水泥稳定碎石施工质量的控制

水泥稳定碎石施工质量的控制［内容摘要］：水泥稳定碎石具有良好的力学性能和板体性、水稳性以及抗冻性等优点；同时这种结构还有级配合理、就地取材、造价低廉、易于机械化施工等特点，被广泛用于修建高速公路路面底基层或基层。虽然其优点很多，使用范围也比较广泛，但是若对其特点了解不足，施工质量控制不好，就不能充分发挥其长处，甚至会留下工程隐患，造成严重的后果。在施工中要防止水泥稳定碎石中出现原材料不合格、配合比不准确、拌和不均匀、摊铺不平整、碾压不密实、接缝不平整等质量问题。避免形成松散、裂缝、弹簧、强度不合格等质量问题。本文总结了水泥稳定碎石的优点和缺点，分析了水泥稳定碎石存在的缺点所形成的原因，认为存在的缺点有：材料级配、水泥用量、混合料离析、成活时间难控制；水泥凝结时间短，而从混合料拌和到碾压的施工时间比较长，影响混合料密度和胶结强度；水泥稳定碎石的干缩容易形成裂缝。认为以上这些缺点应从整个施工工艺进行控制和改善。具体有以下几点：1.加强原材料质量控制2.控制配合比的组成比例3.做好水泥用量滴定试验4.控制好含水量5.充分做好基层的准备工作6.高度重视混合料的拌和运输工作7.管理好混合料的摊铺、压实和养生工作实际施工时，只要严格控制原材料质量和材料配合比，尤其是水泥的用量和含水量，精心的组织施工，科学管理，使用效率高的拌和、摊铺及压实机械，并使拌和、运输、摊铺、压实、养生等工序紧密相接，尽可能缩短从加水拌和到压实的间隔时间，那么生产出来的水泥稳定碎石基层的各项指标一定能满足设计和规范的要求。有了上述的各种控制再加上有序的施工组织就可以将水泥稳定碎石的缺点减少到最少，从而发挥它的优点。同时，结合本人参与的实际工作，谈谈对水泥稳定碎石施工质量控制的心得体会，列举了具有参考价值的数据，该文对提高工程质量控制有一定的指导意义，确保了工程质量，为建精品工程迈出了坚实的一步。［引言］水泥稳定碎石基层就是将符合《公路路面基层施工技术规范》规定的2号级配碎石外掺4%--6%的水泥，加入5%--6%的水，用强制连续式拌和机拌和后运往施工现场，经摊铺机摊铺并碾压成型的路面结构基层。水泥稳定碎石具有材料来源广泛、费用经济，强度高，水温性好，良好的力学性能和板体性，被广泛用于修建高等级路面基层或底基层。如双行四车道，宽28米，全互通、全立交、全封闭，路面结构上面层为4cm沥青混凝土AK-16A，中面层为5cmAC-20中粒式沥青混凝土，下面层为6cmAC-25粗粒式沥青混凝土；1cm厚沥青中砂下封层，18cm水泥稳定碎石下基层，20cm水泥稳粒料底基层，15cm级配碎石垫层。分两层铺筑，半幅摊铺作业，一次成型。经过试验段试铺和正式摊铺，需验收的高程、平整度、压实度、无侧限抗压强度等指标均满足设计和规范要求，就保证和提高水泥稳定碎石基层的施工质量，提出以下几点看法。1.水泥稳定碎石的优点（1）强度高：水泥稳定碎石具有足够高的强度，它可以根据交通量的大小通过材料组成设计调整强度的高低，以满足不同交通量不同道路等级的要求，完全能适应重交通量和高速公路路面基层的需要。（2）机械化施工无论是拌和还是摊铺，都能由机械来完成，机械化程度越高，质量越能得到保证。（3）能够很好地与面层结合，由于水稳的表面比较粗糙、清洁、能通过透层油或封层油与面层很好的联成整体。2.水泥稳定碎石施工中存在的缺点2.1．材料级配、水泥用量、离析、成活时间难控制；2.2．由于水泥的凝结时间比较短，而水泥稳定碎石基层在实际施工中，拌和站距摊铺点较远，对于大规模机械化施工，要保证在水泥终凝之前完成摊铺和碾压操作很困难。特别是夏季温度较高时，往往未等到摊铺，水泥已凝结，拌和料呈颗粒状，严重影响稳定基层的密实度和胶结强度。此外，水泥稳定碎石基层属于硬性贫水泥混凝土，加水量大时稳定层强度降低，干缩率增大，抗裂性差；加水量小时则工作性变差，稳定层呈松散状态，密实度降低；2.3．