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摘要:由于水泥稳定碎石路面基层具有良好的力学性能和整体性、稳定性、耐久性和抗冻性及其与面层结合良好的技术特点,因此被广泛应用于修建高等级公路路面基层。本文结合工程实际,对水稳碎石基层施工试验检测工作谈一些看法。
关键词:水泥稳定碎石;基层;施工;试验检测
由于水泥稳定碎石路面基层(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)、耐久性和抗冻性及其与面层结合良好的技术特点,因此被广泛应用于修建高等级公路路面基层(底基层)。但随着水泥稳定碎石在高速公路路面基层(底基层)的广泛应用,同时也暴露出强度不足、局部松散破碎、干缩裂缝等一些问题。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,同时要加强各个环节的试验检测,其中以现场试验检测尤为重要。本文结合南宁市某城市道路水泥稳定碎石基层的试验检测经验,对水稳碎石基层试验检测工作谈一些看法。
一、原材料的试验检测
1.碎石。根据设计要求,水稳碎石最大粒径不大于30mm,碎石压碎值不大于30%,含泥量小于3%。
在南宁城市道路建设中,碎石采用邕宁石料厂的碎石,并严格按照《公路工程集料试验规程》进行各项指标试验,不符合要求的材料严禁入场。
2.水泥。水泥采用广西蒲庙水泥厂生产的普通硅酸盐水泥,强度等级为32.5 MPa。经试验初凝时间为5h左右,终凝时间为6.5h左右,细度、安定性、胶砂强度均符合GB1675—1999标准。
3.水。所用水为当地饮用水。
二、混台料合成级配检测
根据建设办对路面基层水泥稳定碎石混合料组成设计的要求,本着使路面设计建立在科学和经济合理的基础上,结合当地材料和施工环境等实际情况,按照设计弯沉值Ls=45.9(0.01mm),回弹模量为1500Mpa,七天浸水抗压强度3.0MPa进行。
通过几种粒料级配试验,最后确定掺配比例为:16~31.5mm碎石占30%,5~16mm碎石占30%,河砂占40%,可满足规范级配要求。
按以往施工经验暂以5%水泥剂量为标准,分别增加减少1%水泥剂量各做一组试验,从试验结果来看4%剂量水稳砂砾强度略低,安全系数小,5%剂量基本能够满足要求;6%剂量则强度过高不经济,因此选用5%水泥剂量作为施工标准。
考虑室内试验与实际施工存在的差异,气温较高、干燥时,施工含水量较最佳含水量增加0.5%~1%左右(凭施工经验观察而定)。
水泥延迟时间对强度的影响:水泥延迟时间的长短直接影响水泥稳定基层的施工质量。过短影响水泥稳定混合料的搅拌、运输、摊铺等工序;过长则影响水泥稳定基层强度的形成。因此,在确定施工配合比时,水泥延迟时间的测定很重要。
三、施工阶段检测要点
1.在施工过程中,根据试验段总结的规律,要严格控制含水量、级配、灰剂量,保证压实度、无侧限抗压强度达到设计要求。
2.在每天铺筑前,根据试验数据做好拌和机的调试,据前一天的筛分结果和集料的差别,将拌和机各料斗计算准确,确保混合料达到设计配合比的要求。
3.含水量控制视天气情况,早、中、下午拌和时大于最佳含水量的0.5%~1.0%。水泥稳定碎石的含水量对水稳碎石强度有很大影响,当混合料中含水不足时,水泥就要和集料争水,集料对水有更大的亲和力,就不能保证水泥的完全水化和水解作用,水泥正常水化所需要的质量约为水泥质量的20%。另外,混合料中的含水量不适宜时,也不能保证粗集料、水泥在混合料中的均匀分布,更不能保证达到最大压实度的要求。
