岳 志 強(qiáng)

(太原市市政工程總公司,山西 太原 030002)

水泥穩(wěn)定碎石路面基層的施工技術(shù)探討

岳 志 強(qiáng)

(太原市市政工程總公司,山西 太原 030002)

介紹了水泥穩(wěn)定碎石路面基層的原材料要求，探討了路面基層混合料的配合比設(shè)計(jì)方法，并闡述了混合料生產(chǎn)、攤鋪、碾壓、養(yǎng)生等施工技術(shù)要點(diǎn)，提出了施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及控制措施，從而延長道路的使用年限。

市政道路，路面，水泥穩(wěn)定碎石基層，配合比

0 引言

水泥穩(wěn)定碎石基層作為市政道路工程中常用的一種半剛性基層，這種基層具有良好的板體性、較高的強(qiáng)度和承載能力、剛度大、路面彎沉變形小、碎石水泥等地材能就地取材，價(jià)格低廉、容易組織施工等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)也存在著容易出現(xiàn)收縮裂縫、滲水破壞路面；損壞后修補(bǔ)困難，只能將損壞部分挖掉重鋪，強(qiáng)度形成時(shí)間長等缺點(diǎn)。市政道路工程執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)為CJJ 1—2008城鎮(zhèn)道路工程施工與質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范，而路面基層中關(guān)鍵施工技術(shù)還需要參考交通運(yùn)輸部發(fā)布的路面基層專業(yè)技術(shù)規(guī)范JTG T F20—2015公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則，而這本規(guī)范屬于2015年新版修訂，許多關(guān)鍵內(nèi)容均有改變。經(jīng)過兩年的工程實(shí)踐，本文從原材料要求、配合比設(shè)計(jì)、混合料生產(chǎn)、攤鋪及碾壓、養(yǎng)生及交通管制、施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)控制等，對(duì)水泥穩(wěn)定碎石基層路面的施工技術(shù)問題進(jìn)行重點(diǎn)的探討論述，同時(shí)，談?wù)剛€(gè)人的一些心得體會(huì)。

1 工程概況

本工程位于太原市市區(qū)，城市次干路，設(shè)計(jì)車速為40 km/h；路面類型為瀝青混凝土路面；機(jī)動(dòng)車道路面結(jié)構(gòu)為30 cm水泥穩(wěn)定碎石底基層(水泥劑量3%)、20 cm水泥穩(wěn)定碎石基層(水泥劑量5%)。

2 原材料要求及檢驗(yàn)

本工程采用水、水泥、碎石集料等原材料。

2.1 水

新細(xì)則要求拌合及養(yǎng)生用水需滿足GB 5479生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)中飲用水要求，非飲用水需要進(jìn)行pH值、氯離子含量、硫酸根含量、堿含量、可溶物含量、非可溶物含量等項(xiàng)目檢測(cè)。本工程采用了當(dāng)?shù)仫嬘盟?，符合?guī)范要求。

2.2 水泥

新細(xì)則要求水泥應(yīng)采用強(qiáng)度等級(jí)為32.5或42.5的普通硅酸鹽水泥。

本工程根據(jù)地方實(shí)際情況，水泥采用太原水泥廠生產(chǎn)的獅頭牌P.S32.5水泥，新出廠無結(jié)塊及受潮變質(zhì)等情況。按規(guī)范現(xiàn)場(chǎng)取樣試驗(yàn)，各項(xiàng)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果如表1所示。

表1 水泥指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果表

可以作為水泥穩(wěn)定碎石基層及底基層結(jié)合料使用。

2.3 粗集料、細(xì)集料

本工程采用了太原鎮(zhèn)城石灰?guī)r破碎而成的粗集料、細(xì)集料，各種集料按JTG E42—2005公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程中規(guī)定的方法，從料場(chǎng)的料堆中取代表性樣品進(jìn)行檢測(cè)。新細(xì)則提高了基層用粗集料的壓碎值指標(biāo)要求，增加了軟石含量、針片狀顆粒含量、粉塵含量等指標(biāo)。該粗集料壓碎值為22.7%、針片狀顆粒含量4.5%，0.075 mm以下粉塵含量0.5%、軟石含量1%，均符合標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)文件要求。

3 混合料的配合比設(shè)計(jì)

3.1 混合料的目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)

