黃梅玉

(泉州市交通建設(shè)工程試驗(yàn)檢測有限公司，福建 泉州　362000)

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道路工程

水泥穩(wěn)定碎石基層配合比設(shè)計(jì)及質(zhì)量檢測技術(shù)要點(diǎn)

黃梅玉

(泉州市交通建設(shè)工程試驗(yàn)檢測有限公司，福建 泉州362000)

摘要：水泥穩(wěn)定碎石基層的配合比設(shè)計(jì)直接影響到高速公路工程的質(zhì)量與性能。因此，把握好配合比設(shè)計(jì)的技術(shù)要點(diǎn)，對其進(jìn)行質(zhì)量檢測是水泥穩(wěn)定碎石基層建設(shè)的重點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：水泥穩(wěn)定基層；配合比設(shè)計(jì)；質(zhì)量控制；檢測技術(shù)要點(diǎn)

0前言

本文以泉州灣跨海大橋工程的基層施工為例。泉州灣跨海大橋工程項(xiàng)目路線全長26.7 km，其中跨海大橋長12.455 km，主橋橋型為雙塔分幅鋼混凝土組合箱梁斜拉橋，跨徑布置為(70+130+400+130+70)m=800 m，其它主要是節(jié)段拼裝預(yù)制箱梁和現(xiàn)澆箱梁。匝道路面結(jié)構(gòu)為：上面層4.5 cm中粒式改性瀝青混凝土上面層(AC-16C)+5.5 cm中粒式改性瀝青混凝土下面層(AC-20C)+10 cm粗粒式ATB-25型瀝青碎石+16 cm級(jí)配碎石+瀝青表處下封層+20 cm水泥穩(wěn)定碎石基層。該路面是以良好的粗細(xì)級(jí)配集料和較低的水泥用量通過加水共同拌和形成的混合料，經(jīng)振動(dòng)壓路機(jī)、輪胎式壓路機(jī)等機(jī)械壓密而形成的。

1水泥穩(wěn)定碎石基層的配合比設(shè)計(jì)

混合料的組成設(shè)計(jì)按設(shè)計(jì)要求，選擇技術(shù)經(jīng)技合理的混合料類型和配合比，根據(jù)公路等級(jí)、交通荷載等級(jí)、結(jié)構(gòu)形式、材料類型等因素確定材料的技術(shù)要求；無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料組成設(shè)計(jì)應(yīng)包括原材檢驗(yàn)、混合料的目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)、生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)和施工參數(shù)確定四部分。

無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料組成設(shè)計(jì)流程見圖1。

圖1　無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料組成設(shè)計(jì)流程圖

2配合比設(shè)計(jì)要求

2.1原材料

(1)水泥：水泥選用三種水泥分別進(jìn)行檢測，最終確定華潤水泥(龍巖曹溪)有限公司華潤水泥牌生產(chǎn)的 P·C 32.5R水泥。見表1。

表1　水泥指數(shù)

根據(jù)JTG/T F20-2015《公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則》的規(guī)定要求，水泥必須采用初凝時(shí)間3 h以上，終凝時(shí)間在6 h以上，不得采用快硬早強(qiáng)的水泥。由于漳平紅獅牌初凝時(shí)間達(dá)不到要求，根據(jù)規(guī)范添加緩凝劑，從混合料的經(jīng)濟(jì)性能考慮使用緩凝劑將大大提高成本；而永春雄燕牌則是終凝時(shí)間達(dá)不到要求，這將給縮短施工延遲時(shí)間，影響施工流程。龍巖華潤牌無論初終凝皆達(dá)到規(guī)范要求，且強(qiáng)度滿足要求，因此，最終選用。

