二灰碎石基层施工的质量控制

二灰碎石基层施工的质量控制随着城市建设规模的不断扩大，城市交通事业快速发展，交通量迅猛增加，对市政道路的建设质量也提出了更高的要求。路面基层施工质量的好坏直接关系到整条道路的使用，是市政道路施工中的重要环节之一。基层要承担并分散从面层传来的行车荷载，是路面结构的主要承重层。对基层的要求包括两个方面：一是强度要求，即需要有足够的强度承受荷载,以保护土基；二是基层自身的稳定性,基层必须有足够的水稳定性和温度稳定性，使得在复杂多变的自然气候条件和水文条件下，能够为上层结构提供一个稳定的承载平台。二灰碎石基层由于具有整体性强、水稳性好、材料来源简单、拌制和运输方便、成本较低、无污染等特点被广泛地应用于市政道路的基层或底基层上。1二灰碎石的特性及强度形成机理1.1二灰碎石的概念二灰碎石即石灰粉煤灰碎石，是在有一定级配的碎石中，按照一定比例掺入少量的石灰和粉煤灰，加入适量的水拌和均匀的混合料,经碾压和养生后能达到相当的强度。1.2二灰碎石的特性二灰碎石是一种缓凝性硅酸盐材料，在一定的温度、湿度条件下，其强度随龄期的延长而提高，尤其是后期强度高。二灰碎石基层具有力学性能好、板体性能好、水稳定性好、后期强度高等优点，其缺点是早期强度低、抗变形能力弱、耐磨性差，在温度或湿度变化时易产生开裂。1.3二灰碎石的强度形成机理混合料的结硬是依靠石灰的活性去激发粉煤灰中不活泼的化学成分的活性，在适量水分下发生化学反应，生成具有一定水硬性的化合物，使石灰粉煤灰逐渐凝固并将碎石固结成整体，提供基层所需要的强度。粉煤灰具有缓凝的性质，难溶与水，因而在二灰碎石中反应速度缓慢，这也是二灰碎石早期强度低而后期强度高的主要原因。2二灰碎石质量的影响因素2.1原材料的质量2.1.1石灰(1)石灰宜用新灰,石灰的技术指标应符合规范的要求。(2)磨细生石灰可不经消解直接使用，块灰应在使用前2至3d完成消解，未能消解的生石灰块应筛除，消解石灰的粒径应不大于10mm。(3)若需使用储存较久或经过雨期的消解石灰应进行试验，根据活性氧化物的含量决定能否使用。2.1.2粉煤灰(1)粉煤灰中的二氧化硅、三氧化二铝、和氧化铁总量宜70%。(2)烧失量10%时,应经试验确认混合料强度符合要求方可采用。(3)细度：0.3mm筛通过率应大于90%，0.075mm筛通过率应大于70%，比表面积宜250m2/kg。2.1.3碎石碎石是二灰碎石中的骨料，可以提高二灰碎石的早期机械强度和变形能力。碎石经筛分后级配应符合要求,其最大粒径应不大于37.5mm。碎石表面不应粘附有泥土，以免降低二灰与碎石之间的粘结力。2.1.4水拌和用水应符合JGJ63—2006《混凝土用水标准》的规定。宜采用饮用水及不含油类等杂质的清洁中性水，pH值宜为6~8。2.2施工的影响2.2.1施工季节的影响为保证道路基层的施工质量,应尽量选择有利的施工季节。目前，我国对二灰碎石没有抗冻指标要求，也没有统一的试验方法。参照JTJ034—2000《公路路面基层施工技术规范》的规定，二灰类基层的施工应尽量在第1次冰冻前1个半月结束。2.2.2二灰掺量的影响二灰掺量及配合比设计应保证混合料的密实度和强度达到最高，并在经济合理的基础上选取。若二灰的掺量不足，必然导致胶结材料不能充分包裹碎石，从而无法形成足够的强度和稳定性；当二灰剂量过多时，多余的二灰夹杂在混合料中，影响混合料内部粗集料的工作状态,会导致强度和稳定性降低。