范昌才

淺談冷再生基層強(qiáng)度控制要點(diǎn)

范昌才

(安徽省巢湖市路橋公司,安徽巢湖 238000)

冷再生基層強(qiáng)度指標(biāo)是決定工程質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo);強(qiáng)度控制是保證冷再生基層強(qiáng)度指標(biāo)順利實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。工程設(shè)計(jì)與工程實(shí)施單位針對(duì)施工中出現(xiàn)的基層取芯強(qiáng)度不足的問(wèn)題,通過(guò)分析影響冷再生基層強(qiáng)度各種因素,提出其強(qiáng)度控制要點(diǎn),并在工程實(shí)施中予以落實(shí),當(dāng)冷再生基層取芯強(qiáng)度全部滿足設(shè)計(jì)要求,為冷再生基層技術(shù)得到更為廣泛的推廣和應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

冷再生;基層;強(qiáng)度;控制

0 引言

公路建設(shè)高速發(fā)展之后,必轉(zhuǎn)入公路路面養(yǎng)護(hù)高峰。采用傳統(tǒng)的路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)需消耗大量自然資源,或產(chǎn)生大量難以處理的舊路銑刨?gòu)U料。冷再生基層技術(shù)可靠、工藝簡(jiǎn)單,質(zhì)量穩(wěn)定,是處理公路養(yǎng)護(hù)方面可持續(xù)發(fā)展與環(huán)保問(wèn)題的最佳措施之一[1]。

強(qiáng)度指標(biāo)控制是冷再生基層質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。現(xiàn)就某三級(jí)公路G108K1448+982～K1459+800間的兩段共計(jì)7.056km冷再生路面基層的強(qiáng)度控制作以總結(jié)交流,以確保冷再生基層施工質(zhì)量。

該工程路段為三級(jí)公路,路面寬度6.5m,路基寬度7.0m;路面結(jié)構(gòu)為:30cm二灰碎石補(bǔ)強(qiáng)基層+5cm瀝青混凝土;該路段經(jīng)多年養(yǎng)護(hù)工程處理,面層厚度不穩(wěn)定。

1 冷再生基層強(qiáng)度的控制范圍

《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》J TJ 034—2000規(guī)定:二級(jí)和二級(jí)以下公路基層用水泥穩(wěn)定土7d的浸水抗壓強(qiáng)度應(yīng)在2.5MPa～3.0MPa之間;行駛重載車輛的公路應(yīng)取高值,即三級(jí)公路強(qiáng)度規(guī)定最高值為3MPa。

冷再生基層施工,是將舊路面中的瀝青混凝土和原基層粉碎作為基層材料?？山Y(jié)合舊路面結(jié)構(gòu),計(jì)算冷再生混合料中的瀝青質(zhì)含量。如基層含石量為75%的二灰碎石。冷再生銑刨深度為20cm時(shí),瀝青面層厚度與銑刨散料中的瀝青含量分析如表1所列。

表1 冷再生20cm舊路的銑創(chuàng)散料中瀝青含量分析表

冷再生基層混合料的結(jié)合料為水泥,但從表l可以看出,銑刨舊路散料含一定數(shù)量的瀝青。其對(duì)混合料亦能起到一定的柔性穩(wěn)定作用,且對(duì)結(jié)合料水泥的凝結(jié)有著減緩作用。通過(guò)試驗(yàn)段證明,設(shè)計(jì)強(qiáng)度為3.4MPa的方案可行。施工中,為保證初期強(qiáng)度,又要防止成型后冷縮裂縫,建議混合料7d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度控制在3.8MPa～4.3MPa。保證基層取芯強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求為宜,一般取芯強(qiáng)度在3.5 MPa～4.2MPa。

