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【摘 要】 通过对原材料在施工中容易出现的问题进行分析,阐述了水稳碎石的施工质量受原材料、配合比设计、施工工艺及施工管理等方面的影响,并提出了控制对策。
【关键词】 水稳碎石;基层;质量;控制
水稳碎石基层具有强度高、整体性好,承载力高、刚度大和水稳性好等特点,大量运用于高等级公路的基层或底基层。如正在修建的江西鹰瑞高速公路上设计了两层水稳碎石基层(一层17cm厚的水稳碎石下基层、一层为20cm厚的水温碎石中基层),通过在鹰瑞高速上施工的水稳碎石基层施工,了解到水稳碎石基层的施工质量高低受原材料、配合比设计、施工工艺及施工管理等方面的影响。
1 原材的选择
1.1水泥
普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥都可以用于拌制水稳碎石基层混合料,但宜采用缓凝水泥,水泥的初凝时间应不少于3个小时,终凝时间不少于6个小时。水泥的其他指标应符合国家相关标准的规定。水泥的标号采用了32.5#。
1.2碎石
级配碎石具有一定的级配,合理的级配可以减少集料离析和搅拌时的不均匀性,同时有利于提高基层强度。本项目集料达到骨架密实悬浮型,同时最大粒径不超过31.5mm。
2 配合比设计
2.1水泥剂量
水稳碎石配合比设计时,在满足强度要求后,考虑到抗裂性要达到最优,且便于施工。集料中水泥剂量过少,达不到强度要求,且不能成为半刚性材料;水泥剂量过大,刚度太大,易开裂,同时造成浪费。水泥剂量控制在3.5%~5%,设计强度为≥3.8Mpa。本项目采用水泥计量为4.0%。
2.2集料组成设计
集料组成设计直接关系到水稳碎石的强度,为了便于施工、便于压实和减少水泥用量,要严格控制9.5mm、4.75mm和0.075mm三档料的通过率。
材料名称 掺配比例(%) 筛孔尺寸(mm)
31.5 26.5 19.0 9.5 4.75 2.36 0.6 0.075
0-4.75mm 31.0 100.0 100.0 100.0 100.0 94.8 67.8 34.3 9.9
4.75-9.5mm 18.0 100.0 100.0 100.0 97.7 17.0 5.6 3.3 0.9
9.5-19mm 27.0 100.0 100.0 96.6 20.4 0.5 0.5 0.5 0.5
19-31.5mm 24.0 100.0 86.6 20.0 1.8 0.5 0.5 0.5 0.5
合成级配 100.0 100.0 96.8 79.9 54.5 32.7 22.3 11.5 3.5
设计上限 100 100 86 62 42 30 15 5
设计下限 100 90 68 44 27 17 8 0
设计中值 100 95 77.0 53 34.5 23.5 11.5 2.5
3 拌和控制
3.1拌合设备
高速公路拌合一般应配备500t/h以上的拌合设备,同时要配备满足生产能力的散装水泥罐。在生产前,拌合楼里的称量系统应在地市以上的质检部门标定合格后方可使用,同时应派专人负责检查、调整,确保计量准确性。在拌合楼的料斗上,为了防止在生产过程中超大粒径的料进入到拌合设备内以防堵塞料口,在料斗上加设40mm的筛网。
3.2水泥用量控制
在开拌时,派专人检测水泥的剂量,通过试验用EDTA方法检测的数据与拌合楼电脑显示的数据以及物资部门过磅显示的数据来找出差距,尽量做到水泥剂量的准确性。同时在生产过程中要保证水泥供应充足。
3.3含水量控制
水稳碎石含水量计算是根据重型击实试验得出的最佳含水量,但是在拌合过程中,要根据原材料本身的自然含水量、运输拌合中的损失以及天气情况开确定,一般拌合所用水量比最佳含水量大1%~2%个点。
4 施工准备
4.1下承层准备
