田 正 旺

(山西省晉中路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西 晉中 030600)

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水泥穩(wěn)定碎石基層的配合比設(shè)計(jì)和施工控制

田 正 旺

(山西省晉中路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西 晉中 030600)

針對(duì)水泥穩(wěn)定碎石基層施工中存在的問題，探討了混合料配合比的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，并從混合料拌和、運(yùn)輸、攤鋪、碾壓、養(yǎng)生等方面，提出了施工的質(zhì)控措施，以確保水泥穩(wěn)定碎石基層施工質(zhì)量。

水泥穩(wěn)定碎石，基層，混合料，配合比設(shè)計(jì)

0 引言

近年來，我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，特別是高速公路建設(shè)，取得了世界矚目的成就，對(duì)推動(dòng)國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展起到了基礎(chǔ)作用。在我國公路建設(shè)中，為適應(yīng)大交通量和重軸載的特點(diǎn)，主要是以半剛性材料作為路面修筑的基層和底基層。

水泥穩(wěn)定碎石基層是我國最重要的一種路面基層結(jié)構(gòu)，以水泥為膠結(jié)材料，具有強(qiáng)度高、耐沖刷、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，非常適合現(xiàn)代重型交通的要求。但是很多投入使用后的半剛性基層路面并不是都獲得了預(yù)期效果，表現(xiàn)為收縮裂縫導(dǎo)致水滲入后出現(xiàn)的唧漿，以及出現(xiàn)的很多結(jié)構(gòu)性破壞現(xiàn)象。

基層是路面最主要的承重層，基層質(zhì)量對(duì)整個(gè)路面強(qiáng)度、使用質(zhì)量和使用壽命都有十分重要的影響。因此，從配合比設(shè)計(jì)和施工兩個(gè)方面進(jìn)行質(zhì)量控制，確保水穩(wěn)基層良好的使用性能。

1 水泥穩(wěn)定碎石基層存在的問題

在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法下，我國的水穩(wěn)基層室內(nèi)成型方式通過重型擊實(shí)試驗(yàn)進(jìn)行，而施工中采用的是振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)的方式。水泥穩(wěn)定碎石基層的室內(nèi)成型方式與現(xiàn)場(chǎng)碾壓方式并不匹配。試驗(yàn)得出的最大干密度太小，與實(shí)際差別較大。

在水穩(wěn)基層施工中，由于這兩者的不匹配，導(dǎo)致施工出現(xiàn)了壓實(shí)度超百和路面裂縫多的問題。1)壓實(shí)度超百。在工程驗(yàn)收中，壓實(shí)度超百是不允許的。這就導(dǎo)致施工單位為通過驗(yàn)收而普遍采用減少碾壓遍數(shù)的方法來降低路面壓實(shí)度。2)路面裂縫多。在水穩(wěn)碎石基層設(shè)計(jì)中，水泥劑量是影響路面裂縫的一個(gè)關(guān)鍵因素。在施工中，實(shí)驗(yàn)室中采用的試件成型方式與施工現(xiàn)場(chǎng)的碾壓方式不同。同時(shí)，施工單位采用減少壓實(shí)遍數(shù)的方式來避免壓實(shí)度超百，這會(huì)使得成型后的路面強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。為確保設(shè)計(jì)要求，就采用加大水泥劑量的方式來增加路面強(qiáng)度，這就直接導(dǎo)致了路面裂縫的嚴(yán)重性。

在混合料設(shè)計(jì)中，室內(nèi)試驗(yàn)要準(zhǔn)確、有效的預(yù)測(cè)與控制現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量，最大限度的保證室內(nèi)試件的成型與施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際碾壓相匹配，使兩者之間的應(yīng)用效果具有可比性。因此，采用振動(dòng)成型法提高基層的抗裂性能是確?；鶎淤|(zhì)量的一種有效途徑。

2 混合料配合比設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 原材料

水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)層對(duì)原材料要求較高。其中，最主要的有碎石和水泥兩種材料。