2 影響冷再生基層強(qiáng)度因素及其分析

影響冷再生基層強(qiáng)度因素較多,如路基病害、地下水等,但在施工過(guò)程中表現(xiàn)突出的主要有以下幾個(gè)方面:水泥劑量、含水量、拌和均勻程度、壓實(shí)程度、作業(yè)時(shí)間、施工工藝、初期養(yǎng)護(hù)、行車碾壓等方面。

2.1 影響水泥劑量的因素

水泥是冷再生基層的主要結(jié)合料,其劑量大小直接影響冷再生基層強(qiáng)度。影響水泥劑量的因素主要有以下五個(gè)方面。

2.1.1 水泥用量計(jì)算公式中的基數(shù)誤差

水泥用量是用冷再生基層最大干密度、壓實(shí)厚度計(jì)算而得。由于舊路碎石含量在不斷地變化,最大干密度亦隨含石量的變化而改變,施工中又不可能將每個(gè)斷面先測(cè)含石量。所以,用大范圍含石量的最大干密度計(jì)算而得的水泥用量對(duì)含石量低的混合料來(lái)說(shuō),由于散料比表面積增大,水泥膠砂強(qiáng)度就會(huì)降低;反之亦然。

2.1.2 布水泥的方格網(wǎng)面積不準(zhǔn)確

施工前,以路面的半幅寬度計(jì)算兩袋水泥攤鋪長(zhǎng)度。實(shí)際施工中,由于考慮縱縫搭接需加鋪一定寬度;在曲線段,由于彎道加寬值而改變路面寬度。施工人員不能嚴(yán)格按照實(shí)際寬度進(jìn)行合理的調(diào)整而致方格網(wǎng)面積大小不一致。

2.1.3 水泥攤鋪不均勻

每塊方格網(wǎng)一袋水泥要攤鋪均勻,由于人工攤鋪水泥,總存在一定誤差,出現(xiàn)薄厚不勻。

2.1.4 袋裝水泥重量不足

單位面積內(nèi)的水泥用量是按照每袋50kg進(jìn)行計(jì)算的。由于水泥運(yùn)輸、裝卸、貯存等各個(gè)環(huán)節(jié)均會(huì)消耗一定量的水泥,實(shí)際攤鋪水泥量不足計(jì)算數(shù)量。

2.1.5 銑刨深度不穩(wěn)定

水泥用量是根據(jù)冷再生基層壓實(shí)厚度計(jì)算而得,銑刨深度決定冷再生基層壓實(shí)厚度。銑刨過(guò)深,水泥劑量由于定量布置,會(huì)因銑刨散料的增加而降低;反之亦然。

(1)橫坡改變引起冷再生銑刨深度變化:山區(qū)公路曲線連綿,橫坡左右變化,冷再生機(jī)的行駛和調(diào)節(jié)有一個(gè)適應(yīng)過(guò)程,經(jīng)常出現(xiàn)局部半刀打的過(guò)深,或半刀打的過(guò)淺的現(xiàn)象,從而影響水泥劑量的均勻程度。

(2)機(jī)械故障:由于機(jī)械動(dòng)力系統(tǒng)、或者動(dòng)力傳遞系統(tǒng)、行走系統(tǒng)出現(xiàn)故障,會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、行進(jìn)速度不穩(wěn)定現(xiàn)象。

(3)操作不當(dāng):冷再生機(jī)銑刨范圍均應(yīng)布上水泥,如果冷再生機(jī)超出水泥布置范圍,將由于銑刨面積增大而降低水泥劑量。

2.2 含水量

含水量直接影響冷再生基層的壓實(shí)度和基層強(qiáng)度。含水量大壓實(shí)中易產(chǎn)生翻漿,且由于水分占有空間而降低基層強(qiáng)度;含水量低,不易壓實(shí),會(huì)由于孔隙率增大而減弱基層強(qiáng)度。