施工前应对下承层进行交验,合格后才能施工,同时在施工前应该对下承层进行洒水湿润,以免造成接触面水分减少而造成水稳碎石层下面2~5cm左右松散,影响整体强度。同时应该对下承层表面的浮沉清扫干净,以免在两层之间形成夹层。
4.2测量准备
根据设计图纸,先进行放样,然后打钢钎来控制标高,钢钎横向距离在距设计宽度线外30~50cm,纵向距离:直线段10m一根,曲线段5m一根。钢丝绳一般控制在200m长左右,张拉力不少于1KN,这样做到钢丝绳控制面最大挠度不超过2mm。
4.3机械设备准备
摊铺和碾压设备应能保证拌合产量的需要,摊铺机一般采用两台联合作业,碾压设备采用震动压路机2台,胶轮压路机1台,双钢轮压路机1台,采用双钢轮压路机碾压能充分保证平整度。
5 摊铺控制
5.1混合料运输
运输车辆数量应能保证混合料拌合及摊铺的连续作业。运输车在装料时为了减少离析,采取分前后中三次装料,运输时要覆盖篷布且尽量匀速行驶,充分保证混合料的质量。
5.2摊铺参数设定
为了保证初始密实度和横坡度,摊铺机摊铺前调整好震动系数和熨平板的拱度。根据拌合楼的产量和运输车的数量,为了保证摊铺的连续性,摊铺机的速度一般控制在2.0m/min左右,这样能提高水稳碎石层的平整度。同时在施工过程中,要设定松铺系数,松铺系数根据摊铺的初始压实效果和碾压设备压实程度来综合确定,一般控制在1.25左右。
6 碾压控制
6.1碾压组合
碾压分初压、复压和终压三个阶段,初压一般采用轻型压路机,从碾压的效果来说采用一台双钢轮(例如DD110)碾压效果比较好,然后采用两台震动压路机和一台胶轮压路机进行,终压可以采用双钢轮进行修面处理。 6.2碾压方法
摊铺成型后压路机进行碾压,碾压方向与路中心线平行,直线段,由路肩向中心碾压,在超高的路段上,由内侧向外侧进行碾压,使纵向顺延,横坡符合设计要求。压路机碾压时成阶梯状碾压,两碾压段的接头处,采用压路机成45度角斜压,正常碾压时轮迹重叠1/2,后轮必须超过两段的接缝处,后轮压完路面全宽时为一遍,碾压直至要求的密实度并无出现轮迹为止。压路机的碾压速度,前两遍以采用1档为宜,以后可采用2档,决不可高速碾压。碾压程序:静压~小振动~大振动~静压。现场记录碾压遍数,路面的两侧要多压1~2遍,在最佳含水量时碾压至设计及规范要求的压实度。压路机稳压时为1.5~1.7km/h,振动压时为1.8~2.2km/h,终压为1.5~1.7km/h。整个碾压必须控制在水泥终凝之前完成,最好是在控制的初凝时间到达之前完成最好。
7 施工缝处理
7.1横缝处理
横缝处理一般采取“切除法”。如摊铺中断时间超过2h时,将摊铺机附近及其下面未经压实的混合料切除废弃,并将已碾压密实且高程和平整度均符合要求的末端挖成与路中心线垂直并垂直于受压的断面,然后清扫下承层并用水泥净浆涂刷横向断面,摊铺机回到末端重新摊铺新混合料。
7.2纵缝处理
施工中两摊铺机前后相隔在5~8m范围内,其纵向接缝碾压时先留20cm左右不碾压,作为下个摊铺机行走时的控制高程面。同时接缝应搭接5cm左右,当两个摊铺机摊铺完整个工作面设计宽度时再一起和下个碾压面一起碾压。如遇特殊情况停机时,应把整个摊铺面碾压完,从新开始摊铺时,应先把纵向接缝处未压实松散的混合料铲掉,并将接缝铲成垂直面,然后用水泥净浆涂刷纵向接缝再进行新的摊铺、碾压、整平工作。
8 养生
碾压完毕后,进行封闭交通,然后用透水土工布进行洒水养生或者是在碾压完毕的水稳碎石层上表面稍干就散透层及封层进行养生,养生期不少于7天,强度符合要求后方可进行下层的施工。现在对于水稳碎石基层上要铺筑沥青的,对水稳碎石基层的养生采取封乳化沥青来养生,这样能充分保证透层的渗透深度,以便能和沥青层联接成一个整体。
综上所述,水稳碎石层的施工要严格控制摊铺及碾压的时间,因为水泥有个终凝时间限制,所以水稳碎石层的施工要求对现场施工组织严格管理,工序要衔接,确保其施工质量。
