文　瑞

摘要:高速公路路面基層大部分采用水泥穩(wěn)定碎石基層,但配合比與施工質(zhì)量控制不好,易產(chǎn)生裂縫等質(zhì)量隱患,造成嚴(yán)重后果。文章以鄭州至石人山高速公路路面五標(biāo)水泥穩(wěn)定碎石基層施工為例,介紹了它的配合比、施工質(zhì)量控制等工作對(duì)水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫的控制。

關(guān)鍵詞:振動(dòng)法;抗裂水泥穩(wěn)定碎石;施工質(zhì)量控制;公路路面

中圖分類號(hào):U415

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1009-2374(2009)18-0123-02

要保證水泥穩(wěn)定碎石的抗裂性能,首先應(yīng)通過混合料的配合比設(shè)計(jì)予以保證。靜壓法設(shè)計(jì)混合料配合比的主要缺點(diǎn)是最大干密度過小、水泥劑量過大、級(jí)配不良、壓實(shí)度偏小、強(qiáng)度低,如需提高強(qiáng)度,所需水泥劑量增大,易產(chǎn)生干縮性裂縫,縫寬也越大。新近推廣的振動(dòng)法設(shè)計(jì)混合料的配合比區(qū)別于重型擊實(shí)與靜壓成型,它是采用振動(dòng)壓實(shí)儀確定最大干密度,后用振動(dòng)壓實(shí)儀成型試件,作為室內(nèi)試驗(yàn)設(shè)備,它能更好的模擬現(xiàn)場壓實(shí)情況,通過調(diào)節(jié)它的激振力和頻率可以達(dá)到現(xiàn)場壓路機(jī)的壓實(shí)效果。振動(dòng)法配合比設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)是最大干密度大、水泥劑量低、強(qiáng)度高、干縮小,因此這種接近骨架密實(shí)型的粗級(jí)配具有較好的抗裂性能以及提高強(qiáng)度的最優(yōu)效果。

一、項(xiàng)目概述

鄭州至石人山高速公路路面五標(biāo)(K56+730～K67+800)全長11.07km,采用四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè),設(shè)計(jì)速度120公里/小時(shí),路基寬度28米。其主要工程有:4cm厚改性瀝青混凝土上面層,6cm厚改性瀝青混凝土中面層,10cm厚瀝青穩(wěn)定碎石下面層,改性乳化瀝青下封層,36cm厚水泥穩(wěn)定碎石基層,18cm厚水泥穩(wěn)定碎石底基層等。水泥穩(wěn)定碎石基層K66+800～K67+800采用靜壓法設(shè)計(jì)配合比施工,K56+730～K66+800采用振動(dòng)法優(yōu)化后的設(shè)計(jì)配合比施工。

二、水泥穩(wěn)定碎石基層混合料振動(dòng)成型配合比設(shè)計(jì)

(一)原材料性質(zhì)分析

1.水泥。水泥作為穩(wěn)定劑,其質(zhì)量至關(guān)重要,尤其是對(duì)基層的干縮裂縫、溫縮裂縫而言,除了盡量使用水化熱低,終凝時(shí)間較長的水泥外,水泥品牌的選用應(yīng)考慮其質(zhì)量穩(wěn)定性、生產(chǎn)數(shù)量、運(yùn)距等各種因素,要選用抗折強(qiáng)度較大的水泥,因?yàn)榭拐蹚?qiáng)度越大,混合料抵抗內(nèi)部溫度應(yīng)力的抗拉強(qiáng)度越大,就越不易產(chǎn)生溫縮裂縫。快硬水泥、早強(qiáng)水泥以及受潮變質(zhì)的水泥嚴(yán)禁使用。

2.石料。水泥穩(wěn)定碎石基層的強(qiáng)度主要依靠碎石本身的強(qiáng)度、石料的嵌擠鎖結(jié)作用和水泥材料的穩(wěn)定膠結(jié)作用而形成的,就碎石而言應(yīng)滿足《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ034-2000)的規(guī)定,此外,經(jīng)過大量的試驗(yàn)總結(jié),同時(shí)考慮到施工控制的可行性,碎石的針片狀含量應(yīng)<15%,含泥量控制在2%～3%以內(nèi),吸水率不大于3.0%,堅(jiān)固性不大于12%,軟石含量不大于5%。

3.水。不用含有機(jī)雜質(zhì)的水,凡人畜飲用水及其它清潔無化學(xué)物質(zhì)、無污染的水均可使用。

(二)混合料配合比設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目聯(lián)合了天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院進(jìn)行了振動(dòng)法優(yōu)化配合比的設(shè)計(jì),混合料級(jí)配設(shè)計(jì)計(jì)算見表1及圖1,確定的各種混合料最佳含水量、最大干密度結(jié)果見表1:

(三)目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)結(jié)果

目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)結(jié)果見表3,從工程經(jīng)濟(jì)性和現(xiàn)場拌和、施工工藝考慮,基層上部水泥穩(wěn)定碎石的水泥劑量確定為3.5∶100,基層下部水泥穩(wěn)定碎石的水泥劑量確定為3.0∶100。

三、施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

施工質(zhì)量控制與《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ034-2000)中的相關(guān)規(guī)定一致,需注意以下幾點(diǎn):

(一)質(zhì)量控制要點(diǎn)