(2)集料的選用

一般來說，花崗巖的壓碎值較大，玄武巖類、石灰?guī)r類的壓碎值比較小。如采用石灰?guī)r類壓碎指標(biāo)要求花崗巖，根據(jù)我們沿海地區(qū)所處的特殊的地理環(huán)境所產(chǎn)的石子，一些地區(qū)很難找到合適的建筑材料，不利于就地取材，相反如采用花崗巖的壓碎指標(biāo)，則放寬了原材料的技術(shù)要求，不利于工程的質(zhì)量控制。因此，對高速公路和一級(jí)公路極重、特重交通荷載等級(jí)下用于被穩(wěn)定材料的粗集料壓碎值提出了兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)以上原則是，工地采購了兩個(gè)料場的石料進(jìn)行試驗(yàn)指標(biāo)對比，結(jié)果如表2。

表2　原材料試驗(yàn)檢測結(jié)果

根據(jù)試驗(yàn)，兩種碎石均符合高速公路重、中、輕交通的要求，從就近取材，混合料的經(jīng)濟(jì)性能的方面考慮，花崗巖比玄武巖每方料便宜10元錢，且離施工現(xiàn)在較近。因此選用霞美碎石場生產(chǎn)的材料。

細(xì)集料經(jīng)試驗(yàn)符合JTG /T F20-2015規(guī)定要求，選用霞美碎石場生產(chǎn)的石屑。級(jí)配、塑性指數(shù)均符合規(guī)范要求。

碎石及石屑的摻配經(jīng)試驗(yàn)符合JTG /T F20-2015規(guī)定要求：級(jí)配采用四級(jí)配，規(guī)格(4.75～31.5 mm)，其中4.75～9.5 mm碎石占20%， 9.5～19 mm碎石占20%，19～31.5 mm碎石占20%。其中石屑占40% 。(具體組合級(jí)配見圖2)。

(3)采用潔凈的飲用水。

1.2目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)

按照J(rèn)TG /T F20-2015《公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則》里無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料配合比設(shè)計(jì)計(jì)算得到目標(biāo)配合比。分別選擇不少于5個(gè)結(jié)合料劑量，分別確定各劑量條件下混合料的最佳含水率真及最大干密度。以及根據(jù)的最大干密度及最佳含水量按壓實(shí)度要求制成的標(biāo)準(zhǔn)試件，驗(yàn)證不同劑量下混合料的技術(shù)性能。

圖2　水泥穩(wěn)定基層組合級(jí)配曲線圖

通過目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)過程中，選取不同水泥劑量的穩(wěn)定材料進(jìn)行試驗(yàn)，掌握結(jié)合料各水泥劑量對混合料性能的影響，同時(shí)有助于選擇工程中結(jié)合料水泥劑量的合理范圍為下一步生產(chǎn)配合比做參考依據(jù)，經(jīng)試驗(yàn)得出配合比的最佳含水量為4.9%，最大干密度為2.251。得出的擊實(shí)結(jié)果及7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度見表3。

表3　水泥穩(wěn)定碎石底基層目標(biāo)配合比

通過配合比的優(yōu)化設(shè)計(jì)，根據(jù)施工圖紙的要求，水泥穩(wěn)定碎石基層的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度要求為2.0 MPa，取用水泥劑量為3%，最佳含水量為4.9%，最大干密度為2.251。

表4　水泥穩(wěn)定碎石底基層配合比

1.3生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)要求

(1)根據(jù)目標(biāo)配合比確定的各檔材料比例，對拌合設(shè)備進(jìn)行調(diào)試和標(biāo)定，確定合理參數(shù)。

(2)調(diào)試應(yīng)包括料斗稱量精度的標(biāo)定、結(jié)合料劑量的標(biāo)定和拌合加水量控制等內(nèi)容。將目標(biāo)配合比換算成生產(chǎn)配合比做了如下工作。