1)碎石。最好是石灰?guī)r碎石，上下基層單個(gè)顆粒的最大粒徑均不超過31.5 mm(方孔篩)。否則，粒徑過大，容易對(duì)拌和站、攤鋪機(jī)損害越大，混合料容易離析。采用4種～6種規(guī)格料配制，不得使用0 mm～30 mm或0 mm～20 mm的級(jí)配碎石料。壓碎值不大于30%，0.075 mm以下顆粒含量不大于5%。有機(jī)質(zhì)含量不超過2%，硫酸鹽不應(yīng)超過0.25%。

2)水泥。水泥作為水穩(wěn)基層唯一的穩(wěn)定劑，其質(zhì)量對(duì)確保基層質(zhì)量十分重要。在選擇水泥時(shí)，可選用普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥和火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥。當(dāng)采用散裝水泥時(shí)，其標(biāo)號(hào)應(yīng)為32.5或42.5。選擇采用的水泥各項(xiàng)指標(biāo)應(yīng)符合規(guī)范要求，不得使用快硬、早強(qiáng)水泥以及受潮結(jié)塊變質(zhì)的水泥。

在材料儲(chǔ)備上，各規(guī)格材料應(yīng)整齊堆放，之間設(shè)置隔墻。細(xì)料應(yīng)在已硬化的場(chǎng)地上采用罩棚或苫蓋措施，防止雨淋。水泥存放場(chǎng)地應(yīng)有防潮措施，確保其不被污染、雨淋或受潮。場(chǎng)地內(nèi)無不合格材料，無多余或雜亂無章的堆積物。

2.2 混合料的設(shè)計(jì)

采用振動(dòng)成型方法可最大限度模擬半剛性基層路面的實(shí)際成型過程。混合料設(shè)計(jì)主要包括原材料質(zhì)檢、級(jí)配設(shè)計(jì)，水泥劑量和最佳含水量確定等。

1)級(jí)配設(shè)計(jì)。大量的工程實(shí)踐表明，規(guī)范確定的級(jí)配范圍較寬，在滿足強(qiáng)度要求的前提下，采用不同級(jí)配混合料的抗裂性能卻有著較大的差別。研究表明，在以下水穩(wěn)碎石混合料級(jí)配表中，選擇使用接近規(guī)范中值及規(guī)范下限兩種級(jí)配時(shí)，混合料則具有足夠的強(qiáng)度和較好的抗收縮性(見表1)。

表1 水穩(wěn)碎石混合料級(jí)配表

2)確定最佳含水量和最大干密度。按設(shè)計(jì)要求，應(yīng)分別按不同的集料比例配料4份～5份。一般是從3%，4%，5%，6%，7%的水泥劑量中，選擇3個(gè)～5個(gè)進(jìn)行試件制備，從而不同水泥劑量下的最大干密度和最佳含水量通過振動(dòng)擊實(shí)和重型擊實(shí)試驗(yàn)可有效確定。在振動(dòng)壓實(shí)試驗(yàn)中，選擇采用3個(gè)及3個(gè)以上不同的水泥劑量來進(jìn)行混合料制作。

3)無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。按照規(guī)定的壓實(shí)度要求，不同水泥劑量下的試件干密度可分別通過計(jì)算得出。使用振動(dòng)成型法和靜壓法按采用的最佳含水量和干密度分別進(jìn)行試件制備。在規(guī)定的養(yǎng)護(hù)條件下，將制作好的試件保濕養(yǎng)生6 d，再浸水24 h后進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。

4)確定配合比。在公路工程中，一般按照底基層壓實(shí)度97%、基層壓實(shí)度98%的要求，結(jié)合不同水泥劑量下試件的干密度及無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果等數(shù)據(jù)并進(jìn)行計(jì)算，通過減少水泥用量來優(yōu)化級(jí)配，最后合理確定工程中的標(biāo)準(zhǔn)配合比。

