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摘要:水泥稳定碎石基层作为公路路面的主要承重层,同时具有封闭水分的作用,其强度性能直接影响公路质量的优劣。水泥稳定碎石的强度受很多因素影响,如水泥掺量、级配、添加物、养护时间、养护方法等。同时,水泥稳定碎石的强度也有很多评定指标,如无侧限抗压强度、劈裂强度、抗折强度等,但是在长期的使用过程中过于倚重无侧限抗压强度,尤其是7d无侧限抗压强度,而忽略了劈裂强度的重要性。文章通过室内试验对水泥石灰稳定粉砂土的无侧限抗压强度、回弹模量等性能进行研究。
关键词:水泥稳定;粉砂土;施工技术;公路施工;应用
1导言
粉砂土作为岩石风化后的产物,由砂土颗粒与粉土颗粒组成,粉砂土中粘性颗粒的含量少、胶体活性差、持水能力不佳。为提高粉砂土路基的强度及稳定性,控制其路基的沉降,可在路基填土中加入水泥、石灰等无机改良材料,以改善粉砂土路基的强度及变形特性,使粉砂土路基满足相应路用性能,并且达到因地制宜、就地取材、降低工程造价的目的。
2水泥稳定土的适用范围
由于我国地理环境复杂,各种地理特征不尽相同,在公路施工过程中,低级的处理受到很大的制约因素。地基是公路形式过程的主要承压者,地基质量的好坏直接关系着公路质量的高低,是公路使用寿命长短的衡量标准。水泥稳定土可适用于各级公路的基层和底基层,但水泥土不得用做二级和二级以上公路高级路面的基层。水泥稳定土中存在着砾土和粗粒土,使得在水泥的配合过程中要首先改善集料的级配比,然后再改善配料的稳定性。在只能使川水泥稳定细砂土做基层时或水泥稳定集料的强度要求明显大于规定时,水泥剂量不受此限制。
3水泥稳定砂土对土的要求
在水泥稳定砂土施工的过程中对土的要求一般是异域破碎,能够满足一定级配,能够便于碾压成型公路工程中使用的水泥稳定层的土。通常按照土中组成颗粒(包括碎石、砾石、砂颗粒,不包括土块和土团)的粒径大小和组成,将土分为下列两种:a.细粒土:颗粒的最大粒径小于9.5mm,且其中小于2.36mm的颗粒含量不小于90%(如塑性指数不同的各种粘性土、粉性土、砂性土、砂和石屑等);b.中粒土:颗粒的最大粒是26.5mm,且其中小于19.0mm的颗粒含量不小于90%(如沙砾石、碎石土、级配沙砾、级配碎石等);粗粒土:颗粒的最大粒径小于37.5mm,且其中小于31.5mm的颗粒含量不小于90%(如沙砾石、碎石土、级配沙砾级配碎石等)。
4水泥稳定粉砂土施工技术在公路施工中的应用
4.1试件制作及养护
根据击实试验所得的结果,每个配合比均按照上述击实试验所得的最佳含水率拌和水泥稳定碎石混合料,根据每个配合比的最佳含水率和最大干密度计算每个成型试件所需的混合料质量。根据上述计算结果称料,成型试件。采用静力压实法对试件进行压实。压实后及时称量脱出的试件质量,用游标卡尺测量试件高度,然后将试件装袋密封,拿到养护室,设定养护温度为-22℃或22℃,湿度不小于90%。在养护至规定龄期的前一天,每个配合比取出30个试件,称取质量,然后放入水槽中进行浸水养护,养护时间为24h,浸水时水面需高出试件表面3.0cm以上。
4.2配合比的设计
要搞好水泥稳定土底基层的施工,关键在于如何设计好水泥稳定土底基层的配合比。
4.2.1配合比的设计
要搞好水泥稳定土基层的施工,关键在于如何设计好水泥稳定土底基层的配合比。
4.2.2配合比的设计原则
