二灰碎石施工

陕西交通职业技术学院-1-绪论近些年来公路发展迅速，在公路建设中，基层的强度和稳定性对于路面的质量起着非常重要的作用。二灰稳定碎石基层由于具有良好的力学性能，较强的适应性能，材料来源的广泛性，廉价性等而得到重视。但如何采用先进的施工工艺，确保基层的施工质量，是目前路面施工中至关重要的问题。二灰稳定碎石基层施工一般分为4个环节：原材料进料检验和保存、拌和、摊铺碾压和养生。另外混合料设计也是保证二灰碎石基层施工质量控制的关键。陕西交通职业技术学院-2-【摘要】路基基层施工质量的好坏将直接影响路面的质量。二灰碎石基层质量与其原材料、混合料组成的配比设计和施工工艺等因素有关，对影响二灰碎石基层的，施工质量因素进行了探讨。关键词路面基层；二灰碎石；施工技术；质量陕西交通职业技术学院-3-二灰碎石的施工及质量控制随着我国高等级道路建设事业的迅速发展，二灰碎石这种性能优良的材料得到了广泛的应用。二灰碎石，全称二灰粉煤灰稳定碎石。二灰碎石基层属于半刚性材料，具有较强的抗拉能力，承载力高、强度高、耐久性好、材料易选、造价较低、易于施工等优点被广泛推广和应用。但如何采用先进的施工工艺，确保基层的施工质量，是目前路面施工中至关重要的问题。二灰稳定碎石基层施工一般分为4个环节：原材料进料检验和保存、拌和、摊铺碾压和养生。另外混合料设计也是保证二灰碎石基层施工质量控制的关键。本文结合某高速公路工程实例，对路面基层二灰碎石施工工艺，质量控制等问题进行讨论。2.二灰碎石的施工工艺2.1交验下承层二灰碎石基层施工前，必须先进行下下承层（土基或底基层）的交验，达到规范规定的标准后，方可进行二灰碎石基层施工。2.2原材检验用于二灰碎石的石灰、粉煤灰、碎石等原材料，其检测指标除满足《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034-2009）还应满足:石灰采用钙质生石灰或钙质消石灰，其有效钙加氧化镁含量≮70%或55%，即须达到Ⅲ级标准以上，生石灰在使用前应提前7天充分消解，并且要全部过1cm筛。石灰消解后不可存放时间过长，且应室内存放，并用梁板架空，以免石灰受潮。粉煤灰中SiO2、AL2O3、Fe2O3r的总含量≮70%，其烧失量≯20%。粉煤灰中不可有结块及杂质，否则在在使用前应充分过筛，以免成活后的二灰碎石中出现粉煤灰团，影响二灰碎石的整体质量。粉煤灰最大含水量≯35%，如在雨季施工，应设棚放雨加强覆盖。碎石应采用质地坚硬、级配良好、无风化、无山皮的碎石，碎石粒径不应大于31.5mm，考虑到目前拌合设备配料斗的限制，碎石选用两种规格，即0mm-9.5mm、9.5mm-31.5mm，但两种规格碎石拌合后其级配要符合规范要求，碎石的压碎值≯30%，碎石的级配必须良好，确保混合料摊铺时不至于离析，影响混合料的强度。各种级配集料存放必须分开存放以免。拌和用水采用一般生活用水。2.1.2配合比配合比的设计问题是影响二灰碎石质量的关键因素。目前规范对高速公路基层二灰碎石的强度要求较高，其7d抗压强度≮0.8MPa-1.1MPa，对重载高速公路陕西交通职业技术学院-4-要求取高限。配合比的设计主要确定二灰（石灰、粉煤灰）与集料（碎石）的重量比，规范规定高速公路二灰碎石灰基层石灰粉煤灰与碎石重量比为20：80-15：85，二灰碎石中粉煤灰重量比为1：2-1：4，石灰与粉煤灰掺量越高，其初期强度越低，3个月龄期的强度增长幅度越大，为提高二灰碎石的早期强度，可在混合料中掺入一定数量的水泥。根据规范规定，结合工程现场的实际情况，经试验室选配，采取石灰：煤灰：碎石为5：15：80，其中碎石矿料配合比为16－31.5㎜：10－20㎜：5－10㎜：石屑=61.6：12.6：11.8：14，相应的各项指标为:设计抗压强度0.8Mpa，试件的平均值1.78Mpa，平均偏差系数17.2%，最大干容重2.08g/㎝3，最佳含水量10%,实测结果二灰级配碎石的强度在1.4—2.6Mpa之间,各项指标都满足了设计要求值。