4.水泥剂量检测。水泥稳定碎石的强度在很大程度上取决于水泥的用量。过多的水泥用量虽能使水泥稳定碎石强度增加,但会增加造价,而且也加大水泥稳定碎石的收缩裂缝。水泥剂量太小,不能确保水泥稳定碎石或砂砾的施工质量。因此混合料的水泥剂量应在施工现场或搅拌站按规定随时检查。
5.水泥稳定碎石混合料拌得愈均匀,水稳碎石的强度和稳定性愈高。混合料发生离析,拌和不均匀,会使水泥剂量少的地方强度不能满足设计要求,而水泥剂量多的地方则裂缝增加,这就必须加大灰剂量滴定的力度,取样时一定要有代表性,不够或超标立即通知拌和场。
6.从开始加水拌和到完成压实的延迟时间,对水泥稳定碎石的密度和强度有很大影响。间隔时间过长,水泥会部分结硬,一方面影响到水稳碎石的压实度,时间越长,压实度越难达到,而压实对强度的影响很大;另一方面将破坏已结硬水泥的胶凝作用,使水泥稳定碎石的强度下降。所以,压实碾压过程必须及时,初凝时间以前要全部完成,当然越早越好。
7.压实度控制做到随压随检,试验人员跟班作业,达不到要求立即通知压路机司机,如压实度不够过了初凝时间,不可能再进行复压,必须铲掉重铺。压实度达到要求时,试验员对压实度的工作进行签字认可,做到职责分明。
8.无侧限抗压强度取样时尽量均匀,具有代表性,和现场碾压完时间尽量相同。成型强度试件养护时要轻拿轻放,防止碰棱掉角,影响测试结果。要保证养护室的温度和湿度达到设计要求。
9.水稳碎石基层养护67d后,必须能够取出完整的芯样,如果芯样有缺陷时,要对每一个缺陷进行分析,找出造成缺陷的原因,及时反馈信息,引起有关施工人员的注意,找到好的处理结果。
四、试验检测
1.压实度检测。具有合格的级配、含水量、水泥剂量的水泥稳定碎石还要经过足够的碾压才能形成强度。压实度的检测是现场检测关键的环节。从本工程压实度检测结果可以看出,压实度全部合格,但超l00%的现象很多,主要原因如下:(1)所做标准击实的最大干密度可能有误。(2)所取现场混合料(水泥稳定粒料),该处骨料不均匀,有较大的石料或弧石。(3)有可能实际含水量过大,而含水量试验时,由于封闭不严或其它原因而偏小,均可造成检测干密度偏大。(4)压实机具过重,压实效果比较好,现场干密度也可能超出标准击实的最大干密度。(5)混合材料比较均匀,级配良好,压实后比较密实,压实遍数过多等引起的。 水泥稳定碎石中的压实度虽重要,但不可片面追求由于混合料中的粗集料的不均匀分布,造成部分地段压实度不足,而实际己达到重型击实标准,过压会造成集料断裂甚至压碎,影响工程质量。
2.强度检测。为了使水泥稳定碎石混合料试件的强度更接近工地现场所摊铺的水泥稳定碎石基层的强度,制取试件的混合料必须具有代表性,也就是说取样的方法应科学。规范规定,水稳碎石基层无侧限抗压强度试件应该在摊铺现场随机单点取样,单独成型。但是由于有延时时间的控制,有些施工单位贪图方便往往就在现场集中取样,统一制件。集中取样的方法虽然很容易控制制件的时间,但由于试样没有代表性,往往不能真实地反映现場的实际情况。
五、结语
试验检测的目的,就是对水稳碎石的原材料、配合比、强度等进行有效的控制,以确保各项指标达到设计规范要求。质量的好坏判断是以试验检测数据为依据的,离开了试验检测,工程质量就无从谈起。这充分说明,试验检测是质量控制过程中一个重要的环节,应当引起工程人员的高度重视。
参考文献
[1]公路土工试验规程JTJ051——93中华人民共和国交通部.
[2]公路工程无机结合料稳定材料试验规程JTJ057——94.中华人民共和国交通部.
