水泥稳定碎石路面基层施工技术

水泥稳定碎石路面基层施工技术探讨2007-04-2923:13:07来源:本站原创【大中小】评论:条水泥稳定碎石路面基层施工技术探讨―――肖春青―――内容摘要结合省道248线老坪石至坪石段二级公路改建工程K0+000～K5+900段水泥稳定碎石基层配合比设计、施工控制过程，从施工工艺和施工组织的角度，探讨了水泥稳定碎石的施工质量控制过程和控制要点。首先，介绍了省道248线公路基层施工的经验、教训及其技术关键，对无机结合料稳定材料的干缩特性进行分析。对水泥稳定碎石基层的技术关键环节作了重点强调；其次，讨论了碎石基层混合料的最佳级配要点及现代化施工工艺和质量控制。对混合料的配比，以实验室的资料为依据，结合工地的实地情况，选择最佳配比；最后，讨论了半刚性基层施工中的问题。关键词水泥稳定碎石基层施工技术探讨前言省道248线老坪石至坪石段二级公路改建工程K0+000～K5+900段，因地势较低且地处武江河泛区，沿线路基基本为强风化红砂岩，有严重的地下裂隙水。设计采用水泥混凝土路面，其基本结构为25cm水泥混凝土+20cm水泥稳定碎石+25cm厚砂砾垫层。水泥稳定碎石具有良好的力学性能和板体性，它的水稳性和抗冻性都较石灰稳定土好。水泥稳定碎石的初期强度高，并且强度随龄期增长。随着我国公路事业的发展和公路技术等级的不断提高，水泥稳定碎石已成为高等级公路基层的常用材料并得到广泛应用。但在施工过程中，如何更好的对水泥稳定碎石加以控制以使其发挥最佳性能，还需要更好的进行研究和探讨，以避免其不足之处对路面产生的危害。本文从组成设计和施工控制两个方面，对如何控制水泥稳定碎石的施工质量问题进行重点的探讨论述，同时，谈谈个人的一些心得体会。一、组成设计近年来的实践表明，水泥稳定碎石作为路面基层应综合考虑其强度、回弹模量、收缩和抗冲刷能力等指标选择集料级配、水泥剂量和含水量等。在施工过程中，要想发挥水泥稳定碎石的优良性能，首先应通过其配合比组成设计予以保证。水泥稳定碎石其组成设计大体步骤，如图1所示。图1（一）集料级配对抗压强度的影响对于半刚性基层路面结构，基层要承受荷载，应具有一定的荷载扩散能力。集料自身强度及级配组成都对水泥稳定碎石基层的承载能力有重要的影响。公路设计规范中所规定的级配范围是总结了全国各地的实践经验而得来的，该级配范围是很广泛的。但我们在具体应用中并不是只要在这个范围内的级配就能满足要求，要因地制宜、根据当地的实际情况确定级配范围。表1给出了四个级配，前三个级配参照规范规定的级配范围，选取上、中和下限作为设计标准进行集料组成设计，级配四为S型级配。表1水泥稳定碎石级配组成筛孔尺寸(mm)31.526.5199.54.752.360.60.075级配1(%)1009689664535185级配2(%)1009482553628144级配3(%)1009276492921113级配4(%)1009996622819103规范上限通过率(%)10010089674935227规范下限通过率(%)100907247291780按照每种混合料的最佳含水量和压实度要求制作试件，试件在标准养护条件下，养生6天，浸水1天，然后进行测试，其具体结果见表2。表2水泥稳定碎石各种级配试件测试结果级配编号级配1级配2级配3级配4强度平均值R4.864.793.794.57标准差σ0.340.130.770.55强度代表值R’4.314.572.523.67表中平均值说明，级配1和级配2和级配4满足规范要求的混合料7天、强度≥4.0Mpa的要求；强度代表值说明，级配1和级配2满足规范要求，这是由于混合料形成的结构密实、粒料间粘结力增强、材料的整体强度得到提高。（二）水泥剂量对抗压强度的影响根据规范要求，对水泥稳定碎石基层选择强度值较高的级配中值，按照五个不同的掺量(3%、4%、5%、6%、8%)进行强度试验。通过试验对比发现，同样的级配组成和水泥标号、水泥剂量对混合料的强度影响很大，其强度随水泥剂量的增加而提高。