3 施工工藝控制

在施工前，下承層表面應(yīng)平整、堅(jiān)實(shí)，滿足設(shè)計(jì)的指標(biāo)要求，具有合適的路拱。對(duì)松散和軟弱地點(diǎn)進(jìn)行處治后滿足設(shè)計(jì)要求。在正式施工前，確保下承層表面濕潤，并用土培好路肩。

3.1 拌和

采用集中廠拌連續(xù)生產(chǎn)的方式進(jìn)行，見圖1。

在拌和前，專人對(duì)集料含水量進(jìn)行檢查，確定混合料用水量，考慮氣溫、風(fēng)力和空氣濕度等因素綜合確定具體加水量。

開始拌和后，操作手密切關(guān)注混合料顏色、級(jí)配，以確?；旌狭习韬唾|(zhì)量，保證出料均勻一致，防止粗細(xì)粒料離析。

拌和過程中，應(yīng)嚴(yán)格落實(shí)抽檢制度，定時(shí)抽取試樣，對(duì)其級(jí)配、含水量及水泥劑量等指標(biāo)進(jìn)行檢查。對(duì)發(fā)現(xiàn)的異常情況立即停止拌和，并查找原因，采取有效的處理措施后再繼續(xù)拌和。

3.2 運(yùn)輸

應(yīng)采用較大噸位自卸汽車進(jìn)行運(yùn)輸，車廂應(yīng)清理干凈，不得有積水積聚。

接料時(shí)，應(yīng)采用前、后、中的方式移動(dòng)裝料(見圖2)，以減少粗細(xì)集料的離析。裝料高度不允許超過原車廂板50 cm。

運(yùn)輸途中，為減少水分流失，車廂應(yīng)有覆蓋措施。行駛過程中，車速應(yīng)控制在30 km/h以內(nèi)，以減少對(duì)下承層的破壞。

3.3 攤鋪

運(yùn)料車進(jìn)場(chǎng)后，應(yīng)專人進(jìn)行指揮其在攤鋪機(jī)前10 cm～30 cm處停車，掛空擋靠攤鋪機(jī)推動(dòng)前進(jìn)卸料。

兩臺(tái)攤鋪機(jī)梯隊(duì)攤鋪，兩機(jī)前后相距10 m～20 m。在攤鋪過程中，為確保不發(fā)生離析現(xiàn)象，應(yīng)保持螺旋布料器全范圍內(nèi)混合料的分布均勻。

攤鋪機(jī)應(yīng)勻速前進(jìn)，連續(xù)進(jìn)行攤鋪。在攤鋪?zhàn)鳂I(yè)中，不得無故停頓和間斷。

設(shè)專人對(duì)攤鋪完成的混合料中存在的離析集料進(jìn)行清除，并用新拌混合料找補(bǔ)，避免出現(xiàn)局部松散，強(qiáng)度不足等現(xiàn)象。

每一施工段應(yīng)取回水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石集料，壓制試件，測(cè)定無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，確保每一施工段質(zhì)量合格。

3.4 碾壓

每臺(tái)攤鋪機(jī)后面至少配備膠輪壓路機(jī)(30 t)1臺(tái)、振動(dòng)壓路機(jī)(20 t以上)2臺(tái)，3臺(tái)壓路機(jī)跟進(jìn)碾壓。

碾壓順序一般為：穩(wěn)壓(1遍～2遍，以壓實(shí)度達(dá)到90%為宜)→輕型振動(dòng)碾壓(2遍～3遍)→重型振動(dòng)碾壓(2遍～3遍)→收光(壓至無輪跡)。

穩(wěn)壓時(shí)，壓路機(jī)應(yīng)緊跟攤鋪機(jī)，一次碾壓長度一般為50 m～80 m。膠輪壓路機(jī)穩(wěn)壓時(shí)，驅(qū)動(dòng)輪面向攤鋪機(jī)。為有效減少混合料出現(xiàn)的推移，壓路機(jī)應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)路線行進(jìn)，不得無故突然改變方向。