a.满足规范要求的强度值15MPa:b.抗裂性能要好;c.便于指导施工,拌制施工作业时间;d.确定合理的水泥剂量。
4.2.3取料
土料是否具有代表性,对配合比设计来说很关键,选择的土料如果没有代表性,做出的配合比就失去了实际意义。为了保证有足够的施工时间,水泥应尽量选用终凝时间较良、标号低的水泥。
4.2.4密度实验
最大干密度试验结果是否准确很重要,如果结果偏小,施工碾压压实度很容易达到要求,但其实并不密实,且偏小对强度影响也很大,偏小时要提高水泥剂量才能满足规范要求的强度;最大干密度偏大时,施工碾压压实度不易达到要求,且配合比设计时采用水泥剂量小才能达到要求的强度。因此,最大干密度是否准确对配合比设计影响很大,所以要反复地选择3~5种不同剂量的水泥做平行试验,求得准确的最大干密度和最佳含水量。
4.3水泥稳定粉砂土的施工
4.3.1底基层备土
在检查之后已经满足要求的路基上面各土时必须先运算一下该段底基层施工所必需的土方量,尽可能地避免超运、少运现象的出现。由以往的施工经验可知,某一段底基层的设计标高数值大约和平地机初平之后的底基层素土标高数值一致。只有这样才可以确保完工之后底基层标高数值和设计要求相符,平地机进行初平之后,必须最大程度地满足路基纵坡、横坡、平整度以及标高等方面的规定,以便水泥摊铺的顺利进行。
4.3.2拌和水泥稳定砂土
通过路拌器械现场拌和的形式完成水泥稳定砂土的拌合操作,进行第一次拌合的时候,必须预留1.2米的素土层,通过这样的方式可以避免水泥落到最底层以及混合料上面,导致灰剂量不均匀现象的发生。正式拌合的时候,拌合的宽度数值最好是和上一次宽度数值重叠二十到三十厘米,拌合之后再使用推土器械进行排压操作,通过这种方式最大限度地避免水分的流失,同时也可以为补水车辆的行进提供方便,尽可能地避免让水车受到阻碍,出现局部洒水太多的现象,致使弹簧问题的出现。第二次执行拌合操作的时候,一定要避免底部存在“素土”层的情况,可以稍稍破坏下承层大概一厘米,不可以破坏太多,以便上下层之间可以迅速连结起来,与此同时,执行拌合操作之后还必须派遣专业人士进行检测。
4.3.3整平操作要点
在实施整平之前必须先打桩、放线,然后再进行测量,整平操作执行之后必须反反复复进行操作,保证整平操作的质量,满足基层横坡、纵坡以及平整度的需求,整平操作必须遵循“宁刨勿补,宁高勿低”的原则,最大限度地避免贴层的出现,不能在比较平滑的平面上面实施薄层找补。
4.4碾压成型
先用振动压路机静压一遍,然后反复振动碾压,直至达到要求的压实度。碾压时注意压路机要遵循由路基外侧开始逐步向中间碾压的顺序进行作业。任何压路机不得在已完成或正在碾压的路段上调头或总刹车,以免破坏稳定层表面。压路机在行驶至碾压路段端头时,必须先减振后停车,不得在停车时振动,以免形成局部坑洼,影响路面平整。
4.5最佳水泥剂量的确定
从某项目部的施工情况来看,每一流水作业段仍为50m时,完成为3~4.5h,距离过短,不利于机械作业,且不经济;距离过长,施工时间太长,保证不了质量。假如选择10%的水泥剂量,延时3h后强度就满足不了要求。假如选择11%水泥剂量,延到5h以内强度仍能满足要求。这种水泥剂量与我项目部的施工机械情况是相匹配的,选择过高,将会导致不经济,成本过高。因此,选择11%水泥剂量(水泥:土为11:00)作为最佳配合比。
结束语