参考文献:
《山西建筑》(2004.5)
《公路路面基层施工技术规范》(JTJ 034-2000)
【关键词】 水稳碎石;基层;质量;控制
水稳碎石基层具有强度高、整体性好,承载力高、刚度大和水稳性好等特点,大量运用于高等级公路的基层或底基层。如正在修建的江西鹰瑞高速公路上设计了两层水稳碎石基层(一层17cm厚的水稳碎石下基层、一层为20cm厚的水温碎石中基层),通过在鹰瑞高速上施工的水稳碎石基层施工,了解到水稳碎石基层的施工质量高低受原材料、配合比设计、施工工艺及施工管理等方面的影响。
1 原材的选择
1.1水泥
普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥都可以用于拌制水稳碎石基层混合料,但宜采用缓凝水泥,水泥的初凝时间应不少于3个小时,终凝时间不少于6个小时。水泥的其他指标应符合国家相关标准的规定。水泥的标号采用了32.5#。
1.2碎石
级配碎石具有一定的级配,合理的级配可以减少集料离析和搅拌时的不均匀性,同时有利于提高基层强度。本项目集料达到骨架密实悬浮型,同时最大粒径不超过31.5mm。
2 配合比设计
2.1水泥剂量
水稳碎石配合比设计时,在满足强度要求后,考虑到抗裂性要达到最优,且便于施工。集料中水泥剂量过少,达不到强度要求,且不能成为半刚性材料;水泥剂量过大,刚度太大,易开裂,同时造成浪费。水泥剂量控制在3.5%~5%,设计强度为≥3.8Mpa。本项目采用水泥计量为4.0%。
2.2集料组成设计
集料组成设计直接关系到水稳碎石的强度,为了便于施工、便于压实和减少水泥用量,要严格控制9.5mm、4.75mm和0.075mm三档料的通过率。
材料名称 掺配比例(%) 筛孔尺寸(mm)
31.5 26.5 19.0 9.5 4.75 2.36 0.6 0.075
0-4.75mm 31.0 100.0 100.0 100.0 100.0 94.8 67.8 34.3 9.9
4.75-9.5mm 18.0 100.0 100.0 100.0 97.7 17.0 5.6 3.3 0.9
9.5-19mm 27.0 100.0 100.0 96.6 20.4 0.5 0.5 0.5 0.5
19-31.5mm 24.0 100.0 86.6 20.0 1.8 0.5 0.5 0.5 0.5
合成级配 100.0 100.0 96.8 79.9 54.5 32.7 22.3 11.5 3.5
设计上限 100 100 86 62 42 30 15 5
设计下限 100 90 68 44 27 17 8 0
设计中值 100 95 77.0 53 34.5 23.5 11.5 2.5
3 拌和控制
3.1拌合设备
高速公路拌合一般应配备500t/h以上的拌合设备,同时要配备满足生产能力的散装水泥罐。在生产前,拌合楼里的称量系统应在地市以上的质检部门标定合格后方可使用,同时应派专人负责检查、调整,确保计量准确性。在拌合楼的料斗上,为了防止在生产过程中超大粒径的料进入到拌合设备内以防堵塞料口,在料斗上加设40mm的筛网。
3.2水泥用量控制
在开拌时,派专人检测水泥的剂量,通过试验用EDTA方法检测的数据与拌合楼电脑显示的数据以及物资部门过磅显示的数据来找出差距,尽量做到水泥剂量的准确性。同时在生产过程中要保证水泥供应充足。
3.3含水量控制
水稳碎石含水量计算是根据重型击实试验得出的最佳含水量,但是在拌合过程中,要根据原材料本身的自然含水量、运输拌合中的损失以及天气情况开确定,一般拌合所用水量比最佳含水量大1%~2%个点。
4 施工准备
4.1下承层准备
施工前应对下承层进行交验,合格后才能施工,同时在施工前应该对下承层进行洒水湿润,以免造成接触面水分减少而造成水稳碎石层下面2~5cm左右松散,影响整体强度。同时应该对下承层表面的浮沉清扫干净,以免在两层之间形成夹层。