首先是礦料級(jí)配組成設(shè)計(jì)，采用了JTG T F20—2015公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則中表4.5.4水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石或礫石的推薦級(jí)配范圍中C-B-3級(jí)配(見表2)，選用0 mm～5 mm，5 mm～10 mm，10 mm～20 mm，20 mm～30 mm等4檔材料進(jìn)行級(jí)配組合設(shè)計(jì)，對(duì)各種集料分別進(jìn)行篩分析試驗(yàn)，用電子計(jì)算機(jī)的電子表格進(jìn)行礦料設(shè)計(jì)試配，合成的礦料級(jí)配曲線應(yīng)該是位于級(jí)配范圍中值。當(dāng)單一規(guī)格的集料某顆粒級(jí)配不合格，但不同規(guī)格的集料按級(jí)配組成的集料混合料指標(biāo)能符合規(guī)范要求時(shí)，可以使用。設(shè)計(jì)文件中水泥穩(wěn)定碎石底基層、基層中水泥劑量分別暫定為3%，5%(重量比)，壓實(shí)度分別為(重型擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn))不小于97%，98%，7 d浸水無側(cè)限抗壓強(qiáng)度分別不低于2.5 MPa，4.0 MPa。

表2 礦料級(jí)配范圍表

根據(jù)確定的礦料級(jí)配曲線，以設(shè)計(jì)中暫定水泥劑量為基礎(chǔ)，分別為±1%，±2%，選擇不少于5個(gè)結(jié)合料劑量，分別確定最大干密度和最佳含水率，并測(cè)定技術(shù)性能(90 d或180 d齡期彎拉強(qiáng)度和抗壓回彈模量、7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果繪制水泥劑量與強(qiáng)度關(guān)系曲線圖，確定分別選擇3%，5%為最佳劑量。最終基層確定目標(biāo)配合比結(jié)果為20 mm～30 mm∶10 mm～20 mm∶5 mm～10 mm∶0 mm～5 mm∶水泥=25%∶23%∶27%∶25%∶5%，7 d浸水無側(cè)限抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值4.5 MPa，28 d浸水無側(cè)限抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值5.1 MPa。

3.2 混合料的生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)及施工參數(shù)

生產(chǎn)配合比是為了對(duì)拌合設(shè)備進(jìn)行調(diào)試和標(biāo)定，確定實(shí)際生產(chǎn)時(shí)的拌合工藝參數(shù)，包括料斗稱量精度的標(biāo)定，結(jié)合料劑量的標(biāo)定和拌合設(shè)備加水量的控制。按各檔材料的比例關(guān)系，設(shè)定相應(yīng)的稱量裝置，調(diào)整拌合設(shè)備各料倉(集料、水泥)的進(jìn)料速度。通過混合料中實(shí)際含水率的測(cè)定，確定施工過程中水流量計(jì)的設(shè)定范圍。

本工程水泥穩(wěn)定碎石底基層、基層均采用集中廠拌法，拌合機(jī)械采用無錫產(chǎn)600型水泥穩(wěn)定碎石拌合機(jī)。本設(shè)備配有由骨料配料供給計(jì)量系統(tǒng)、粉料供給計(jì)量系統(tǒng)，稱量精度應(yīng)達(dá)到±0.5%，可以計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)顯示各種材料計(jì)量。有6個(gè)骨料斗、2種粉料罐(帶有計(jì)重和破拱裝置)、水罐(安有流量計(jì))。采用“一”字形兩個(gè)攪拌缸串聯(lián)的結(jié)構(gòu)形式。6個(gè)骨料斗，20 mm～30 mm，10 mm～20 mm，5 mm～10 mm，0 mm～5 mm各占一個(gè)，兩個(gè)備用。第一階段試拌用目標(biāo)配合比確定的材料比例供拌合機(jī)確定各料倉的供料比例、進(jìn)料速度,不加水泥、水進(jìn)行試拌，對(duì)混合料進(jìn)行篩分析試驗(yàn)，級(jí)配符合設(shè)計(jì)要求后再加泥、水進(jìn)行第二階段試拌。試拌成品料取樣進(jìn)行試驗(yàn)，級(jí)配、含水量、灰劑量都滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求后，將各料倉的供料比例、水及水泥摻量作為生產(chǎn)配合比。還應(yīng)該根據(jù)實(shí)際級(jí)配、水泥品種繪制不同劑量水泥時(shí)的標(biāo)定曲線，以及確定滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求的容許延遲時(shí)間。

進(jìn)行灰劑量、擊實(shí)、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，水穩(wěn)基層最終確定最大干密度2.357 g/cm3，最佳含水量5.3%，EDTA耗量11.0 mL。