（三）混合料的缩裂特性水泥稳定碎石的收缩分为干缩和温缩两种，其中的干缩是指材料内部水分蒸发而引起的体积收缩现象，主要发生在工程完工后初期阶段；当基层上铺筑面层后，基层的含水量一般变化不大，此时基层的收缩转化为以温缩为主。省道248线老坪石至坪石段二级公路改建工程K0+000～K5+900段施工之前，进行了室内试验，采用级配2和5%、6%这两种水泥剂量进行制件，经过7天养护后进行干缩试验，经过14天养护后进行温缩试验。通过对比发现：干缩应变随着时间的延长而增加，但到后期增长缓慢；随着时间的增长，失水率不断增加，但在失水初期1周后增加迅速，随后渐趋平缓；水泥剂量对干缩应变有影响，且温缩应变随着温度的增加而增大。与干缩应变相比，在正温度范围内由温度引起的温缩应变要小的多，而水泥剂量对水泥稳定碎石温缩特性却影响不大。（四）延迟时间的影响水泥稳定碎石从加水拌和到碾压终了，延迟时间对混合料强度及所能达到的干密度有明显的影响。延迟时间越长，混合料的强度和干密度的损失越大。因此在水泥稳定碎石基层施工过程中，既要采用终凝时间较长的水泥以延长凝结时间，又要控制施工的延迟时间以减少强度的损失。二、施工技术路面基层施工，采用集中厂拌、摊铺机摊铺，按层次施工。从水稳基层集料的调配，到混合料试件的制作，从试铺段施工，到大面积的摊铺，本人一直参与其中。下面结合本工程的水泥稳定碎石基层的实际工作经验，谈谈水泥稳定碎石施工前的准备工作、水稳碎石施工工艺以及碾压结束后的检测工作。（一）施工前的准备工作1、原材料及配合比设计（１）原材料采购首先必须把好料源头关，其次对所进每批材料都必须按规范要求的检测频率进行自检，自检合格后报监理组、业主抽检，经三方检测合格后才组织上料，同时留样备查。材料入库后，必须严格管理料场，做到材料整洁无污染，对石料必须进行隔仓处理，插牌明示，细集料采取必要的覆盖措施，采取加盖防水彩条布及防雨棚的办法。①水泥硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥都可以用于水泥稳定碎石路面基层施工，禁止使用快硬水泥、早强水泥以及其它受外界影响而变质的水泥。我标项目部经招标采用湖南郴王水泥厂生产的P032.5早强缓凝水泥。水泥各龄期强度、安定性等应达到相应指标要求：要求水泥初凝时间3小时以上、终凝时间不小于6小时，3d抗压强度不小于18Mpa。②碎石基层用级配碎石备料按粒径9.5～31.5mm、粒径4.75～9.5mm、粒径4.75～2.36mm，2.36mm以下的四种规格筛分加工出料。水泥稳定碎石混合料中碎石压碎值不大于28％，针片状含量不大于15％，集料中小于0.6mm的颗粒必须做液限和塑性指数试验，要求液限小于28％塑性指数9。③水凡饮用水皆可使用，遇到可疑水源，委托有关部门化验鉴定。项目部就近采用武江河中水源。(2)配合比组成设计①取工地实际使用的集料，分别进行筛分。按颗粒组成进行计算，确定各种集料的组成比例，同时要求4．75mm、0.075mm的通过量接近级配范围的中值。水稳碎石混合料中集料的颗粒组成通过下列筛孔（mm）的重量百分率（%）级配31.526.5199.54.752.360.60.075范围10090-10072-8947-6729-4917-358-220-7②取工地使用的水泥，按不同水泥剂量分组成试验。一般水泥剂量按4%、5%、6%、7%、四种比例进行试验（水泥:集料＝4.0:100、5.0:100、6.0:100、7.0:100）。制备不同比例的混合料，用重型击实法确定各组混合料的最佳含水量和最大干密度。③为减少基层裂缝，做到三个限制：在满足设计强度的基础上限制水泥用量；在减少含泥量的同时，限制细集料、粉料用量；根据施工时气候条件限制含水量。具体要求水泥剂量不大于5.5%、集料级配中0.075mm以下颗粒含量不大于4%、含水量不超过最佳含水量的1%。④根据确定的最佳含水量，拌制水泥稳定碎石混合料，按要求压实度（重型击实标准98%）。