浅谈水泥稳定碎石的施工质量控制

浅谈水泥稳定碎石的施工质量控制简介：结合廊泊公路廊坊市南出口至保津高速段一级公路改建工程中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。关键字：水泥稳定碎石,配合比,施工,质量控制[1][2][3]廊泊公路廊坊市南出口至保津高速段一级公路改建工程K13+000~K17+000段，因地势较低且地处永定河泛区，设计采用水泥混凝土路面，其基本结构为26cm水泥混凝土+18cm水泥稳定碎石+30cm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论述。1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。1.1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。1.2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。1.3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。廊泊公路廊坊市南出口至保津高速段一级公路改建工程K13+000~K17+000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。1.4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。2施工控制2.1材料控制水泥稳定碎石基层材料主要由粗集料、细集料、水泥等拌和而成，防止不合格材料进场是质量控制的关键。集料是水泥稳定碎石基层的主体，对强度的影响取决于集料本身的性质。集料应坚硬、耐久并具有足够的强度。粗集料应符合规范要求，当大石料较多时，在拌和、运输、摊铺过程中易产生大小料分离现象，碾压成型后易形成“粗集料窝”，对质量不利。因此，在施工过程中，粗集料的最大粒径应控制在31.5mm之内。水泥质量更是关键。施工时应选取初凝时间3h以上，终凝时间较长(大于6h)、标号较低的水泥，为保证其具有足够的强度，水泥稳定碎石要有足够的时间进行拌和、运输、摊铺和碾压。我们在施工中采用的水泥为河北唐山产盾石32.5Mpa矿渣硅酸盐水泥。其初凝时间为3小时40分钟。2.2严格控制水泥剂量在施工过程中，要严格控制好水泥稳定碎石的水泥剂量。水泥剂量太小，水泥稳定碎石强度则不能满足承载力要求;水泥剂量太大时既浪费材料，又会使基层产生裂缝，对面层构成局部破坏。所以在施工过程中，要把水泥用量控制在经济、合理的目标上。2.3含水量控制(1)含水量对压实度的影响。混合料的含水量对水泥稳定碎石基层的质量影响主要包括强度、压实度等。击实试验表明，含水量对压实度有较大影响。当含水量不同时，相同的混合料在相同的压实功作用下，会产生不同的压实度。由此可见，施工时控制好含水量是保证压实度达到设计标准的关键之一。(2)含水量对强度的影响。含水量较小，混合料不但难以碾压成型，而且因水泥的物理、化学反应不全面而造成结构层强度难以形成，造成板体松散。我们在施工过程中，采用厂拌法生产水泥稳定碎石混合料。试验检测室配备一名专职试验人员，随时检测混合料的含水量。根据施工组成设计确定的最佳含水量并结合当日的温度、湿度及运距确定混合料的含水量。这样既可以保证混合料的质量，又能保证施工的进度，避免了不必要的返工处理等问题。2.4摊铺在廊泊公路廊坊市南出口至保津高速段改建工程K13+000~K17+000施工过程中，因底基层为级配碎石，因此在水泥稳定碎石摊铺前先在级配碎石表面洒水浸湿，使用德国产ABG423摊铺机进行摊铺。使用摊铺机进行摊铺的关键是保持作业连续不间断，因此我们作了充分的准备，拌和方面采用浙江产WBS-300型稳定土拌和站进行拌和，运输方面采用自卸车运输，要求一旦摊铺就连续不断的进行。摊铺时摊铺机保持匀速行驶，速度为3.5m/min。当拌和或运输环节方面出现问题时，摊铺机速度调整为2.5-3.0m/min，以保证不间断作业。安排专人在摊铺机后面进行检查，当局部产生粗集料窝时，辅以人工进行清除并换填。2.5压实混合料的压实是一个关键工序，也是保证施工质量的重要手段之一。当含水量大于或略大于最佳含水量时，就可以开始碾压。组织压实操作时应注意下列各点:(1)采用的压实机具应先轻后重;(2)碾压速度应先慢后快，一般速度控制在1.5~2.4km/h;(3)组织压实机具合理的工作路线，直线段一般应先两侧后中间，以便保持路拱;在弯道部分，由低的一侧开始逐渐向高的一侧碾压。相邻两次的轮迹应重叠轮宽的三分之一，保证均匀压实而不漏压，对于压不到的边角，应辅以人工或小型机具进行夯实处理。(4)应经常检查混合料的含水量和密实度，并视需要采取相应调整措施，以达到符合规定压实度的要求。应特别注意的是，任何机械均不得在已完成的或正在被碾压的路段上调头或急刹车，以免对结构层造成破坏。当局部混合料过干时，可补充部分水分;如局部发生“软弹”现象，应及时人工挖开，换填新的混合料，以保证质量。2.6养生水泥稳定碎石的养生是十分重要的一个环节，养生期间的湿度及龄期对水泥稳定碎石的强度影响相当大，在混合料形成初期应进行保湿养生，以保证水泥进行水化反应所需水分。养生期间还应采取封锁交通的处理措施，除洒水车外其他车辆禁止通行，特别严禁重型车辆通行。我们在施工过程中，除采取了封锁交通的措施之外，还专门购进了毛毡进行覆盖养生，这样既保证了混合料初期形成强度所需要的外界条件又保证了其内在的质量。3结束语通过廊泊公路廊坊市南出口至保津高速段公路改建工程K13+000~K17+000段水泥稳定碎石的施工，我们不难发现，水泥稳定碎石的级配对其强度是非常重要的，级配的好坏对水泥剂量的使用多少具有绝对的控制作用。另外，组织协调施工机械的好坏也是保证工程质量的重要手段。同时，要根据不同的地区差异，因地制宜确定不同的级配，采取不同的配合比。只有不断的总结经验，才能在水泥稳定碎石施工中对各项技术指标进行更好的控制。