4 混合料生產(chǎn)、攤鋪、碾壓

4.1 廠拌拌合

本工程水穩(wěn)采用集中廠拌法進(jìn)行拌合生產(chǎn)，經(jīng)計(jì)算拌合機(jī)拌合能力能夠滿足攤鋪能力。拌合站建有排水設(shè)施，場(chǎng)地經(jīng)過水泥混凝土硬化，材料分別堆放，料堆間有隔墻并搭有專門的防雨棚，根據(jù)天氣炎熱及運(yùn)距情況，混合料含水量可以等于或略高于最佳含水量0.5%，灰劑量應(yīng)該比設(shè)計(jì)提高0.5%，拌合過程中，每隔2 h測(cè)定含水量，每隔4 h測(cè)定灰劑量。拌合過程中隨時(shí)注意，某檔材料的實(shí)際摻加量與設(shè)計(jì)值相比誤差超過10%時(shí)，立刻停機(jī)檢查，合格后才能繼續(xù)拌合。特別應(yīng)注意混合料的含水量，混合料含水量太低時(shí)不利于早期強(qiáng)度形成，含水量過高時(shí)容易翻漿，后期會(huì)出現(xiàn)干縮裂縫最終反射至路面出現(xiàn)反射裂縫。

4.2 運(yùn)輸

混合料運(yùn)輸應(yīng)根據(jù)距離長短及攤鋪機(jī)功率采用大噸位運(yùn)輸車，車廂應(yīng)清掃干凈，裝車后用篷布覆蓋保水，從裝車到攤鋪時(shí)間間隔應(yīng)在1 h左右，超過2 h應(yīng)該按廢料處理。為避免離析，應(yīng)采用分三次裝車和穩(wěn)舉慢卸的卸料方法。

4.3 攤鋪

首先應(yīng)準(zhǔn)備下承層，對(duì)路基用12 t～15 t三輪壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，對(duì)翻漿部分進(jìn)行換填，低洼及坑洞填補(bǔ)碾壓，松散部分灑水碾壓。目測(cè)外觀合格后，進(jìn)行施工質(zhì)量檢測(cè)，檢測(cè)項(xiàng)目包括彎沉、壓實(shí)度、高程、中線偏位、寬度、橫坡度和平整度等，驗(yàn)收合格后才能鋪筑水泥穩(wěn)定碎石。

在路基或底基層恢復(fù)中線，一般在直線段間隔為15 m，在平曲線上為10 m設(shè)一樁，并在兩側(cè)路肩邊緣設(shè)置指示樁，指示樁應(yīng)標(biāo)出水穩(wěn)層的設(shè)計(jì)高程。路肩與水穩(wěn)層用料不同時(shí)，應(yīng)先培好硬路肩，硬路肩每隔一定距離交錯(cuò)留泄水溝或做盲溝。

攤鋪機(jī)功率應(yīng)不小于120 kW，本工程攤鋪時(shí)采用了徐工RP952攤鋪機(jī)。基層20 cm一次攤鋪完成，混合料松鋪系數(shù)確定為1.3，壓實(shí)厚度為20 cm，計(jì)算松鋪厚度為26 cm。兩臺(tái)同型號(hào)攤鋪機(jī)并排攤鋪，單幅攤鋪寬度為7.25 m，前后相距9 m～10 m，縱向重疊寬度為300 mm左右，同方向攤鋪。攤鋪混合料前，應(yīng)確保攤鋪?zhàn)鳂I(yè)時(shí)下承層處于濕潤狀態(tài)。

應(yīng)選取100 m作為試驗(yàn)段，每10 m檢測(cè)攤鋪面高程、橫坡、厚度，不符合設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整，再進(jìn)行攤鋪。應(yīng)保持勻速攤鋪，根據(jù)拌合及運(yùn)輸能力確定攤鋪速度，過程中應(yīng)派專人檢查集料離析、雜物、大塊石料等，發(fā)現(xiàn)時(shí)及時(shí)清理替換。

4.4 碾壓

攤鋪完成后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行碾壓，時(shí)間間隔不能超過2 h?；旌狭显谀雺簳r(shí)的含水量應(yīng)等于或略大于最佳含水量，天氣炎熱時(shí)可大于1%。碾壓時(shí)應(yīng)安排專人指揮碾壓機(jī)械，保證安全，避免漏壓。碾壓時(shí)先用雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)穩(wěn)壓2次～3次，再用35 t以上的壓路機(jī)強(qiáng)振碾壓，最后用雙鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行終壓，消除輪跡。有輪跡時(shí)應(yīng)查找原因，消除后方可繼續(xù)施工。對(duì)于翻漿路段應(yīng)挖除換填重新碾壓，碾壓完成后及時(shí)將機(jī)械開出完成路段。及時(shí)檢查壓實(shí)度，如有不合格情況應(yīng)立即調(diào)整施工工藝或者進(jìn)行補(bǔ)壓。