2.2.3含水量的影响二灰碎石强度的形成需要水分参与反应，其含量对混合料强度的形成非常重要。在拌和过程中，若水量过少，二灰的反应进行不彻底，影响强度的形成；若水量过多，则易使二灰流失，,降低二灰的胶结强度。最佳含水量是在一定的压实度下达到最大密度的含水量，为了保证足够的压实度，应使混合料在最佳含水量时进行压实作业。另外，养生期的含水量控制也很重要，这是因为二灰碎石属于缓凝型材料，其强度只有在一定的温度、湿度下才会随龄期而增长。2.2.4碾压的影响二灰碎石的压实程度对提高其强度、减少塑性变形、增强其稳定性有极大的作用。铺好的二灰碎石应当天碾压成活，碾压时的含水量宜在最佳含水量的允许偏差范围内，如果碾压过晚，二灰碎石早期形成的强度会在碾压过程中遭到破坏。2.2.5养生的影响二灰碎石在碾压成型后需要一定的养生条件。养生条件是指二灰碎石在养生期间的温度、湿度、龄期、交通情况等，养生条件不同，其强度有很大差别。温度和湿度对二灰碎石强度的形成有重要影响，环境温度越高，其内部的化学反应就越快、越强烈，则强度就越高；保持一定的湿度可使基层内有足够的水分，使结合料不断水化，有利于基层成型，减少收缩。养生期的长短应根据环境温度而定，气温高时强度增长快；反之则强度增长缓慢。当温度5℃时，强度就难以形成并且基本上无增长。养生期宜封闭交通，因为二灰碎石基层的早期强度低、耐磨性差，若碾压成型后通车，易使二灰碎石表面出现车辙、坑槽、松散等损坏。3二灰碎石基层施工常见的问题及对策3.1二灰碎石含灰量低或活性氧化物含量不达标主要表现为混合料不固结，无侧限抗压强度不达标。3.1.1原因分析(1)生产厂家片面追求利润，不顾及质量，使用III级以下的劣质石灰，混合料的活性氧化物含量低。(2)生产粗放，加灰不均匀或有意少加灰。(3)混合料在生产厂存放时间过长，或到工地堆放时间超过限期，致使活性氧化物失效。3.1.2危害若混合料的石灰含量低或是石灰中活性氧化物含量低，将不能或不能完全发生化学反应，达不到将碎石固结成整体的作用，而呈松散或半松散状态，混合料不能结成坚固的板体。3.1.3对策(1)加强对生产厂拌和质量的管理。(2)逐步实行优质优价政策，促进厂家改进生产工艺。(3)混合料在拌和厂的堆放时间应不小于4d。运至工地的堆放时间最多不小于3d，最好是随拌和随运往工地摊铺碾压。(4)要求工地做含灰量和活性氧化物含量的跟踪试验，如发现含灰量不足或活性氧化物含量不达标，要另加石灰掺拌，直到达标为止。3.2摊铺时粗细料分离3.2.1原因分析在装卸运输过程中造成离析，或采用机械摊铺时使粗细料集中，未采取重新搅拌措施。3.2.2危害在石灰、粉煤灰集中的部分，粗骨料少，强度低；在粗骨料集中的部分，石灰和粉煤灰结合料少，呈松散状态，形不成整体强度。这样的基层是强度不均匀的基层，易从薄弱环节过早破坏。3.2.3对策对装卸运输过程中出现的离析现象，应在摊铺前重新进行搅拌，使粗细料混合均匀后摊铺。若在碾压过程中发现有粗细料集中现象，要将其挖出后分别掺入粗、细料搅拌均匀，再摊铺碾压。3.3干碾压、过湿碾压和超厚碾压干碾压是指混合料失水过多已经干燥，不经补水即行碾压。过湿碾压是由于洒水过多，碾压时出现弹软现象。超厚碾压是指不按要求的压实厚度碾压。