2.3 拌和均勻程度不穩(wěn)定

冷再生基層試驗(yàn)段取芯試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),冷再生基層上層18cm內(nèi)強(qiáng)度較高,18cm～21cm的強(qiáng)度較低,最下層的2cm～3cm近乎為松散層。經(jīng)過(guò)分析,出現(xiàn)這種現(xiàn)象的根本原因是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速低引起。或者是行走速度過(guò)快引起的。

(1)冷再生機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速:轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速過(guò)低,下層散科不易打出底層,會(huì)出現(xiàn)無(wú)強(qiáng)度松散層。產(chǎn)生原因有:遇到難以破碎的混凝土修補(bǔ)基層;動(dòng)力不足;刀頭磨鈍;水車阻力加大等。

(2)冷再生機(jī)行進(jìn)速度:行進(jìn)速度過(guò)快,單位面積內(nèi)被刀頭擊打次數(shù)減少,同樣出現(xiàn)拌合不勻現(xiàn)象。

(3)舊路路面結(jié)構(gòu)變化:舊路路面結(jié)構(gòu)發(fā)生變化(如挖補(bǔ)坑槽采用水泥混凝士修補(bǔ)基層,其強(qiáng)度和二灰碎石強(qiáng)度存在差異),以致冷再生機(jī)行速和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速均受到影響。

2.4 基層壓實(shí)度

集料密實(shí)程度(即壓實(shí)度)決定集料間的距離大小,對(duì)強(qiáng)度影響甚大。壓實(shí)度愈高強(qiáng)度就愈強(qiáng);但是如果超壓,會(huì)使碎石破碎而降低強(qiáng)度。所以,冷再生基層壓實(shí)要控制在一定范圍之內(nèi),在確保壓實(shí)度的同時(shí),不能超壓。

2.5 作業(yè)時(shí)間

施工機(jī)械、或者施工人員不匹配,往往出現(xiàn)冷再生機(jī)銑刨的散料無(wú)法在有效的時(shí)間內(nèi)完成全部作業(yè),當(dāng)超過(guò)允許時(shí)間后(有效時(shí)間根據(jù)水泥質(zhì)量通過(guò)強(qiáng)度試驗(yàn)確定,本工程施工有效時(shí)間為4h),水泥將失去部分作用而影響基層強(qiáng)度。

2.6 灑水養(yǎng)生

冷再生基層初期養(yǎng)護(hù)非常重要,其強(qiáng)度的形成取決于初期的灑水養(yǎng)護(hù),如果出現(xiàn)干燥現(xiàn)象,將使冷再生基層強(qiáng)度受到損失。

2.7 初養(yǎng)期間行車管制

冷再生基層初養(yǎng)期間遭到行車碾壓,會(huì)由于基層強(qiáng)度未形成而遭到損害,我們通過(guò)對(duì)同一斷面行車碾壓與否進(jìn)行強(qiáng)度檢測(cè)試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)遭行車碾壓位置的強(qiáng)度與未被碾壓的強(qiáng)度相差1.2 MPa。

3 強(qiáng)度控制

強(qiáng)度控制[2]應(yīng)僅針對(duì)混合料7d浸水無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度,還要通過(guò)對(duì)混合料的強(qiáng)度控制、施工工藝質(zhì)量控制、初期養(yǎng)護(hù)質(zhì)量等的控制,確保冷再生基層強(qiáng)度的目的。

3.1 確定水泥劑量

冷再生基層水泥劑量是決定基層強(qiáng)度的前提條件。根據(jù)設(shè)計(jì)強(qiáng)度3.4MPa,將銑刨舊路的散料進(jìn)行篩分(經(jīng)篩分符合技術(shù)規(guī)范級(jí)配要求)后,按不同含石量、水泥劑量拌合均勻,做7d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn),取平均強(qiáng)度在318MPa～413MPa的水泥劑量。

3.2 水泥劑量控制

(1)通過(guò)及時(shí)篩分冷再生機(jī)銑刨的散料,預(yù)測(cè)前邊施工路段的含石量,和其對(duì)應(yīng)的最大干密度,從而計(jì)算單位面積內(nèi)的水泥用量多少。

