基准钢丝绳的垂度影响基层(底基层)摊铺的平整度,其钢立柱纵向间距不宜过大,直线宜为10米,曲线宜为5米,并用紧线绳拉紧。同时要防止现场作业人员拢动钢丝绳,以免造成摊铺面波动,长度不宜小于150米,宜为200米左右为宜,并且在摊铺前及时进行高程、横坡等各项指标的检查,发现问题及时处理。

  (3)由于水泥稳定土受摊铺时间的限制,在摊铺基层(底基层)前必须认真检查摊铺及碾压设备,确保其完好状态,以免由于机械故障造成中途停机,造成不必要的经济损失,同时要加强摊铺现场与拌和厂之间的联系,以应付紧急情况,拌和机拌和料必须征得现场的同意后方可开始。

  (4)摊铺设备的选型。根据《技术规范》的要求,高等级公路的基层(底基层)必须采用摊铺机摊铺混和料。因此,摊铺设备的选型非常重要。应选择摊铺性能好的全自动找平摊铺机,尽可能整幅一次摊铺,可很好地控制摊铺厚度和表面平整度。摊铺机的摊铺效果必须满足摊铺料不离析、级配良好、稳定、平整度、横坡度均符合规范要求。

  2、混料的摊铺

  (1)拌和好的成品料运至现场应及时按确定的松铺厚度均匀、匀速的摊铺,摊铺过程中尽可能少收料斗,严禁料斗内混和料较少时收料斗。为确保摊铺机行走方向的准确性,可在路槽或底基层上洒白灰线,以控制摊铺机行走方向,摊铺机要保持适当的速度均匀行驶,不宜间断,以避免基层(底基层)出现“波浪”和减少施工缝,如因故中断2h时应设置横向接缝,摊铺机应驶离混和料末端,试验人员要随时检测成品料的配合比和剂量,并及时反馈拌和厂。要有专人消除粗细骨料离析现象。如果发现粗集料窝应予铲除,并用新拌混和料填补,此项工作必须在碾压之前进行,严禁薄层贴补。基层分两层摊铺时应在摊铺上层前,进行表面拉毛或洒水泥净浆处理。

  (2)若由于宽度较宽或级配原因为防止离析分两幅摊铺时,宜采用两台摊铺机(尽可能同型号)一前一后相隔约5-10米同步向前摊铺混和料,为保证标高和平整度,纵向接合部采用移动式基准线,并一起进行碾压,尽可能避免纵向接缝。在不能避免纵向接缝的情况下,纵缝必须垂直相接,严禁斜接。上下层纵向结合部位置应错开距离不小于1米,尽可能避开行车道位置。

  八、混和料的压实混和料摊铺后,当混和料的含水量等于或略大于最佳含水量时,应及时根据试验段确定的碾压工艺,用轻型压路机并配合12T以上压路机在结构层全宽内进行碾压。

  碾压段长度根据试验段确定的长度及气温情况确定,气温高时,水分蒸发快,缩短碾压段长度,反之,可适当延长碾压段长度,以40-50米为宜,过短则易造成平整度较差。碾压方式初压一般采用胶轮压路机或钢轮压路机静压1-2遍,复压采用振动压路机弱振强度2-4遍,终压采用钢轮压路机或胶轮压路机静压1-2遍,碾压速度初、终压宜为1.5-1.7Km/h,复压宜为2.0-2.5Km/h,直线和不设超高的平曲线段,由两侧路肩向路中心碾压,设超高的平曲线段,由内侧路肩向外路肩进行碾压。碾压时,轮迹应重叠1/2轮宽。相邻两段的接头处,应错成横向45°的阶梯状碾压。严禁压路机在已完成或正在碾压的路段上“调头”和急刹车。自拌和至碾压结束原则控制在2h以内。

  九、水泥稳定碎石或砂砾基层(底基层)的养生每一段碾压完成并经压实度检测合格后,应立即开始养生,养生宜采用不透水薄膜、湿砂、草袋、棉毯覆盖并洒水保湿养生,基层完成后也可采用沥青乳液养生,用量按0.8-1Km/m2(指沥青用量)选用,分两次喷洒,避免基层长期暴晒。

  养生期不宜少于7天,并应封闭交通,除洒水车辆外,严禁其它车辆通行,保湿养生至下一层施工前。

  合理的养生既是保证水泥稳定碎石(砂砾)强度的需要,又是减少和避免干缩裂缝的措施。新铺水泥稳定碎石(砂砾)基层随着混合料水分的减少产生干缩应力,水分减少的越快,产生的干缩应力越大,水分减少的慢,干缩应力缓慢产生逐惭增大,由于材料的松驰应力和温度随龄期增大,抗应变能力增强。如果铺筑后养生不及时或忽干忽湿,导致水分散失较快,干缩应力急剧增大而此时的抗应变能力还较低,就易产生干缩裂缝,并随时间增长裂缝增加。即使养生期结束后;如果不及时铺筑沥青封层(透层)和沥青面层让其曝晒,同样会散失水分产生干缩裂缝。

  基层过冬时,应采取冬季覆盖保温措施,以防止基层开裂或表面受损,可采取先铺塑料薄膜后覆盖粘土措。减少和避免因气温的温差过大时产生温缩裂缝。温缩裂缝主要是受混合料中含土量的影响,并且气温越低时,含土量对其温缩系数影响越大,水泥剂量对其温缩系数也有一定影响。

  十、注意事项

  1、保持材料的均匀性和一致性;

  2、优先采用先进的精度高的带有电子计量装置的拌和设备和全自动找平摊铺机械,并根据设备的特点选择;

  3、基层(底基层)施工时,通过试验段在横断面上间隔2-3米取样筛分试验,根据筛分结果判断摊铺机的性能及数量;

  4、严格控制施工时间,尽量减少和避免各种原因造成的间断;

  5、通过试验室成型强度和7-10d现场钻芯成型情况及强度判定基层(底基层)效果,根据气温情况调整和确定钻芯时间;

  6、加强和重视保湿养生工作。

  结束语:

  本文通过施工实践总结了水泥稳定碎石或砂砾的施工工艺和质量控制,实践证明要严格执行《技术规范》要求,控制好原材料的质量,以及混和料的组成设计、拌和、运输、摊铺、碾压、养生等环节,组织管理到位,就能够确保工程质量。

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