制备混合料试件，在标准条件养护6天，浸水一天后取出，做无侧限抗压强度。⑤水泥稳定碎石7天浸水无侧限抗压强度代表值满足R≥3.5MPa。⑥取符合强度要求的最佳配合比作为水泥稳定碎石的生产配合比，用重型击实法求得最佳含水量和最大干密度，经批准，以指导施工。经施工单位、监理组、项目办三家试验，最终采用1＃料：2＃料：3＃料：4＃料＝30：30：13：27，水泥剂量5.0%，最佳含水量5.0%，最大干密度2.34g/cm3。2、基层的准备（1）路面现场准备①外形检查，检查底基层高程、中线偏位、宽度、横坡度和平整度。②底基层应进行压实度检查，凡不符合要求的路段，应分别采用碾压、填换好的材料等方法处理，达到规定要求。③清除底基层表面的浮土、杂物等，并将底基层表面洒水湿润。（2）测量准备提前做好路面中桩、原地面测量，宽度放样，宽度必须满足设计要求，为确保边缘部分压实度，两边支立枕木，确保支撑牢固。按松铺系数架设好钢丝绳（一般可采用1.29），松铺系数测定时采用相对坐标测量的方法，即仪器架立不动，分别测量原地面、碾压前、碾压后的相对标高，松铺系数＝（碾压前的相对标高－原地面的相对标高）÷（碾压后的相对标高－原地面的相对标高），取有效碾压厚度值的松铺系数平均值作为松铺系数，大面积摊铺时再进一步测量。钢丝绳架设原则为确保厚度的前提下兼顾纵断高程。开始摊铺前的前一天进行测量放样，摊铺机宽度与传感器间距，间距为10米，做好标记，并打好导向控制线的钢丝拉力应不小于800N。3、和楼的试拌通过试拌检查其运作是否正常，特别是对各材料用量控制是否准确。（二）水泥稳定碎石施工工艺1、水稳碎石拌制（1）水稳碎石拌和机我部采用一台WDB500拌和机，每小时产量500T，实际出料在350T～400T之间，配5个进料斗，料斗口安装钢筋网盖，筛除超出粒径规格的集料及杂物。（2）所有料斗、水箱、罐仓都装配高精度电子动态计算器，并经计量部门标定。（3）按市高指批复配合比进行生产，同时对混合料进行筛分检验级配及做好水泥剂量滴定、含水量、强度等试验。2、水稳碎石的运输（1）装料：装料根据放料人员的提示，按前、中、后三次作业的方法进行，不得太满外溢，车内混合料必须在初凝时间内运到工地。（2）覆盖：用油布覆盖混合料。（3）车辆倒车时在摊铺机前30cm处停住，卸料时挂空挡，注意不要撞击摊铺机，不要把料卸在摊铺机外面。3、水稳碎石的摊铺施工采用一台三一重工和一台徐工摊铺机梯队作业，摊铺机拼装宽度分别为4.5m和6.0m，靠中分带第一台三一重工摊铺机按钢丝基准控制一侧高程，靠路肩一侧徐工摊铺机以中间摊铺机摊的路面为基准，另一侧高程采用钢丝绳控制，即双纵向控制。摊铺机搭接宽度约20厘米，前后相距不超过6米。为确保摊铺机正常连续摊铺，保持两台摊铺机前有4-6辆待摊车辆，摊铺时要匀速摊铺，及时检查摊铺厚度；摊铺中螺旋布料器应均衡地向两侧供料，螺旋布料器的料置以略高于螺旋布料器2/3为度，使熨平板挡板前混合料在全宽范围内保持一致，避免摊铺层出现离析现象，设专人检查铺筑厚度及平整度，发现局部离析、拖痕及其它问题应及时处理；中途不得随意变速或停机，摊铺速度在0.8～1.2米/分范围内。根据三一重工和徐工摊铺机的特性，采用夯锤进行振动，提高初始密实度。4、水稳碎石的碾压碾压是关系到基层内在质量的关键工序。而影响碾压工序的关键因素又是碾压组合和含水量。根据试铺段最终压实效果，选出最佳碾压方式作为正常碾压施工工艺为：DD110双钢轮压路机静压1遍（速度1.5-1.7km/h）；复压采用YZ18T振动压路机高频低幅振压2遍（速度1.8-2.2km/h）；再采用宝马25T振动压路机高频低幅振压2遍（速度1.8-2.2km/h）；终压采用YZ18T振动压路机先静压1遍，再用YL20T轮胎压路机碾压1-2遍（速度1.5-1.7km/h）。碾压时注意不得漏压、超压、随意掉头、打方向等。水稳碎石施工结束应做到表面平整密实，无浮石、弹簧现象，无明显压路机轮迹。5、接缝处理水泥稳定混合料摊铺时，连续作