水泥稳定碎石的干缩:收缩裂缝引起路面破坏水泥稳定碎石基层中的胶凝材料为水泥，而水泥基材料在水化形成强度过程中易产生干缩性裂缝，尤其是随水泥用量及用水量的增加，其收缩性更大，基层表面易出现较为规则的间距为5—15m横向裂缝。这种横向裂缝在交通荷载或温度应力的反复作用下，由下层逐渐反射到沥青混凝土表层，使表层产生规则的反射裂缝。3、如何从施工工艺方面解决其存在的缺点从施工工艺中可以一定程度上解决上述问题，首先，认清水泥稳定碎石的组成和性质：水泥稳定碎石是以水泥、碎石、石粉、水为原料，以适当的级配和配比拌和而成，该混合料属于半刚性材料。在水泥稳定碎石混合料中，水泥是活性材料，其配比多少直接影响到基层的强度和收缩变形。若水泥配比过多，易产生收缩变形；水泥配比过少，则形不成一定的强度。一般情况下，水泥配比以3％—6％为宜。集料是水泥稳定碎石的主体，它与基层强度有着密切的关系。集料本身的质量及级配还直接影响到水泥掺量的大小、水对水泥的水化、混合料的拌和、摊铺、碾压乃至形成强度的整个过程，一般拌和过程中含水量应控制在5％—8％。摊铺、碾压过程中由于水分蒸发，还要及时补充洒水。知道了水泥稳定碎石的组成和性质之后，就可以看出有以下几个因素造成上述问题：原材料、配合比、灰剂量、含水量、基层的准备工作、混合料的拌和、摊铺、碾压及养生的整个过程。在施工过程中充分发挥水泥稳定碎石的优点，而对其缺点应从施工工艺的整个过程进行控制。3.1、加强原材料质量控制水泥稳定碎石基层施工准备阶段质量控制主要在材料上。粒料颗粒质量过软,在压路机辗压过程中易被压碎,从而破坏本身的级配,影响集料能够达到的密度实。所以施工前按规范要求对粒料取样试验。水泥是混合料中主要胶结成分,填充颗粒的空隙,同时与集料凝聚硬化,经机械压实,变成半刚性整体。水泥稳定碎石施工材料主要有粗细集料、水泥等。①水泥水泥作为集合料的一种稳定剂，其质量对集料的质量是至关重要的，施工时应选用终凝时间较长，标号较底的水泥，水泥品牌的选用应考虑其质量稳定性、生产数量、运距等各种因素。水泥每次进场前应有合格证书，每200T应对水泥的终凝时间，标号进行抽检。为使稳定土有足够的时间进行拌合、运输、碾压、以及保证其具有足够的强度，由于不同类型的水泥具有不同的干缩性,经多次对各种水泥使用效果比较,其中道路用普通硅酸盐水泥干缩性较矿渣水泥干缩性小,因此,选用干缩性小的水泥,可在一定程度上降低裂缝的机率。不应使用快凝水泥、早强水泥以及受潮变质的水泥。因路面基层施工需要水泥用量较大，为方便拌和、施工，一般都使用散装水泥，且都贮存在水泥罐中。在水泥进场入罐时要了解其出炉天数，刚出炉的水泥要停放七天，且安定性合格后才能使用。夏季高温作业时，散装水泥入罐温度不得大于50℃，否则必须降温处理后方能使用。水泥厂应市场需求量大而质量不稳定，要采取预防措施，对指定的有牌号的水泥也要加大自检频率，杜绝使用不合格水泥。《公路路面基层施工技术规范》JTJ034-2000版,主要要求水泥稳定碎石基层用的水泥初凝时间在3h以上,终凝时间在6h以上。其他水泥指标与普通混凝土相同。水泥强度等级采用32.5标准等级水泥即可。使用的水泥必须注意:a.水泥须有出厂产品合格证及化验资料;b.抽查水泥样品进行安定性、强度、凝结时间等指标;c.不同批号的水泥应分别作混合料标准击实试验。②碎石水泥稳定碎石混合料中集料占绝大多数，是骨架结构的主体，故而作用非常之大。集料主要由若干不同粒径的粗细集料按即定比例混合而成。由于用量较大，单种集料的加工可能不是同一种轧制设备，导致集料的级配波动较大，为此可根据级配选择生产规模较大，生产工艺相近的厂家做为供料单位。更新先进设备，优化加工工艺，签定质保合同，从而保证集料质量。水泥稳定碎石基层的强度主要是依靠碎石本身的强度、石料的嵌挤锁结作用和水泥材料的稳定胶结作用而形成的。根据《公路路面基层施工技术规范》要求:水泥稳定碎石单个颗粒的最大粒径不应超过37.5mm。碎石的外观(针片状含量):碎石采购时应选取具有棱角且近于立方体,碎石料中扁平细长的颗粒含量不得大于15%。