(2)根據(jù)計(jì)算的單位面積的水泥用量,反算每袋水泥攤鋪面積,進(jìn)而根據(jù)銑刨寬度計(jì)算方格網(wǎng)的縱向長(zhǎng)度。并嚴(yán)格按照計(jì)算長(zhǎng)寬尺寸劃線,打方格網(wǎng)。

(3)為保證攤鋪水泥均勻,采用漏推板進(jìn)行水泥攤鋪刮平,確保攤鋪面內(nèi)水泥均勻。

(4)發(fā)現(xiàn)爛袋或袋裝水泥量不足,應(yīng)及時(shí)集中起來(lái),待采用磅秤補(bǔ)足50kg后再布設(shè)使用。

(5)隨時(shí)進(jìn)行冷再生機(jī)銑刨深度檢查,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,立即指揮駕駛員進(jìn)行糾正。

3.3 冷再生機(jī)工作質(zhì)量控制

(1)冷再生機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速應(yīng)保持190n/min～200n/min。

(2)行進(jìn)速度保持:曲線4m/min,直線6m/min。

(3)選對(duì)刀頭:針對(duì)不同的舊路材料,選用合適的銑刨刀頭,確保正常轉(zhuǎn)速,促使散料拌合均勻。

(4)及時(shí)更換刀頭:刀頭磨鈍會(huì)增加轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)阻力,減低轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。建議每工作日進(jìn)行一次刀頭檢修、更換。如果冷再生較深,則應(yīng)根據(jù)需要提前進(jìn)行刀頭更換。

(5)專人指揮冷再生機(jī):冷再生機(jī)機(jī)艙較高,行駛視線不良,必須安排專人進(jìn)行行駛方向指揮,確保冷再生機(jī)銑刨范圍內(nèi)水泥量充足。

3.4 含水量控制

冷再生機(jī)銑刨加水量與舊路含水量、施工氣溫及銑刨深度等因素有關(guān),其以每m2銑刨面加水量為控制依據(jù)。每m2加水量計(jì)算公式如下:

式中,g為lm2加水重量(kg);w0為最佳含水量(%);w為舊路散料含水量(%);dmax為該段含石量對(duì)應(yīng)的最大干密度(kg/m3);h為冷再生基層厚度(m);Kt為施工氣溫調(diào)整系數(shù)(1.0～.02)。

(1)冷再生機(jī)的拌合加水量控制:冷再生機(jī)加水以lm2加水量為準(zhǔn)由電腦控制。銑刨轉(zhuǎn)子艙內(nèi)共設(shè)8個(gè)開(kāi)關(guān)控制16個(gè)噴頭,銑刨重疊部分可以關(guān)掉供水開(kāi)關(guān)停止噴水。(因轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速極高,散料被打拋撒近乎在一個(gè)豎直面,其他噴頭的加水對(duì)銑刨重疊而關(guān)掉供水開(kāi)關(guān)部位影響不大。)

(2)壓實(shí)、整型作業(yè)中的含水量控制:冷再生機(jī)銑刨結(jié)束,應(yīng)立即進(jìn)行穩(wěn)壓、初壓,特別注意整型環(huán)節(jié),不能時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。整型完畢,立即進(jìn)行復(fù)壓、終壓;終壓發(fā)現(xiàn)表面干燥時(shí),可適當(dāng)灑水保濕。

3.5 壓實(shí)技術(shù)控制

冷再生基層壓實(shí)采用振動(dòng)羊腳碾與振動(dòng)鋼輪配合,盡量選用重量大、能量高的壓路機(jī),以減少碾壓次數(shù)。振動(dòng)羊腳碾選用20t以下,先壓下層。整型后,選用20t以上振動(dòng)鋼輪補(bǔ)壓上層,以免表層過(guò)壓破碎。