5 養(yǎng)生及交通管制

水穩(wěn)養(yǎng)生時(shí)間不應(yīng)少于7 d，應(yīng)采用土工布遮蓋進(jìn)行養(yǎng)生，不定時(shí)灑水，保持水穩(wěn)層表面濕潤，土工布在上層結(jié)構(gòu)施工前2天才能去除。正式施工前應(yīng)建好施工便道，養(yǎng)生期間必須封閉交通。灑水車在基層上行駛時(shí)車速應(yīng)不超過40 km/h，嚴(yán)禁掉頭或急剎車。養(yǎng)生7 d后通行社會(huì)車輛時(shí)車速不能超過30 km/h。

6 施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及控制

按照規(guī)范要求拌合站應(yīng)設(shè)置實(shí)驗(yàn)室，操作人員宜不少于8人，施工前應(yīng)對(duì)水泥、水、集料進(jìn)行檢測(cè)。施工中應(yīng)按照J(rèn)TG E51—2009公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程中方法進(jìn)行擊實(shí)、級(jí)配、配比、含水率、拌合均勻性、灰劑量、壓實(shí)度、7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度檢測(cè)。養(yǎng)生7 d～10 d內(nèi)進(jìn)行彎沉檢測(cè)，各項(xiàng)指標(biāo)不滿足要求時(shí)應(yīng)返工處理。

養(yǎng)生7 d后應(yīng)該進(jìn)行鉆芯取樣，芯樣應(yīng)呈圓柱形且上下邊緣完整顆粒級(jí)配均勻，切忌取出的芯樣上部和下部有剝落。設(shè)計(jì)強(qiáng)度大于3 MPa的水穩(wěn)時(shí)，應(yīng)選取同一批次9個(gè)～13個(gè)完整芯樣，切割成高度150 cm、高徑比1∶1的標(biāo)準(zhǔn)試件檢測(cè)抗壓強(qiáng)度，強(qiáng)度試驗(yàn)的變異系數(shù)應(yīng)不大于15%，強(qiáng)度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。

7 結(jié)論及建議

7.1 顆粒級(jí)配

我們一般只注重利用增加結(jié)合料劑量的手段來提高水穩(wěn)強(qiáng)度，其實(shí)顆粒級(jí)配是結(jié)合料劑量以外最重要的影響因素，4.75 mm以上粗集料越多越不容易碾壓成型，偏少時(shí)容易出現(xiàn)溫縮裂縫，含量在55%～65%時(shí)混合料具有較好的力學(xué)狀態(tài)，表面粗糙度好，能夠與上層結(jié)構(gòu)良好結(jié)合。因此我們提高強(qiáng)度時(shí)首先要從優(yōu)化礦料級(jí)配入手，其次才是增加結(jié)合料劑量，并且要改善施工工藝，加強(qiáng)養(yǎng)生。

7.2 擊實(shí)方法的選擇

由于施工機(jī)械的發(fā)展，出現(xiàn)了重型擊實(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際碾壓效果不符的情況，許多省份推薦使用振動(dòng)壓實(shí)方法，而新規(guī)范還是推薦采用重型擊實(shí)法確定最大干密度和最佳含水量。其實(shí)，重型擊實(shí)法已經(jīng)用了幾十年，積累了許多經(jīng)驗(yàn)，只要嚴(yán)格按照規(guī)程去操作，試驗(yàn)結(jié)果還是準(zhǔn)確有效的。

新的路面基層實(shí)施細(xì)則雖然有很大變化，但基本上都是對(duì)原條款更加嚴(yán)格，只要我們做好準(zhǔn)備，嚴(yán)格執(zhí)行還是能夠滿足要求的。

[1] JTG F40—2004，公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2] DB 14T160—2007，山西公路改性瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].

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

[4] CJJ 1—2008，城鎮(zhèn)道路工程施工與質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].

On construction techniques of cement-stabilized macadam

Yue Zhiqiang

(TaiyuanMunicipalEngineeringCorporation,Taiyuan030002,China)

The paper introduces the requirements for the raw materials of the cement-stabilized macadam, explores the design methods for the proportional ratio of the mixture of the macadam, illustrates the construction techniques including the production of the mixtures, pavement, compaction, and maintenance, and points out the construction quality standard and controlling measures, so as to prolong the life span of the roads.

municipal road, roadbed, cement-stabilized macadam, proportional ratio

1009-6825(2017)05-0176-03

2016-12-08

岳志強(qiáng)(1980- )，男，工程師

U416.214

A