崔院生
(邢臺(tái)路橋建設(shè)總公司,河北 邢臺(tái) 054001)
國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展導(dǎo)致交通量和車(chē)輛運(yùn)載量的日益增大,相對(duì)應(yīng)地公路路面的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)也在提高或改進(jìn)。水泥穩(wěn)定碎石作為一項(xiàng)成熟的技術(shù)被廣泛用于高等級(jí)公路基層,成為路面結(jié)構(gòu)的主要承載層,石料在其中起骨架作用,依靠石料間的嵌擠鎖結(jié)形成強(qiáng)度。隨著公路工程的蓬勃發(fā)展,對(duì)石料原材的需求量與日俱增,可開(kāi)山石料越來(lái)越少,炸藥也屬于管制物品,這在一定程度上遏制了公路產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展。破碎礫石是以天然河道中水流沖刷堆積形成的卵石為原料,根據(jù)需要的規(guī)格破碎加工而成。
《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ 034—2000)中3.2.2規(guī)定,對(duì)于高速公路和一級(jí)公路,水泥穩(wěn)定土所用的粗粒土和中粒土應(yīng)滿(mǎn)足如下要求:水泥穩(wěn)定土用作基層時(shí),單個(gè)顆粒的最大粒徑不應(yīng)超過(guò)31.5mm。水泥穩(wěn)定土的顆粒組成應(yīng)符合表1要求。
表1 用作基層的水泥穩(wěn)定土顆粒組成范圍
該規(guī)范3.2.4規(guī)定水泥穩(wěn)定土用作高速公路或一級(jí)公路基層時(shí),混合料中碎石或礫石的壓碎值應(yīng)不大于30%。
由于破碎礫石是按規(guī)格生產(chǎn)成10~20mm、10~30mm、05~10mm等的成品石料。在邢汾高速連接線上通過(guò)對(duì)破碎石料進(jìn)行級(jí)配篩分,結(jié)果為:10~30 mm的破碎礫石占50%,05~10mm破碎礫石占25%,河砂占25%組成的混合料的顆粒組成范圍見(jiàn)表2。
表2 邢汾高速連接線水泥穩(wěn)定破碎礫石的顆粒組成范圍
從表2對(duì)比中可以看出,本合成級(jí)配符合設(shè)計(jì)圖紙要求,與施工規(guī)范要求接近,略偏粗,屬于骨架密實(shí)性結(jié)構(gòu)。
通過(guò)在邢汾高速連接線工程中進(jìn)行的原材料檢測(cè),10~30mm破碎礫石的一組壓碎值為:22.4%、22.7%、22.6%,平均值為22.6%;05~10mm破碎礫石的1組壓碎值為:22.7%、22.8%、22.8%,平均值為22.8%。兩種石料完全滿(mǎn)足施工技術(shù)規(guī)范和設(shè)計(jì)圖紙要求。
實(shí)驗(yàn)室通過(guò)對(duì)水泥、破碎礫石、砂等原材料進(jìn)行試驗(yàn),做出配合比設(shè)計(jì),確定水泥用量和擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。
根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的要求,對(duì)石料進(jìn)行篩分,其石料級(jí)配為10~30 mm的破碎礫石占50%,05~10mm破碎礫石占25%,河砂占25%,然后對(duì)其混合料按不同水泥劑量的配比進(jìn)行擊實(shí)及無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn),各種混合料的最大干密度及最佳含水率試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。
表3 邢汾高速連接線水泥穩(wěn)定破碎礫石的最大干密度及最佳含水率
按不同水泥劑量對(duì)應(yīng)的最佳含水率和最大干密度制備試件,在規(guī)定條件下濕養(yǎng)生6d,浸水24h后按《公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。
表4 邢汾高速連接線水泥穩(wěn)定破碎礫石配合比設(shè)計(jì)的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果
根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,結(jié)合經(jīng)濟(jì)指數(shù),最終采用6∶100為施工配合比。
水泥穩(wěn)定破碎礫石采用拌合站集中拌合,攤鋪機(jī)鋪筑成型,作業(yè)方式和水泥穩(wěn)定碎石一樣,控制最佳含水量,勻速攤鋪,及時(shí)碾壓,按要求進(jìn)行透水土工布覆蓋加灑水養(yǎng)生。結(jié)構(gòu)成型后表面平整密實(shí),無(wú)坑洼和明顯離析現(xiàn)象(見(jiàn)圖1)。
圖1 水泥穩(wěn)定破碎礫石基層
按照《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ 034—2000)要求,用于高速公路和一級(jí)公路的水泥穩(wěn)定基層的抗壓強(qiáng)度為3~5MPa。邢汾高速連接線中的水泥穩(wěn)定破碎礫石基層試驗(yàn)段測(cè)定強(qiáng)度見(jiàn)表5。
表5 邢汾高速連接線水泥穩(wěn)定破碎礫石基層試驗(yàn)段的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度
由表5可得:平均值大于等于Rd/(1-Za×Cv),強(qiáng)度滿(mǎn)足規(guī)范要求。
由于礫石形成的特殊性,在高等級(jí)公路中使用水泥穩(wěn)定破碎礫石,需注意以下幾點(diǎn):
a)對(duì)最初的礫石原材要進(jìn)行初步篩選,將一些草根、有機(jī)物及垃圾清除,保證破碎石料的潔凈;
b)破碎過(guò)程進(jìn)行嚴(yán)格控制,對(duì)一些針片狀過(guò)多和小卵形礫石有必要進(jìn)行二次破碎,保證石料的質(zhì)量和規(guī)格;
c)使用時(shí)將10~30mm上料斗方孔篩稍微加密,避免圓形超粒徑石料進(jìn)入拌缸影響混合料級(jí)配,也保護(hù)拌缸葉片不會(huì)被超粒徑石料損壞。
破碎礫石是以天然河道中水流沖刷形成的卵石為原料,按照規(guī)格進(jìn)行加工破碎而成。我國(guó)北方地區(qū)的河流大多為季節(jié)性河流,盛產(chǎn)卵石,就地取材既能疏通河道,應(yīng)對(duì)天災(zāi),又避免開(kāi)山破壞生態(tài)環(huán)境,造福百姓。這種材料不受爆破用品管制影響,能夠保證石料生產(chǎn)供應(yīng)的連續(xù)性,對(duì)保證工程工期起到?jīng)Q定性的作用。另外,相關(guān)生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單,人員機(jī)械投資較少,生產(chǎn)成本比開(kāi)山青石料降低1/3。以現(xiàn)階段公路工程快速推進(jìn)的勁頭,石料供應(yīng)市場(chǎng)會(huì)更加緊張,工程進(jìn)展會(huì)面臨更嚴(yán)峻的工期考驗(yàn),而破碎礫石應(yīng)運(yùn)而生,在一定程度上可以緩解生產(chǎn)壓力,在不久的未來(lái)必將成為工程建設(shè)的一大主要材料。
[1]JTJ 034—2000,公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范[S].
[2]JTG E51—2009,公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程[S].