4.2测量准备
根据设计图纸,先进行放样,然后打钢钎来控制标高,钢钎横向距离在距设计宽度线外30~50cm,纵向距离:直线段10m一根,曲线段5m一根。钢丝绳一般控制在200m长左右,张拉力不少于1KN,这样做到钢丝绳控制面最大挠度不超过2mm。
4.3机械设备准备
摊铺和碾压设备应能保证拌合产量的需要,摊铺机一般采用两台联合作业,碾压设备采用震动压路机2台,胶轮压路机1台,双钢轮压路机1台,采用双钢轮压路机碾压能充分保证平整度。
5 摊铺控制
5.1混合料运输
运输车辆数量应能保证混合料拌合及摊铺的连续作业。运输车在装料时为了减少离析,采取分前后中三次装料,运输时要覆盖篷布且尽量匀速行驶,充分保证混合料的质量。
5.2摊铺参数设定
为了保证初始密实度和横坡度,摊铺机摊铺前调整好震动系数和熨平板的拱度。根据拌合楼的产量和运输车的数量,为了保证摊铺的连续性,摊铺机的速度一般控制在2.0m/min左右,这样能提高水稳碎石层的平整度。同时在施工过程中,要设定松铺系数,松铺系数根据摊铺的初始压实效果和碾压设备压实程度来综合确定,一般控制在1.25左右。
6 碾压控制
6.1碾压组合
碾压分初压、复压和终压三个阶段,初压一般采用轻型压路机,从碾压的效果来说采用一台双钢轮(例如DD110)碾压效果比较好,然后采用两台震动压路机和一台胶轮压路机进行,终压可以采用双钢轮进行修面处理。 6.2碾压方法
摊铺成型后压路机进行碾压,碾压方向与路中心线平行,直线段,由路肩向中心碾压,在超高的路段上,由内侧向外侧进行碾压,使纵向顺延,横坡符合设计要求。压路机碾压时成阶梯状碾压,两碾压段的接头处,采用压路机成45度角斜压,正常碾压时轮迹重叠1/2,后轮必须超过两段的接缝处,后轮压完路面全宽时为一遍,碾压直至要求的密实度并无出现轮迹为止。压路机的碾压速度,前两遍以采用1档为宜,以后可采用2档,决不可高速碾压。碾压程序:静压~小振动~大振动~静压。现场记录碾压遍数,路面的两侧要多压1~2遍,在最佳含水量时碾压至设计及规范要求的压实度。压路机稳压时为1.5~1.7km/h,振动压时为1.8~2.2km/h,终压为1.5~1.7km/h。整个碾压必须控制在水泥终凝之前完成,最好是在控制的初凝时间到达之前完成最好。
7 施工缝处理
7.1横缝处理
横缝处理一般采取“切除法”。如摊铺中断时间超过2h时,将摊铺机附近及其下面未经压实的混合料切除废弃,并将已碾压密实且高程和平整度均符合要求的末端挖成与路中心线垂直并垂直于受压的断面,然后清扫下承层并用水泥净浆涂刷横向断面,摊铺机回到末端重新摊铺新混合料。
7.2纵缝处理
施工中两摊铺机前后相隔在5~8m范围内,其纵向接缝碾压时先留20cm左右不碾压,作为下个摊铺机行走时的控制高程面。同时接缝应搭接5cm左右,当两个摊铺机摊铺完整个工作面设计宽度时再一起和下个碾压面一起碾压。如遇特殊情况停机时,应把整个摊铺面碾压完,从新开始摊铺时,应先把纵向接缝处未压实松散的混合料铲掉,并将接缝铲成垂直面,然后用水泥净浆涂刷纵向接缝再进行新的摊铺、碾压、整平工作。
8 养生
碾压完毕后,进行封闭交通,然后用透水土工布进行洒水养生或者是在碾压完毕的水稳碎石层上表面稍干就散透层及封层进行养生,养生期不少于7天,强度符合要求后方可进行下层的施工。现在对于水稳碎石基层上要铺筑沥青的,对水稳碎石基层的养生采取封乳化沥青来养生,这样能充分保证透层的渗透深度,以便能和沥青层联接成一个整体。
综上所述,水稳碎石层的施工要严格控制摊铺及碾压的时间,因为水泥有个终凝时间限制,所以水稳碎石层的施工要求对现场施工组织严格管理,工序要衔接,确保其施工质量。
参考文献:
《山西建筑》(2004.5)
《公路路面基层施工技术规范》(JTJ 034-2000)