(1)穩(wěn)壓:振動(dòng)羊腳碾穩(wěn)壓兩遍,行駛路線直進(jìn)端出,不許急轉(zhuǎn)向、掉頭,行進(jìn)速度控制在2km/h內(nèi)。

(2)初壓:振動(dòng)羊腳碾振動(dòng)碾壓四遍,行駛路線直進(jìn)端出,不許急轉(zhuǎn)向、掉頭,行進(jìn)速度,第一、二遍1.5 km/h;第三、四遍2km/h;振動(dòng)頻率28Hz,振幅118mm;碾壓結(jié)束,立即進(jìn)行平地機(jī)整型。

(3)復(fù)壓:振動(dòng)鋼輪壓路機(jī)穩(wěn)壓兩遍,振動(dòng)碾壓四遍,行駛路線直進(jìn)端出,不許急轉(zhuǎn)向、掉頭,行進(jìn)速度,第一、二遍1.5 km/h;第二、四遍2km/h;振動(dòng)頻率30Hz,振幅1.5mm。

(4)終壓:復(fù)壓碾壓結(jié)束,立即用膠輪壓路機(jī)(20t以上)進(jìn)行終壓。終壓5遍,速度由慢到快,一般控制在2km/ h～5 km/h之間。

3.6 作業(yè)時(shí)間控制

根據(jù)水泥的初凝時(shí)間、終凝時(shí)間嚴(yán)格控制施工作業(yè)時(shí)間,選用早強(qiáng)水泥時(shí),一般要求3h內(nèi)完成全部作業(yè),不能超過(guò)4h;選用普通緩凝水泥時(shí)一般要在4h內(nèi)完成全部作業(yè),不能超過(guò)6h。本工程選用岐山“天柱牌”32.5級(jí)普通硅酸鹽水泥;施工延時(shí)時(shí)間的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)報(bào)告見(jiàn)表3。

3.7 灑水養(yǎng)生

初期養(yǎng)護(hù)以提高水泥膠砂強(qiáng)度為主要目的,必須經(jīng)常性保持基層表面處于潮濕狀態(tài),不得出現(xiàn)局部缺水干燥現(xiàn)象,以確?；鶎诱w強(qiáng)度穩(wěn)定增長(zhǎng)。

表3 5%水泥劑量無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度延時(shí)試驗(yàn)報(bào)告

3.8 交通管制

除搞好網(wǎng)絡(luò)、電視、廣播宣傳外,還必須增設(shè)交通管制人員、設(shè)施,并設(shè)置一些必要的圍擋設(shè)備,阻擋重型車輛進(jìn)入養(yǎng)護(hù)期內(nèi)的冷再生基層范圍。

4 工程效果

通過(guò)2年的冷再生基層施工,取得了比較成熟的施工方法和管理經(jīng)驗(yàn),從2年的驗(yàn)收成果看出,施工質(zhì)量可靠。冷再生基層驗(yàn)收成果見(jiàn)表4。

表4 冷再生基層驗(yàn)收成果表

5 結(jié)語(yǔ)

以下強(qiáng)度控制的每個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)偏差均影響冷再生基層質(zhì)量,特別是山區(qū)三級(jí)公路平面線形技術(shù)指標(biāo)偏低,交通流量較大,加上我們公路行業(yè)服務(wù)意識(shí)的加強(qiáng),很難控制行車、特別是超長(zhǎng)重車不碾壓冷再生基層,所以要特別注意。交通管制是強(qiáng)度控制最后、最主要、也是最難的環(huán)節(jié)。

[1] J TJ034—2000.公路路而基層施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2] J TGF41—2008.公路瀝青路而冉生技術(shù)規(guī)范[S].

責(zé)任編輯:文 月

U416126

A

167128275(2010)0520117203

2010203229

范昌才(19652),男,安徽巢湖人,安徽省巢湖市路橋公司工程師。研究方向:路橋工程技術(shù)。