综上所述,水泥稳定土的施工是当前公路施工过程中的重点和难点。在公路施工的过程中,地基的处理是重点,水泥稳定土能够适用于各种公路的基层和底基层。其在使用过程中强度高,稳定性好,承载能力强,整体性好的优点使得在当前广泛的使用,然而其在施工过程中由于收缩系数大,易产生收缩裂缝的缺点使得在施工过程中要严格控制其各种缺陷的存在。要将一切不利因素降低到最低,保證道路的质量问题。
关键词:水泥稳定;粉砂土;施工技术;公路施工;应用
1导言
粉砂土作为岩石风化后的产物,由砂土颗粒与粉土颗粒组成,粉砂土中粘性颗粒的含量少、胶体活性差、持水能力不佳。为提高粉砂土路基的强度及稳定性,控制其路基的沉降,可在路基填土中加入水泥、石灰等无机改良材料,以改善粉砂土路基的强度及变形特性,使粉砂土路基满足相应路用性能,并且达到因地制宜、就地取材、降低工程造价的目的。
2水泥稳定土的适用范围
由于我国地理环境复杂,各种地理特征不尽相同,在公路施工过程中,低级的处理受到很大的制约因素。地基是公路形式过程的主要承压者,地基质量的好坏直接关系着公路质量的高低,是公路使用寿命长短的衡量标准。水泥稳定土可适用于各级公路的基层和底基层,但水泥土不得用做二级和二级以上公路高级路面的基层。水泥稳定土中存在着砾土和粗粒土,使得在水泥的配合过程中要首先改善集料的级配比,然后再改善配料的稳定性。在只能使川水泥稳定细砂土做基层时或水泥稳定集料的强度要求明显大于规定时,水泥剂量不受此限制。
3水泥稳定砂土对土的要求
在水泥稳定砂土施工的过程中对土的要求一般是异域破碎,能够满足一定级配,能够便于碾压成型公路工程中使用的水泥稳定层的土。通常按照土中组成颗粒(包括碎石、砾石、砂颗粒,不包括土块和土团)的粒径大小和组成,将土分为下列两种:a.细粒土:颗粒的最大粒径小于9.5mm,且其中小于2.36mm的颗粒含量不小于90%(如塑性指数不同的各种粘性土、粉性土、砂性土、砂和石屑等);b.中粒土:颗粒的最大粒是26.5mm,且其中小于19.0mm的颗粒含量不小于90%(如沙砾石、碎石土、级配沙砾、级配碎石等);粗粒土:颗粒的最大粒径小于37.5mm,且其中小于31.5mm的颗粒含量不小于90%(如沙砾石、碎石土、级配沙砾级配碎石等)。
4水泥稳定粉砂土施工技术在公路施工中的应用
4.1试件制作及养护
根据击实试验所得的结果,每个配合比均按照上述击实试验所得的最佳含水率拌和水泥稳定碎石混合料,根据每个配合比的最佳含水率和最大干密度计算每个成型试件所需的混合料质量。根据上述计算结果称料,成型试件。采用静力压实法对试件进行压实。压实后及时称量脱出的试件质量,用游标卡尺测量试件高度,然后将试件装袋密封,拿到养护室,设定养护温度为-22℃或22℃,湿度不小于90%。在养护至规定龄期的前一天,每个配合比取出30个试件,称取质量,然后放入水槽中进行浸水养护,养护时间为24h,浸水时水面需高出试件表面3.0cm以上。
4.2配合比的设计
要搞好水泥稳定土底基层的施工,关键在于如何设计好水泥稳定土底基层的配合比。
4.2.1配合比的设计
要搞好水泥稳定土基层的施工,关键在于如何设计好水泥稳定土底基层的配合比。
4.2.2配合比的设计原则
a.满足规范要求的强度值15MPa:b.抗裂性能要好;c.便于指导施工,拌制施工作业时间;d.确定合理的水泥剂量。
4.2.3取料
土料是否具有代表性,对配合比设计来说很关键,选择的土料如果没有代表性,做出的配合比就失去了实际意义。为了保证有足够的施工时间,水泥应尽量选用终凝时间较良、标号低的水泥。