[3]公路路面基层施工技术规范JTJ034——93.中华人民共和国交通部.
[4]公路工程集料试验规程JTJ058——2000.中华人民共和国交通部.
关键词:水泥稳定碎石;基层;施工;试验检测
由于水泥稳定碎石路面基层(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)、耐久性和抗冻性及其与面层结合良好的技术特点,因此被广泛应用于修建高等级公路路面基层(底基层)。但随着水泥稳定碎石在高速公路路面基层(底基层)的广泛应用,同时也暴露出强度不足、局部松散破碎、干缩裂缝等一些问题。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,同时要加强各个环节的试验检测,其中以现场试验检测尤为重要。本文结合南宁市某城市道路水泥稳定碎石基层的试验检测经验,对水稳碎石基层试验检测工作谈一些看法。
一、原材料的试验检测
1.碎石。根据设计要求,水稳碎石最大粒径不大于30mm,碎石压碎值不大于30%,含泥量小于3%。
在南宁城市道路建设中,碎石采用邕宁石料厂的碎石,并严格按照《公路工程集料试验规程》进行各项指标试验,不符合要求的材料严禁入场。
2.水泥。水泥采用广西蒲庙水泥厂生产的普通硅酸盐水泥,强度等级为32.5 MPa。经试验初凝时间为5h左右,终凝时间为6.5h左右,细度、安定性、胶砂强度均符合GB1675—1999标准。
3.水。所用水为当地饮用水。
二、混台料合成级配检测
根据建设办对路面基层水泥稳定碎石混合料组成设计的要求,本着使路面设计建立在科学和经济合理的基础上,结合当地材料和施工环境等实际情况,按照设计弯沉值Ls=45.9(0.01mm),回弹模量为1500Mpa,七天浸水抗压强度3.0MPa进行。
通过几种粒料级配试验,最后确定掺配比例为:16~31.5mm碎石占30%,5~16mm碎石占30%,河砂占40%,可满足规范级配要求。
按以往施工经验暂以5%水泥剂量为标准,分别增加减少1%水泥剂量各做一组试验,从试验结果来看4%剂量水稳砂砾强度略低,安全系数小,5%剂量基本能够满足要求;6%剂量则强度过高不经济,因此选用5%水泥剂量作为施工标准。
考虑室内试验与实际施工存在的差异,气温较高、干燥时,施工含水量较最佳含水量增加0.5%~1%左右(凭施工经验观察而定)。
水泥延迟时间对强度的影响:水泥延迟时间的长短直接影响水泥稳定基层的施工质量。过短影响水泥稳定混合料的搅拌、运输、摊铺等工序;过长则影响水泥稳定基层强度的形成。因此,在确定施工配合比时,水泥延迟时间的测定很重要。
三、施工阶段检测要点
1.在施工过程中,根据试验段总结的规律,要严格控制含水量、级配、灰剂量,保证压实度、无侧限抗压强度达到设计要求。
2.在每天铺筑前,根据试验数据做好拌和机的调试,据前一天的筛分结果和集料的差别,将拌和机各料斗计算准确,确保混合料达到设计配合比的要求。
3.含水量控制视天气情况,早、中、下午拌和时大于最佳含水量的0.5%~1.0%。水泥稳定碎石的含水量对水稳碎石强度有很大影响,当混合料中含水不足时,水泥就要和集料争水,集料对水有更大的亲和力,就不能保证水泥的完全水化和水解作用,水泥正常水化所需要的质量约为水泥质量的20%。另外,混合料中的含水量不适宜时,也不能保证粗集料、水泥在混合料中的均匀分布,更不能保证达到最大压实度的要求。