①繪制不少于5個(gè)點(diǎn)的結(jié)合料劑量標(biāo)定曲線，(見圖3)。

②按各檔材料的比例關(guān)系，設(shè)定相應(yīng)的稱量裝置，調(diào)整各個(gè)料倉的進(jìn)料速度。

圖3　水泥劑量滴定曲線圖

③按設(shè)定好的施工參數(shù)，進(jìn)行試生產(chǎn)，驗(yàn)證生產(chǎn)級(jí)配。

水泥劑量和水量的控制是當(dāng)前水穩(wěn)材料生產(chǎn)過程中質(zhì)量控制的盲點(diǎn)，特別是加水量，因此，正式生產(chǎn)前，需要通過試驗(yàn)，確定水泥劑量和含水率的變化影響曲線，為生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制提供參考。而擊實(shí)試驗(yàn)和7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果將為施工過程中的工程檢驗(yàn)、質(zhì)量控制與評(píng)價(jià)提供參考。

2水泥穩(wěn)定碎石基層的施工控制及質(zhì)量檢測技術(shù)要點(diǎn)

2.1拌和、運(yùn)輸和攤鋪(采用集中廠拌法)

(1)混合料拌和采用500型水穩(wěn)拌和樓拌和。

(2)拌和廠設(shè)在地勢較高的位置，并做好相應(yīng)排水設(shè)施工。

(3)原材料分檔隔倉堆放，并設(shè)有明顯的標(biāo)志。

攤鋪前設(shè)有6輛以上料車等候卸料，減少攤鋪機(jī)待料的情況，以保證攤鋪?zhàn)鳂I(yè)的連續(xù)性?；旌狭闲斗旁O(shè)專人指揮，按預(yù)定路線和位置卸放?；旌狭蠑備伝炷恋臄備伈捎?臺(tái)攤鋪機(jī)+2臺(tái)振動(dòng)壓路機(jī)+1臺(tái)輪胎壓路機(jī)，單幅采用雙機(jī)梯隊(duì)作業(yè)攤鋪，兩臺(tái)攤鋪機(jī)一前一后，相隔約不超過10 m同步向前攤鋪混合料，前后兩臺(tái)攤鋪機(jī)攤鋪重疊300～400 mm，攤鋪機(jī)前宜設(shè)橡膠擋板，后面設(shè)有專人消除離析現(xiàn)場，及時(shí)鏟除局部的離析，并用新料填補(bǔ)。

2.2壓實(shí)

水泥穩(wěn)定材料結(jié)構(gòu)層施工時(shí)，應(yīng)在混合料的最佳含水量或略大于最佳含水量時(shí)立即進(jìn)行碾壓。氣候炎熱干燥時(shí)，碾壓時(shí)的含水率可比最佳含水率真增加0.5%～1.5%。初壓用雙鋼輪壓路機(jī)穩(wěn)壓2～3遍；復(fù)壓用25 t的輪胎壓路機(jī)壓2～3遍;最后用雙鋼輪壓路機(jī)碾壓消除輪跡。初壓、復(fù)壓、終壓作業(yè)密切銜接配合。碾壓過程中應(yīng)該注意的問題有：

(1)碾壓過程中，壓路機(jī)隨意停放，應(yīng)放在碾壓完成的路段。

(2)攤鋪時(shí)，應(yīng)該保持連續(xù)，當(dāng)連續(xù)中段2 h以上時(shí)，應(yīng)設(shè)置橫向接縫，應(yīng)符合下列要求。

①人工將未端混合料整齊，緊靠未端放兩根方木，方木的高度應(yīng)與混合料壓實(shí)厚度相同。

②方木的另一側(cè)用碎石回填約3 m長，其高度應(yīng)高出方木2～3 cm,并碾壓密實(shí)。

③重新攤鋪時(shí)，應(yīng)將碎石和方木移除，并清掃下承面。

④攤鋪機(jī)應(yīng)回到與已壓實(shí)層的未端從新開始攤鋪混合料。

⑤攤鋪中段2 h以上如未按上述方法設(shè)置橫向接縫時(shí)，應(yīng)將攤鋪機(jī)下面及未經(jīng)壓實(shí)的混合料鏟除。

2.3養(yǎng)生、交通管制

無機(jī)結(jié)合料的養(yǎng)生期不宜少于7 d, 養(yǎng)生期宜延長至上層結(jié)構(gòu)開始施工前的2 d，養(yǎng)生期間采用灑水養(yǎng)生，養(yǎng)生期間封閉交通，除灑水車和小型通勤車輛外，嚴(yán)禁其他車輛通行。