4.2.4密度实验
最大干密度试验结果是否准确很重要,如果结果偏小,施工碾压压实度很容易达到要求,但其实并不密实,且偏小对强度影响也很大,偏小时要提高水泥剂量才能满足规范要求的强度;最大干密度偏大时,施工碾压压实度不易达到要求,且配合比设计时采用水泥剂量小才能达到要求的强度。因此,最大干密度是否准确对配合比设计影响很大,所以要反复地选择3~5种不同剂量的水泥做平行试验,求得准确的最大干密度和最佳含水量。
4.3水泥稳定粉砂土的施工
4.3.1底基层备土
在检查之后已经满足要求的路基上面各土时必须先运算一下该段底基层施工所必需的土方量,尽可能地避免超运、少运现象的出现。由以往的施工经验可知,某一段底基层的设计标高数值大约和平地机初平之后的底基层素土标高数值一致。只有这样才可以确保完工之后底基层标高数值和设计要求相符,平地机进行初平之后,必须最大程度地满足路基纵坡、横坡、平整度以及标高等方面的规定,以便水泥摊铺的顺利进行。
4.3.2拌和水泥稳定砂土
通过路拌器械现场拌和的形式完成水泥稳定砂土的拌合操作,进行第一次拌合的时候,必须预留1.2米的素土层,通过这样的方式可以避免水泥落到最底层以及混合料上面,导致灰剂量不均匀现象的发生。正式拌合的时候,拌合的宽度数值最好是和上一次宽度数值重叠二十到三十厘米,拌合之后再使用推土器械进行排压操作,通过这种方式最大限度地避免水分的流失,同时也可以为补水车辆的行进提供方便,尽可能地避免让水车受到阻碍,出现局部洒水太多的现象,致使弹簧问题的出现。第二次执行拌合操作的时候,一定要避免底部存在“素土”层的情况,可以稍稍破坏下承层大概一厘米,不可以破坏太多,以便上下层之间可以迅速连结起来,与此同时,执行拌合操作之后还必须派遣专业人士进行检测。
4.3.3整平操作要点
在实施整平之前必须先打桩、放线,然后再进行测量,整平操作执行之后必须反反复复进行操作,保证整平操作的质量,满足基层横坡、纵坡以及平整度的需求,整平操作必须遵循“宁刨勿补,宁高勿低”的原则,最大限度地避免贴层的出现,不能在比较平滑的平面上面实施薄层找补。
4.4碾压成型
先用振动压路机静压一遍,然后反复振动碾压,直至达到要求的压实度。碾压时注意压路机要遵循由路基外侧开始逐步向中间碾压的顺序进行作业。任何压路机不得在已完成或正在碾压的路段上调头或总刹车,以免破坏稳定层表面。压路机在行驶至碾压路段端头时,必须先减振后停车,不得在停车时振动,以免形成局部坑洼,影响路面平整。
4.5最佳水泥剂量的确定
从某项目部的施工情况来看,每一流水作业段仍为50m时,完成为3~4.5h,距离过短,不利于机械作业,且不经济;距离过长,施工时间太长,保证不了质量。假如选择10%的水泥剂量,延时3h后强度就满足不了要求。假如选择11%水泥剂量,延到5h以内强度仍能满足要求。这种水泥剂量与我项目部的施工机械情况是相匹配的,选择过高,将会导致不经济,成本过高。因此,选择11%水泥剂量(水泥:土为11:00)作为最佳配合比。
结束语
综上所述,水泥稳定土的施工是当前公路施工过程中的重点和难点。在公路施工的过程中,地基的处理是重点,水泥稳定土能够适用于各种公路的基层和底基层。其在使用过程中强度高,稳定性好,承载能力强,整体性好的优点使得在当前广泛的使用,然而其在施工过程中由于收缩系数大,易产生收缩裂缝的缺点使得在施工过程中要严格控制其各种缺陷的存在。要将一切不利因素降低到最低,保證道路的质量问题。