質(zhì)量控制的項(xiàng)目、頻率和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)基本與《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(JTG F80/1-2004)中的相關(guān)規(guī)定一致,需特別指明的是水泥穩(wěn)定碎石基層齡期7～8d應(yīng)能取出完整的鉆件(鉆件尺寸φ15),上基層與下基層必須連接取出。

(二)拌和控制要點(diǎn)

混合料要經(jīng)過試拌、檢測、調(diào)整后正式拌和,應(yīng)加強(qiáng)原材料篩分檢測頻率,嚴(yán)格控制級(jí)配,每3小時(shí)篩分一次,并根據(jù)篩分結(jié)果及時(shí)調(diào)整原材料比例,施工過程中,每施工3公里時(shí)隨機(jī)取料在室內(nèi)振動(dòng)成型試件,進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)。在施工過程中水泥劑量增加0.5%,含水量視天氣及運(yùn)距而定增加0.5%～1.0%。

(三)攤鋪控制要點(diǎn)

攤鋪前應(yīng)將表面清掃干凈,并灑水潤濕,通過總結(jié)大量的施工經(jīng)驗(yàn)來看,下基層施工時(shí)在底基層噴灑水泥漿,上基層施工時(shí)也在下基層表面噴灑水泥漿,這種方式從連接效果來看是比較合適的(水灰比C∶W=1∶3)。攤鋪機(jī)擋板前加鋼板避免上下離析。

(四)碾壓控制要點(diǎn)

振動(dòng)法設(shè)計(jì)的水泥穩(wěn)定碎石基層混合料的碾壓包括初壓、復(fù)壓和終壓,碾壓共計(jì)6～7遍:初壓可使用膠輪壓路機(jī)或振動(dòng)壓路機(jī)靜碾壓1遍;復(fù)壓使用振動(dòng)壓路機(jī)振動(dòng)碾壓4遍;終壓可使用膠輪壓路機(jī)或振動(dòng)壓路機(jī)靜壓1～2遍。嚴(yán)格控制碾壓時(shí)的含水量,施工碾壓時(shí)含水量越大,結(jié)構(gòu)層越易產(chǎn)生干縮裂縫。碾壓后的基層表面粗糙、均勻,不出現(xiàn)起皮、光滑現(xiàn)象。

(五)養(yǎng)生控制要點(diǎn)

每一段碾壓完成并經(jīng)壓實(shí)度檢測合格后,立即進(jìn)行養(yǎng)生,采用土工布覆蓋養(yǎng)生,覆蓋前灑足水,而且時(shí)間不宜少于7d。合理的養(yǎng)生既是保證水泥穩(wěn)定碎石強(qiáng)度的需要,又是減少和避免干縮裂縫的措施,如果鋪筑后養(yǎng)生不及時(shí)或忽干忽濕,導(dǎo)致水分散失較快,干縮應(yīng)力急劇增大而此時(shí)的抗應(yīng)變能力還較低,就易產(chǎn)生干縮裂縫,并隨時(shí)間增長裂縫增加。

(六)對(duì)離析現(xiàn)象的控制

1.避免原材料離析現(xiàn)象的發(fā)生。

2.混合料裝車要前后移動(dòng),避免形成錐體造成混合料離析。

3.對(duì)攤鋪現(xiàn)場出現(xiàn)的離析,派專人進(jìn)行處理,局部挖除換填均勻的混合料,禁止補(bǔ)灑細(xì)集料處理。

4.保證攤鋪機(jī)料槽內(nèi)混合料在螺旋器2/3高度處,盡量避免攤鋪離析。

(七)強(qiáng)度與基層裂縫間距的關(guān)系對(duì)比

本項(xiàng)目通過對(duì)振動(dòng)成型與靜壓成型的水泥穩(wěn)定碎石混合料無側(cè)限抗壓強(qiáng)度與裂縫間距關(guān)系對(duì)比(如圖2所示)可知水泥穩(wěn)定碎石混合料無側(cè)限抗壓強(qiáng)度與裂縫間距有較顯著的相關(guān)關(guān)系?？箟簭?qiáng)度越高,裂縫間距越小,即相同長度段裂縫數(shù)量越少。說明為提高半剛性基層抗裂能力,不宜采用提高水泥劑量的途徑增加強(qiáng)度。另一方面,與靜壓成型試件強(qiáng)度相比,振動(dòng)成型試件強(qiáng)度與裂縫間距相關(guān)關(guān)系更為顯著。

四、結(jié)論

本項(xiàng)目采用振動(dòng)成型方式設(shè)計(jì)的水泥穩(wěn)定碎石基層級(jí)配組成與靜壓成型方式設(shè)計(jì)結(jié)果相比水泥劑量降低1%～1.5%,強(qiáng)度提高1.5～2倍,相同水泥劑量下,振動(dòng)成型試件干縮抗裂系數(shù)是靜壓成型條件下的1.5倍,表明振動(dòng)成型材料抗裂及抗沖刷能力大幅度提高,且此種混合料在振動(dòng)壓實(shí)作用下施工的基層彎沉值小,表明基層板體性好,承載能力高。水泥穩(wěn)定碎石基層均勻、密實(shí)、強(qiáng)度、厚度等均滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。

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作者簡介:文瑞(1980-),男,陜西延安人,中交集團(tuán)二公局萌興公司工程師,研究方向:公路工程施工技術(shù)管理與質(zhì)量管理。