水泥稳定碎石基层的质量控制

1水泥稳定碎石基层的质量控制摘要随着我国经济的高速发展，交通运输量日益增多，车辆承载力也随之加大，相应地对公路标准的要求也日渐提高。为适应经济的发展，全国各地对公路结构层的标准也做了改善，全部采用了水泥稳定碎石半刚性基层。在公路使用和施工过程中也暴露出许多质量问题：如强度不足、局部松散破碎、干缩裂缝等问题，严重影响了公路的使用寿命。本文结合工程实际和自身的施工经验，从原材料、配合比设计、施工工艺及施工过程控制等方面作一下论述。关键词：水泥稳定碎石质量控制水泥稳定碎石作为半刚性材料，以其整体性强、承载力高、刚度大、水稳性好等特点在公路路面基层施工中被广泛应用。为了保证水泥稳定碎石路面基层满足设计要求和使用要求，除结构设计合理、路基强度满足要求外，重点是水泥稳定碎石路面基层的原材料选择、混合料组成设计和施工过程的质量控制。一、水泥稳定碎石形成机理水泥稳定碎石是以级配碎石作骨料，采用一定数量的胶凝材料和足够的灰浆体积填充骨料的空隙，按嵌挤原理摊铺压实。其压实度接近于密实度，强度主要靠碎石间的嵌挤锁结原理，同时有足够的灰浆体积来填充骨料的空隙。它的初期强度高，并且强度随龄期而增加很快结成板体，因而具有较高的强度，抗渗度和抗冻性较好。水泥稳定碎石水泥用量一般为混合料3%～6%,7天的无侧限抗压强度可达3～5MPa，较其他路基材料高。水泥稳定碎石成活后2遇雨不泥泞，表面坚实，是高级路面的理想基层材料。二、材料的质量控制水泥稳定碎石基层这种结构对原材料要求较严，严把材料质量关是保证工程质量的基础和重要环节。水泥稳定碎石路面基层的原材料主要有水泥、粗集料、细集料、矿粉。水泥应选用初凝时间3h以上和终凝时间较长（宜在6小时以上）的低标号水泥（为325），且不应采用快凝水泥、早强水泥以及已受潮变质的水泥。各项技术指标应满足技术规范的要求，水泥初终凝时间是确定水泥稳定碎石的施工控制时间的重要依据。粗集料的质量控制指标主要是根据结构层性能决定的碎石压碎值和颗粒组成，确定出碎石的强度和级配，石料的压碎值不超过30%，磨耗值不超过35%。细集料主要是控制好石屑的颗粒组成和掺加量，保证级配连续。为了把好原材料质量关，应需加强对各类原材料的料源进行提前确定和检查，在使用过程中按规定频率抽样检验，不合格的材料一律清退出场。通常适合于饮用的水，均可拌制和养护水泥稳定碎石。如对水质有疑问，要确定水中是否有对水泥强度发展有重大影响的物质时，需要进行试验。从水源中取水制成的水泥砂浆的抗压强度与蒸馏水制成的水泥砂浆抗压强度比，低于90%者，此种水不能用于水泥稳定碎石的施工。三、配合比设计试验室经过一定数量的原材料试验和混合料制成试件进行无侧限抗压强度试验，确定了混合料的配合比及最大干密度和最佳含水量，以后就靠拌合设备的配料准确。配料准确是保证水泥稳定碎石内在质量的关键环节。配料准确的基本前提是两种原材料要合格。通过对工程实际应用的矿料分别进行筛分试验和测定其相对密度，根据各种矿料的颗粒级配和计算用量比调配出合理的级配曲线。由于水泥剂量对干缩性的影响，随集料平均粒径的增大而减少，集料平均粒径越大，水泥剂量对干缩性的影响越小；在相同条件下，水泥稳定碎石中粗粒土的收缩性较细粒土的收缩性要小得多；对大多数土混合料而言，随水泥剂量的减少，收缩性逐渐减少，并达到最小值，随水泥剂量的增加，收缩性逐渐增大，水泥剂量过大，同样会产生收缩裂缝。配料准确的施工过程控制是：（1）碎石的级配要严格控制，在粗集料中单个颗粒最大粒径不应超过37.5mm。（2）水泥稳定碎石混合料的比例要严格控制。即通过一定料3斗门开启高度下的给料皮带机电机转速比实现既定的混合料比例，具体调试时，碎石比例宜控制在80%～85%之间。