2.1.3二灰碎石的拌合二灰碎石混合料拌和质量的保证，必须有性能良好的拌和机械，和运输机械，拌合机在拌合过程中要随时把握石灰粉煤灰和细集料的含水量波动情况，并据此及时调整其目标进料量。否则将影响配料的准确性，进而影响二灰碎石的质量，石灰粉最大含水量应控制在6%-8%，粉煤灰最大含水量应控制在40%左右。另外，还应定期对拌和机的计量装置的精度进行标定；对二灰碎石7天抗压温度的检测结果进行跟踪，及时发现情况分析原因，采取有效措施加以调整和纠正。2.1.4二灰碎石的摊铺摊铺机施工时，首先根据试验路段总结的松铺系数计算松铺厚度，摊铺机就位后，将熨平板抬高，以松铺厚度为控制值垫好方木，方木顶面距拉线的高度误差不应超出5mm。落下摊铺机熨平板，待传感器安装等工作就绪后即可倒料摊铺。摊铺开始后的一段距离内应频繁的拉线检查高程，误差控制在5mm以内，直到摊铺机工作稳定为止。这段距离的长短视摊铺机的性能而定，一般为30-50m。严禁施工机械和人员触碰钢丝。摊铺过程中，在摊铺机后设专人负责进行找补。对平整度不好和高程超出要求进行处理，并把表面局部的粗集料窝进行消除。尤其要注意，可能存在已摊铺的混合料密度不一致的情况，造成碾压完成后的平整度不良或局部压实度不足，需要在摊铺过程中紧随摊铺机进行检查和处理。摊铺机应根据运料车的多少，调整行驶速度，尽量匀速、连续运行，减少停顿，以免对二灰碎石基层的平整度造成影响。运料车倒料、卸料尽量连续，不要造成摊铺停车待料，同时注意不要撞击摊铺机，影响基层的平整度。尽量采用能够全断面施工的摊铺机，以避免纵向接逢。处理纵向接逢的方法陕西交通职业技术学院-5-是：摊铺机先在一侧的摊铺带上摊铺一定长度，长短视当时天气情况而定，以保持接逢处的混合料含水量适宜，之后转到另一摊铺带上施工，如果接逢处的混合料含水量低于最佳含水量，可以用草帘或麻袋覆盖，并少量洒水保湿。当天施工的两条摊铺带尽量取齐，并完成碾压。由于二灰碎石材料的缓凝性，这样处理的接逢质量可以认为是可靠的。同时建议，上下两层二灰碎石的纵逢最好错开。二灰碎石基层的横向接逢可以用以下方法处理：每天摊铺结束后，摊铺机驶离摊铺带末端，人工将末端整平、切齐，完成碾压。第二天施工前，人工将末端高程和平整度不合格处刨除，摊铺机就位施工即可。第二种方法是：每天摊铺结束后，摊铺机就停在原位，其后留2-3m暂不碾压。第二天摊铺开始后，预留部分与当天摊铺的基层一起碾压成型。2.2.5碾压碾压前应检测二灰碎石的含水量，大于最佳含水量1%时，可以进行。如果表面水分不足，可以在碾压二遍洒水不会产生较深轮迹时进行少量洒水。碾压过程中要特别注意压路机的行驶速度，不允许压路机在碾压段上调头和急刹车。静压和头二遍振动碾压，压路机应采用一档行驶，越慢越好。之后可以用二档行驶，速度可以稍快，但仍应注意慢的原则。二灰碎石基层在静压后暴露出的不平整和起梗情况，应设专人进行消除。规定的碾压遍数完成后要及时检测压实度，如果达不到规范要求则需要补压。合格则尽快养生。2.2.6养生及交通管制二灰碎石碾压成活后，应及时进行养护，养护期间应始终保持其顶面湿润。可采用草帘覆盖，洒水养护。养生时间≮7d，养生期间除洒水车外严禁其它车辆通行。养生期满后的二灰碎石如果不能及时铺筑沥青混凝土面层，应继续覆盖，定期洒水，发免造成其顶面干缩裂纹。2.3质量控制2.3.1原材料的控制碎石：必须严格控制碎石的级配：最好能定料源，定破碎机筛孔尺寸,以保证源材料的稳定性，建议破碎机采用35mm、22mm、6mm的筛孔规格。3mm以下细集料粉尘含量要小于12%，小于0.6mm的颗粒必须测定其液限和塑性指数，要求液限小于28%，塑性指数小于9，以改善水稳碎基层的干缩性。碎石的级配采用3#级配曲线，其中4.75mm以上档碎石采用中值,以下档采用中值偏下，尤其应严格控制0.6和0.075mm档的通过率。碎石的压碎值≦30%，硫酸盐含量＜0.25%。陕西交通职业技术学院-6-水泥：应选用初凝时间3h以上和终凝时间较长（宜在6h以上）的水泥。