4.水泥剂量检测。水泥稳定碎石的强度在很大程度上取决于水泥的用量。过多的水泥用量虽能使水泥稳定碎石强度增加,但会增加造价,而且也加大水泥稳定碎石的收缩裂缝。水泥剂量太小,不能确保水泥稳定碎石或砂砾的施工质量。因此混合料的水泥剂量应在施工现场或搅拌站按规定随时检查。
5.水泥稳定碎石混合料拌得愈均匀,水稳碎石的强度和稳定性愈高。混合料发生离析,拌和不均匀,会使水泥剂量少的地方强度不能满足设计要求,而水泥剂量多的地方则裂缝增加,这就必须加大灰剂量滴定的力度,取样时一定要有代表性,不够或超标立即通知拌和场。
6.从开始加水拌和到完成压实的延迟时间,对水泥稳定碎石的密度和强度有很大影响。间隔时间过长,水泥会部分结硬,一方面影响到水稳碎石的压实度,时间越长,压实度越难达到,而压实对强度的影响很大;另一方面将破坏已结硬水泥的胶凝作用,使水泥稳定碎石的强度下降。所以,压实碾压过程必须及时,初凝时间以前要全部完成,当然越早越好。
7.压实度控制做到随压随检,试验人员跟班作业,达不到要求立即通知压路机司机,如压实度不够过了初凝时间,不可能再进行复压,必须铲掉重铺。压实度达到要求时,试验员对压实度的工作进行签字认可,做到职责分明。
8.无侧限抗压强度取样时尽量均匀,具有代表性,和现场碾压完时间尽量相同。成型强度试件养护时要轻拿轻放,防止碰棱掉角,影响测试结果。要保证养护室的温度和湿度达到设计要求。
9.水稳碎石基层养护67d后,必须能够取出完整的芯样,如果芯样有缺陷时,要对每一个缺陷进行分析,找出造成缺陷的原因,及时反馈信息,引起有关施工人员的注意,找到好的处理结果。
四、试验检测
1.压实度检测。具有合格的级配、含水量、水泥剂量的水泥稳定碎石还要经过足够的碾压才能形成强度。压实度的检测是现场检测关键的环节。从本工程压实度检测结果可以看出,压实度全部合格,但超l00%的现象很多,主要原因如下:(1)所做标准击实的最大干密度可能有误。(2)所取现场混合料(水泥稳定粒料),该处骨料不均匀,有较大的石料或弧石。(3)有可能实际含水量过大,而含水量试验时,由于封闭不严或其它原因而偏小,均可造成检测干密度偏大。(4)压实机具过重,压实效果比较好,现场干密度也可能超出标准击实的最大干密度。(5)混合材料比较均匀,级配良好,压实后比较密实,压实遍数过多等引起的。 水泥稳定碎石中的压实度虽重要,但不可片面追求由于混合料中的粗集料的不均匀分布,造成部分地段压实度不足,而实际己达到重型击实标准,过压会造成集料断裂甚至压碎,影响工程质量。
2.强度检测。为了使水泥稳定碎石混合料试件的强度更接近工地现场所摊铺的水泥稳定碎石基层的强度,制取试件的混合料必须具有代表性,也就是说取样的方法应科学。规范规定,水稳碎石基层无侧限抗压强度试件应该在摊铺现场随机单点取样,单独成型。但是由于有延时时间的控制,有些施工单位贪图方便往往就在现场集中取样,统一制件。集中取样的方法虽然很容易控制制件的时间,但由于试样没有代表性,往往不能真实地反映现場的实际情况。
五、结语
试验检测的目的,就是对水稳碎石的原材料、配合比、强度等进行有效的控制,以确保各项指标达到设计规范要求。质量的好坏判断是以试验检测数据为依据的,离开了试验检测,工程质量就无从谈起。这充分说明,试验检测是质量控制过程中一个重要的环节,应当引起工程人员的高度重视。
参考文献
[1]公路土工试验规程JTJ051——93中华人民共和国交通部.
[2]公路工程无机结合料稳定材料试验规程JTJ057——94.中华人民共和国交通部.
[3]公路路面基层施工技术规范JTJ034——93.中华人民共和国交通部.
[4]公路工程集料试验规程JTJ058——2000.中华人民共和国交通部.