根据不同设计强度的要求，确定水泥用量，确定各种混和料的最佳含水量、最大干密度，以此初步确定各料仓的供料比例。应考虑各地材料性能不同而引起的差异，注意混和料的强度应能满足7d钻芯取样检测完整的要求。四、混合料的拌合在水泥稳定碎石混合料拌和过程中，均匀性是影响水泥稳定碎石结构强度的关键因素。基层水泥稳定碎石必须采用集中厂拌混和料，混合料的拌制可从以下方面控制：1．厂拌设备的选择拌和设备的性能决定了混和料的配料精度和均匀性，应选用带有电子计量装置的高性能稳定土拌和机，以保证混合料的级配符合配合比要求，保证拌和料的稳定性。2．水泥剂量控制水泥的用量对水泥稳定碎石基层质量起着关键作用，剂量太小，不能确保水泥稳定碎石施工质量，而且水泥稳定碎石强度也不能满足承载力要求，而剂量太大，既不经济、还会使基层的裂缝增多、增宽，从而引起面层相对应的反射裂缝。考虑施工时各种损耗，工地实际采用的水泥剂量应比室内试验确定的剂量增加0～0.5%，以确保水泥稳定碎石基层的质量，但应控制不超过6%，以减少混和料的收缩性。3．含水量控制根据路面基层施工技术规范及国内外施工经验，一般情况下拌和含水量应比最佳含水量略高0.5%～1%，若气温较高或运输距离较长时应高1%～2%，以弥补混和料运输、摊铺和碾压过程中水分的损失。含水量过大，既会出现“弹软”、“波浪”等现象，影响混和料可能达到的密实度和强度，也会增加混和料的干缩性，使结构层容易产生干缩裂缝。含水量过小，混和料易松散，不容易碾压成型，也会影响混和料可能达到的密实度和强度。施工过程中要根据气温情况及运输距离及时调整含水量的大小，根据规范、经验及现场摊铺碾压的效果确定。五、混合料的运输和摊铺4长距离运输，混合料含水量容易损失，产生离析，造成摊铺碾压后，基层局部平整度差，长距离运输，应通过试验，采取措施，及时摊铺，在水泥的终凝时间内，完成水泥稳定碎石的运输、摊铺、碾压、成型。1．摊铺现场的准备工作（1）摊铺前必须清除垫层上的浮土、杂物清理干净，以免产生松散、起皮现象。开始摊铺时，要在垫层上洒水使其表面湿润。（2）准确施工放样。在全线路面施工前，要对全线的导线点、水准点进行复测。为了避免由于基准钢丝绳的垂度影响摊铺的平整度，其钢钎纵向间距不宜过大，直线宜为10米，曲线宜为5米，并用紧线绳拉紧。（3）由于水泥稳定碎石受摊铺时间的限制，在摊铺前必须认真检查摊铺及碾压设备，确保其完好状态，以免由于机械故障造成中途停机，造成不必要的经济损失，同时要加强摊铺现场与拌和厂之间的联系，以应付紧急情况。（4）摊铺设备的选型。公路的基层宜采用摊铺机摊铺混和料。应选择摊铺性能好的全自动找平摊铺机，尽可能整幅一次摊铺，可很好地控制摊铺厚度和表面平整度。摊铺机的摊铺效果必须满足摊铺料不离析、级配良好、稳定、平整度、横坡度均符合规范要求。2．混合料的摊铺拌和好的成品料运至现场应及时按确定的松铺厚度均匀（摊铺系数在1.3～1.5之间）、匀速的摊铺，摊铺过程中尽可能少收料斗。为确保摊铺机行走方向的准确性，可在底基层上洒白灰线，以控制摊铺机行走方向，摊铺机要保持适当的速度均匀行驶，不宜间断，以避免出现“波浪”和减少施工缝，在摊铺机后面设专人消除局部细集料离析现象。用找补的方法掺撒新混合料或铲除局部粗集料蜂窝之处，用新拌混合料填补。水泥稳定碎石下承层摊铺成型后，在铺筑下承层水泥稳定碎石前将上承层的表面刷一层水泥净浆，使上下两层结合良好。六、混和料的压实用振动压路机配合重型轮胎压路机紧跟混合料的摊铺面进行碾压。开始用振动压路机不挂振进行碾压1～2遍，然后挂振碾压。