碾壓時(shí)，壓路機(jī)應(yīng)以慢而均勻的速度碾壓，碾壓順序由較低側(cè)向較高側(cè)逐輪碾壓，每道碾壓與上道碾壓重疊不小于1/3輪寬，壓完全幅(或半幅)為1遍。

為避免對(duì)水穩(wěn)基層表面的破壞，對(duì)于壓路機(jī)在已完工或正在作業(yè)路段上進(jìn)行的調(diào)頭或急剎車應(yīng)嚴(yán)格禁止。

3.5 橫向接縫設(shè)置

在攤鋪?zhàn)鳂I(yè)過程中，如因天氣等原因?qū)е虏坏貌恢袛鄶備伒臅r(shí)間達(dá)到2 h及以上時(shí)，則應(yīng)設(shè)置橫向接縫。當(dāng)今日收工后，在第2天開工時(shí)的接頭斷面處也應(yīng)設(shè)置橫向接縫。

3.6 養(yǎng)生

封閉交通，人工覆蓋土工布，使用灑水車灑水養(yǎng)生。養(yǎng)生期為7 d，養(yǎng)生結(jié)束后，應(yīng)將覆蓋物清除干凈。

在整個(gè)養(yǎng)生期間，應(yīng)確保水穩(wěn)基層表面濕潤。灑水車的噴頭要用噴霧式，不得用高壓式噴管，以免破壞上基層結(jié)構(gòu)。應(yīng)根據(jù)氣候條件合理確定每日的灑水次數(shù)。

4 結(jié)語

水泥穩(wěn)定碎石基層具有較高的強(qiáng)度，且穩(wěn)定性好，工程造價(jià)也低。同時(shí)施工方便快速，在我國得到了廣泛應(yīng)用。通過采用振動(dòng)成型技術(shù)，最大限度的模擬施工現(xiàn)場(chǎng)碾壓情況，保證基層的穩(wěn)定性和抗裂性，確保路面功能的有效發(fā)揮。

在水穩(wěn)基層施工中，把好原材料進(jìn)料關(guān)，是確保工程質(zhì)量的基礎(chǔ)。合理進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，最大限度確保試驗(yàn)成型和施工現(xiàn)場(chǎng)成型的一致性。堅(jiān)持做好施工關(guān)鍵點(diǎn)質(zhì)量控制，確保施工質(zhì)量。在公路基層施工進(jìn)行水穩(wěn)碎石基層的推廣和應(yīng)用，可有效節(jié)約工程成本、縮短項(xiàng)目工期，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

[1] 馬志遠(yuǎn).淺談水泥穩(wěn)定碎石基層試驗(yàn)段施工技術(shù)要點(diǎn)[J].工程技術(shù)(引文版)，2015(3)：5-6.

[2] 錢 進(jìn)，王 冠.水泥穩(wěn)定碎石基層施工的質(zhì)量控制要點(diǎn)[J].華東公路，2001(4)：10-11.

[3] 田昆侖.水泥穩(wěn)定碎石施工質(zhì)量控制[Z].京秦高速公路遷西支線工程LM-2標(biāo)，2011.

The mix proportion design and construction control of cement stabilized macadam base

Tian Zhengwang

(ShanxiJinzhongRoadandBridgeConstructionGroupLimitedCompany,Jinzhong030600,China)

According to the existing problems in cement stabilized macadam base construction,this paper discussed the design key points of mixture mix proportion design,and from the mixture mixing,transportation,paving,rolling,curing and other aspects,put forward the construction quality control measures,ensured the construction quality of cement stabilized macadam base.

cement stabilized macadam,base,mixture,mix proportion design

2015-10-12

田正旺(1975- )，男，高級(jí)工程師

1009-6825(2015)36-0135-02

U416.214 < class="emphasis_bold">文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

A