3.3.1原因分析干碾压主要是由于混合料在装卸、运输、摊铺过程中，水分蒸发或碾压时未洒水；过湿碾压是由于碾压时洒水过量；超厚碾压则主要是技术交底不清或管理不严，或为抢工期有意违反操作规程。3.3.2危害含水量对混合料压实后的强度影响较大。有试验表明，当含水量处于最佳含水量+1.5%或-1%内时,强度下降15%；含水量处于-1.5%时，强度下降30%。最大压实厚度为20cm。这是18~20t压路机能达到密实度要求的层厚，超过这个厚度限制的混合料则全层厚度达不到要求的密实度。3.3.3对策混合料出厂时的含水量应控制在最佳含水量的-1%~+1.5%之间。碾压前需检验混合料的含水量，在整个压实期间，必须保持在最佳含水量的-1%~+1.5%之间。如果含水量低需补洒水，含水量过高时需在路槽内晾晒，待接近最佳含水量状态时再行碾压。对于超厚碾压应严格控制，凡是结构总厚度超过一次碾压厚度限制的，都要分层摊铺碾压。3.4碾压成型后养护不到位混合料压实成型后，未保持其在潮湿状态下养生，而任其在阳光下暴晒、风干。3.4.1原因分析(1)施工人员不了解二灰碎石的强度形成机理，不知粉煤灰在加入石灰后必须要在适当的水分下才能激发其活性，生成具有一定水硬性的化合物，并将碎石料固结成板体。(2)施工人员的责任心不强，忽视工程质量，贪图省工省事而违反技术规程。3.4.2危害粉煤灰中的主要成分二氧化硅和三氧化二铝必须在适当水分下受到石灰中活性氧化物的激发，才能发生火山灰反应生成具有一定水硬性的化合物。如果混合料压实后的初期处于干燥状态，在石灰的有效期内未能硬化，混合料将不能达到预期的强度。3.4.3对策(1)加强技术培训，提高管理人员和操作人员对混合料养生重要性的认识。(2)严格管理，执行混合料压实成型后在潮湿状态下养生的规定。养生时间一般大于7d，直至铺筑上层面层时为止。3.5二灰碎石基层收缩裂缝二灰碎石基层发生的收缩裂缝主要是干燥收缩和温度收缩。3.5.1原因分析(1)二灰碎石属半刚性材料，二灰碎石中大粒径的碎石少、小粒径的碎石多，由于碎石粒径小、孔隙大、表面积大，包裹的二灰量多，加之初期含水量充足，而在整个养生期无法始终保持湿养，成型的二灰碎石收缩量就大，在成型稳定期易发生干缩开裂。(2)直接与大气接触的沥青面层温度下降或升高较快，而温度传递至基层需要一定的时间，表面温度与面层底部的温度不一致，存在着一定的温差，使上下面层温度收缩不一致，引发基层开裂。3.5.2危害二灰碎石基层的收缩开裂，不仅降低了其整体强度，而且易在沥青面层上产生反射裂缝，影响沥青面层的使用性能。当降水渗入基层后，由于自由水不易蒸发，会使基层表面软化形成软弱层，在行车荷载的作用下，沥青面层就会产生龟裂，甚至发生推移。3.5.3对策(1)严把原材料质量关，禁止使用塑性指数大的细集料。(2)控制二灰含量,减少细骨料，适当增加粗骨料，以提高抗裂性能，减少缩缝。(3)在施工中严格控制碾压含水量。(4)基层碾压后要及时养生，保持基层含水量，决不能使基层暴晒，以避免开裂。(5)在基层上间隔10~20m锯缝，缝宽10~12mm，切缝后立即用沥青乳膏灌缝。4结语二灰碎石是良好的半刚性材料，在市政道路工程中得到了广泛应用。对于二灰碎石基层在施工中或竣工后出现的质量问题，通过采取上述各种措施，可以有效地控制质量问题，确保工程质量，取得较好的经济效益和社会效益。