直线段由两侧路边向路中心或自横坡度低的一侧向高5的一侧碾压，碾压时重叠1/2轮宽，碾压速度1.5～1.7km/h。采用压路机压实时，要先轻后重，碾压速度先慢后快。振动压路机在前、轮胎压路机在后配合碾压水泥稳定碎石基层。碾压速度1.7~2.4km/h。碾压顺序同前，碾压至要求的压实度为止。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，相邻两侧的压实轮迹应成阶梯型。碾压过程中如气温高或风大基层表面易风干，可利用轮胎压路机自动喷水装置边喷水边碾压。在操作中应做到三快即快运输、快摊铺、快碾压。以确保从向拌和机内加水拌和到碾压终了延迟时间不超过2小时。应经常检查混合料的含水量和密实度，并按需要采取相应调整措施，以达到符合规定的压实度要求。七、水泥稳定碎石的养生水泥稳定碎石的养生是十分重要的环节，养生期间的湿度及周期对水泥稳定碎石的强度影响相当大。水泥稳定碎石碾压完成并经压实度检测合格后，应立即开始养生，养生期不宜少于7天，并应封闭交通，除洒水车辆外，特别严禁重型车辆通行，保湿养生至下一层施工前。合理的养生既是保证水泥稳定碎石强度的需要，又是减少和避免干缩裂缝的措施。新铺水泥稳定碎石基层随着混合料水分的减少产生干缩应力，水分减少的越快，产生的干缩应力越大，水分减少的慢，干缩应力缓慢产生逐惭增大，由于材料的松驰应力和温度随龄期增大，抗应变能力增强。铺筑后养生不及时或忽干忽湿，导致水分散失较快，干缩应力急剧增大而抗应变能力还较低，易产生干缩裂缝，并随时间增长裂缝增加。八、质量检验标准压实度：最佳密实度的98%；平整度：3m直尺检查不超过10mm每40m一个断面；纵断高程：（mm）+5，-10，每20m一个断面；宽度：不小于设计值，每20m一个断面；厚度：（mm）+0，-10；横坡（%）：±0.3；强度（MPa）：3.0~5.0；水泥稳定碎石表面平整密实、无坑洼，施工接茬平整、稳定。九、水泥稳定碎石几个问题的探讨1、加强施工管理，加大机械化施工程度。由于水泥稳定碎石施工要求时间紧迫，同时要求一次达到质量标准，否则形成强度不易6整修缺陷。所以必须加强施工管理，加大机械化施工程度，形成大规模、标准化作业方式，才能满足水泥稳定碎石的施工要求。2、掺加粉煤灰的水泥稳定碎石易于施工，后期强度高这是因为只加砂的混合料需水量较大，干缩也大，在夏天高温干旱条件下施工极易出现裂缝，另外在振动式压路机碾压过程中极易翻浆，不利压路机作业。而粉煤灰混合料对改善其和易性，降低水化热温升均有显著效果。掺加粉煤灰，可提高水温的后期强度，粉煤灰的活性及球形颗粒表面光滑，在水泥稳定碎石中可减少骨料之间摩阻力，相应减少拌合物用水量，可改善水泥稳定碎石的和易性。另外，在水泥稳定碎石中掺加一定数量的粉煤灰也可抑制碱骨料反应。掺加粉煤做路面基层既处理了电厂排泄的废弃物，节约了土地资源，减少对环境的污染，又降低了工程造价，不失为一种利国利民的良策。3、水泥用量的控制在拌合水泥稳定碎石时水泥用量一定要控制准确，用量太少减少胶凝作用，用量太大加大水化热反应温度，极易形成裂缝，另外在振动式压路机振动时，极易形成一层水泥浆覆盖在水泥稳定碎石表面，阻止水泥稳定碎石水化热的挥发，不利于压路机作业。结束语水泥稳定碎石基层有诸多优点，但也不能忽视它的缺陷，这种承重结构层如果操作不好，容易出现裂纹，影响整体强度。实践证明只要严格执行《技术规范标准》和《质量检验评定标准》的要求，抓住关键工序，加强管理，严控施工过程，就能够消除质量通病确保工程质量。参考文献公路工程无机结合料试验规程JTJ057-94公路路面基层施工技术规范JTJ034-2000二○一○年一月