3無機(jī)結(jié)合料的檢測技術(shù)要點(diǎn)

控制水泥穩(wěn)定碎石基層的施工控制與混合料的質(zhì)量檢測息息相關(guān)，綜上所述總結(jié)出如下幾點(diǎn)。

(1)集料的技術(shù)指標(biāo)，材料均勻，顆粒級(jí)配良好的材料是保證混合料強(qiáng)度和密實(shí)度的重要因素。

(2)水泥應(yīng)該采用初凝≥3 h,終凝在4.5 h以上材料，以保證攤鋪延遲時(shí)間。

(3)施工中必須每4 h在料堆旁邊取樣測混合料的水泥劑量，保證水泥劑量以控制材料強(qiáng)度。

(4)裝水泥的料倉應(yīng)密閉、干燥內(nèi)部裝有破拱裝置，水泥進(jìn)入拌缸的溫度應(yīng)不低于10 ℃，高于50 ℃要采取降溫設(shè)施。

(5)混合料拌合時(shí)，宜采用兩次拌合的生產(chǎn)工藝，也可采用間歇式拌合生產(chǎn)工藝，拌合時(shí)間不得低于15 s。

(6)施工過程對無機(jī)結(jié)合料抽取樣品制成標(biāo)準(zhǔn)試件，檢測標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)7d后的無側(cè)限平均抗壓強(qiáng)度進(jìn)行質(zhì)量控制；

(7)施工過程設(shè)專人指揮，對離析的混合料及時(shí)進(jìn)行鏟除。

(8)碾壓結(jié)束后，根據(jù)規(guī)范要求對施工路段進(jìn)行壓實(shí)度檢測。

4結(jié)束語

泉州灣跨海大橋匝道水泥穩(wěn)定碎石底基層經(jīng)過嚴(yán)格的選材，結(jié)合料指標(biāo)檢驗(yàn)，經(jīng)集料級(jí)配優(yōu)化設(shè)計(jì)最終確定最佳用水量以及最大干密度，確定了最優(yōu)水泥劑量。配合嚴(yán)格的施工控制，取得了令人滿意的結(jié)果。綜上所述得出水泥穩(wěn)碎石基層是高速公路施工中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。其施工技術(shù)的要點(diǎn)在于配合比設(shè)計(jì)，及原材料的控制以及施工時(shí)的質(zhì)量控制。

參考文獻(xiàn)：

[1]公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程(JTG E51-2009)[S].

[2]公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則(JTG/T F20-2015)[S].

[3]公路路面集料試驗(yàn)規(guī)程(JTG E42)[S].

The mix proportion design of cement stabilized macadam base and key points for quality detection technology

HUANG Mei-yu

(Quanzhou City Traffic Construction Engineering Test Co., Ltd.,Quanzhou,Fujian 362000,China)

Abstract:In the building of the highway, the mix proportion design of cement stabilized macadam roadbase directly affects the highway engineering quality and performance.Therefore, grasp the main technical points of the design of mix proportion, to the quality detection is the key point of construction on the base of the cement stable macadam mixture.

Keywords:cement stabilized base; mixture ratio design; quality control; main technical points of detection

收稿日期：2016-01-18

作者簡介：黃梅玉(1982-)，女，工程師，研究方向：路基工程。

中圖分類號(hào)：U416.214

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C

文章編號(hào)：1008-3383(2016)04-0001-03