在集料压碎值、针片状、含泥量、级配等符合要求的前提下，进场分类堆放。重点注意碎石强度，其压碎值不大于30%，最大粒径规范中要求不大于40mm，但从经验来看大于30mm、小于40mm最好，既容易拌和，也不易离析。基层用级配碎石备料按粒径9.50～31.5mm、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。另外，一定要控制碎石的含水量，否则将会直接影响水泥剂量和水稳的强度。通过0.075mm筛孔的颗粒应不大5%，塑性指数控制在6以内，集料中的有机质含量不应超2%，硫酸盐含量不得超0.25%。强调一点的是采购级配碎石时一定要按规格料收购，不能进混合料，规格料的种类由拌和楼料仓的数量来决定。进料时要严加控制0—4.75mm（粗石粉），因为这种粗石粉多为石料厂的副属品。含有大量的山皮土和软弱层废料，如果控制不严，含泥量是影响水稳的一个敏感因素，一旦超标就很难控制好水稳。这一点在工程初期进料时往往被人忽视。应定期对碎石含泥量予以抽查，对碎石中的泥快和杂物予以清捡。试验作为工程使用碎石、石屑材料的供用场。碎石最大粒径不大于31.5.压碎值不大于28%.针片状含量小于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%，塑性指数大于9。a.对碎石母材试验要多取几组，不能只取目测较好的石材，应有代表性；b.加强料场管理，专人挑捡，风化石予以清除；c.检查震动筛孔尺寸，与设计级配符合的同时，振动筛也要督促经常修补；d.碎石材料应按不同粒径堆放，料堆间隔要坚固，且高度足够。③砂沿线大小河流较多,河砂储量丰富,为石英质中粗砂,采集方便,经试验各项指标符合规范要求.④水凡饮用水皆可使用.遇到可疑水源,应委托有关部门化验鉴定。3.2、控制配合比的组成比例水泥稳定碎石基层混合料中集料级配的好坏不但对基层强度有影响,而且对其他的路用性能也有影响。《公路路面基层技术规范》中规定水泥稳定类基层的强度宜在3MPa到4MPa之间。而目前在高速公路建设中,有些施工单位在施工过程中过分强调水泥碎石基层的强度,认为强度越高越好,并在工地配合比设计中尽可能地选择强度高的配比,有的道路在水泥碎石基层完工后进行7d钻芯取样,测得的抗压强度达到7MPa、8MPa,甚至10MPa以上,这种盲目提高强度的做法导致基层刚度过大,容易产生其他负面的影响。这种做法是不值得提倡的，这样不仅浪费了材料，而且水泥稳定碎石基层的效果也不能充分发挥。一般情况下,在水泥剂量、石料的强度、石料形状等满足相应规范要求的前提下,根据级配曲线配置的混合料7d抗压强度大都符合要求。但各个级配混合料的抗裂性能和抗冲刷性能却有较大的差异。近些年来,实践证明,对于用水泥稳定碎石这类半刚性材料作基层的道路,在使用中发生破坏的原因,除了极少数是为因抗压强度不足引起的以外,大多是由于其收缩性大或抗冲刷能力不足所致。虽然规范中对水泥碎石基层材料的抗收缩性能、抗冲刷性能没有明确的要求,但是在配合比设计中应该有所考虑。在实际使用中,如果同时要求水泥碎石基层材料的抗压强度、抗裂性和抗冲刷性都达到最好的状态非常困难,因此所选用的配合比应该是在充分考虑道路沿线地质、水文、气候以及施工难易程度的条件下,抗压强度、抗裂性和抗冲刷性之间的一种平衡。例如:在抗压强度满足要求时,对于比较干旱,但温差较大的地区,就应着重考虑基层材料在温缩下的抗裂性是否能够满足实际要求。具体配比应该通过相应的试验确定。此外,在配合比设计中应充分地考虑到在实际施工是否易于操作,例如:摊铺机摊铺粗料含量较多的混合料时,由于摊铺机分料器在分料的过程中将混合料中的粗颗粒拨到了两侧,易使局部的地方出现离析现象。而细料含量较多时,压实阶段容易产生弹簧现象。与之相比,当混合料配比适当时,则极少发生离析和弹簧现象。水泥稳定碎石是由几种材料混合而成，为了确定各种材料的组成比例，充分发挥各种材料的特性，获得性能优良的稳定材料，必须进行混合料的组成