采用散装水泥时，刚出炉的水泥要存放7天以后使用，以保证其安定性合格。夏季高温作业时水泥入罐温度不能高于50℃。粉煤灰粉煤灰中SiO2.Al2O3和Fe2O3的总含量应大于70%。烧失量小于20%，比表面积于2500cm2∕g（或90%通过0.3mm筛孔，70%通过0.075mm筛孔）。含水量不应超过35%。2.3.1基本施工质量差由于二灰碎石半刚性基层的整体强度与材料、拌和、摊铺、养生等多种因素密切相关，任何一个环节出问题均可导致其不能形成均匀坚固的板体结构，从而因半刚性基层局部强度不足而引起沥青面层开裂，雨水从裂缝浸入，并渗入到基层表面，使基层表面被泡软，在汽车荷载反复作用下，粉浆通过面层裂缝及空隙被压到表面产生唧浆，基层表面被逐步淘空，使沥青路面面层产生网裂、沉陷，并进而形成坑槽；也有是因在基层施工中，为保证基层的压实度，对于基层设计厚度较厚（＞20cm）时，必须分层施工，在目前的所用基层材料条件下，就不可避免地出现层间结合薄弱环节，上下基层之间因不连续而出现层状结构，这就改变了基层结构受力状况。力学计算表明，在上下基层分层的情况下，虽然下基层的弯拉应力（变）均有不同程度下降，但上基层弯拉应力（变）有较大增幅，上下基层的弯拉应力（变）在数值上相差的一个数量级，从而导致上基层因应力、应变过大而破坏。特别是当上下基层施工厚度分配不合理时，这种上基层破坏更是明显。计算还表明，面层顶面的弯沉和底面的弯拉应力（变）随着层间结合条件的变化及基层的分层而迅速增大，弯沉增幅达70%，应力增幅超过100%，应变增幅达70%～100%，最终导致路面面层破坏。如沪宁高速公路k61～k65路段，基层厚度为33cm，分两层铺筑成型，上基层仅12cm左右，在动荷载的反复作用下，该段出现多处破碎，造成路面多处坑塘，且唧浆严重。2.3.2沥青路面空隙率过大由于沥青混合料生产的变异性大、摊铺过程中沥青混合料局部离析和路面压实不够等多种原因造成沥青路面空隙率过大，使雨水极易浸入，滞留在路面面层中。尤其是连续雨天时路面面层将长时间处于饱水状态，给路面造成严重水损坏。在低温时水易结冰，经多次冻融循环作用后，沥青混合料酥松，使路面出现坑槽陕西交通职业技术学院-7-等破坏；在高温时，在高速行驶的车辆荷载反复作用下，渗水成为瞬间有压水，在有压水的长期浸泡和冲刷下，沥青与石料的粘附力逐渐下降，包裹在石料表面的沥青膜被剥落，使混合料松散，并逐步形成坑槽。如沪宁高速公路部分病害路段，上面层在施工时按规范以马歇尔试验密度作为标准密度得出的压实度是合格的，但在通车后检测时以理论密度作为标准密度得出的压实度仅为90%～92%，路面空隙率偏大，极易渗水。计算和实测表明，对4cm厚沥青混凝土面层，在孔隙水饱和的情况下，沥青面层的渗水约需7d才可渗透排出路面，或在常温天气下需6d才可蒸发完。因此，渗水将较长时间滞留在路面面层中，造成路面破坏。2.3.3沥青与石料粘结性差规范要求高速公路沥青路面沥青与石料的粘结力不小于4级，有的路段在试验时粘结力是符合要求的，但在沥青混合料生产时，因石料的差异性或沥青用量偏小，使得沥青与石料的粘结力不足，使混合料逐步松散，进而形成坑槽。2.3.4车辆油渍污染因车辆维修或翻车等原因，汽车用油渗透入路面空隙，使沥青混合料松散并逐步使路面形成坑槽。这种原因形成的杭槽往往较深，有的甚至达到整个沥青面层厚度。据调查，在超载现象比较严重的高速公路上，往往油污是造成路面坑槽破坏的重要原因。2.3.5汽车超载的影响陕西交通职业技术学院-8-汽车超载也是沥青路面常见病害，目前此种现象非常突出，由于汽车超载，轴载换算系数明显增加。有关资料表明：超载30%时，换算系数为满载的3.131倍，超载60%时为满载的7.725倍，超载100%时为满载的20.393倍，使得累计标准轴次大大增加，使路面结构使用寿命明显缩短；同时，在重载作用下，路表弯沉及结构层应力显著增加。资料表明：重载（130KN）作用下的路面结构理论弯沉值