尹小明 邵陽市寶慶公路橋梁工程有限公司工程師
改革開放以來,我國經(jīng)濟發(fā)展迅速,我國的道路建設也取得令人矚目的成就。建國時,我國的通車公路僅8.08萬千米,截至2019年,我國公路建設總里程已達484.65萬千米,高速公路達14.26萬千米,位居世界第一。
目前,我國的汽車保有量迅速增長,對于道路承載能力和質(zhì)量提出了更高的要求,而基層是位于面層下面的承重層,不僅要滿足相應的強度和剛度要求,還應保證一定的水穩(wěn)性。
在實際的道路施工過程中,水泥穩(wěn)定碎石是將級配碎石作為骨料,采用一定數(shù)量的膠凝材料和足夠的灰漿填充骨料的空隙,然后將其壓實,使其壓實度接近實密度,利用碎石間的嵌擠鎖結原理來提供強度。其壓實度接近于密實度,同時有足夠的灰漿體積填充骨料的空隙。
目前,我國的二級及二級以下的公路基層主要使用水泥穩(wěn)定砂摻碎石這種結構。在具體的道路施工時,由于壓路機的壓實次數(shù)少,導致外觀質(zhì)量較差,而采用灌砂法檢測會出現(xiàn)壓實度超密的現(xiàn)象。
在實際操作過程中,混合料中的碎石比例會影響壓實度,如果碎石比例較高,會導致壓實度偏高,在某些特殊情況下,還會導致壓實度超過100%。另外,混合料中的灰漿體積較少,會使骨料中間存在很多空隙不能被填滿,還會由于碎石之間的擠壓,造成碎石崩裂[1-3]。在路面建成后,大量車輛反復碾壓后會出現(xiàn)安全隱患,嚴重影響道路的使用壽命。倘若混合料中的碎石比例過小,基層的壓實度就會較低,使道路強度達不到設計要求,也不會形成有效的骨架,會嚴重影響道路的質(zhì)量[4-6]。
由重型擊實驗可以得到,當混合料的干密度最大時,混合料的含水量是定值。在混合料含水量一定時,混合料的干密度最適合。若混合料的含水量較低,混合料間的碎石等的摩擦力增大,導致混合料之間存在較大的空隙,不能滿足設計所需的壓實度。當混合料間的含水量較大時,會導致混合料間存在較多的水,由于水具有難以被壓縮的特性,當路面承重受到壓縮時,混合料會出現(xiàn)蠕動現(xiàn)象,壓實困難,無法滿足所需的壓實度。
混合料加水攪拌后,隨著時間的推移會逐漸凝結,如果施工時間合適,在合理的時間內(nèi)完成施工,得到的基層的壓實度可以滿足要求。如果碾壓時間過長,部分混合料會凝結硬化,導致不易被壓實,且已凝結的部分被破壞時,與碎石直接接觸,與碎石骨料間會存在空隙,壓實度降低。
在對混合料進行碾壓時,碾壓方法也會帶來重要的影響,如果各碾壓機械配合不合理,沒有按照實驗路段的方法進行碾壓,會導致碾壓不均勻,影響混合料的空隙,導致壓實度不符合要求。
水泥穩(wěn)定碎石一般都是用級配碎石來作為骨料,然后采用足夠多的、會降體積以及一定數(shù)量的膠凝材料來對骨料的空隙進行填充,然后再運用嵌擠的原理將其攤鋪壓實。它的壓實度與密實度之間往往是相近的,主要依靠嵌擠鎖結原理來增強碎石之間的強度,最后再用足夠多的灰漿體積來對骨料的空隙進行填充。當混合料當中的碎石比較多的時候,壓實度往往就會偏高,嚴重時其數(shù)值可能還會破百。此外由于混合料中細集料比較少,會導致碎石之間存在比較多的空隙不能填實,進而導致出現(xiàn)碎石離析的情況,對以后路面的耐久性造成非常大的不良影響。當混合料中的碎石比較少時,壓實度會比較低,碎石往往就很難能夠形成有效的骨架,嚴重影響到碎石基層的強度。
當檢測到混合料壓實度普遍超密時,要分析檢測方法是否存在誤差,檢查最大干容重是否準確,以及灌砂筒等的標定是否滿足要求。如果存在誤差,則需要重做試驗,確定相關參數(shù),重新測量。
此外,引起壓實度超密的原因還有穩(wěn)定砂摻碎石在運輸、攤鋪過程中發(fā)生離析現(xiàn)象。當檢測點位于離析帶時,檢測得到的壓實度就會出現(xiàn)壓實度超密的現(xiàn)象,這是由于碎石含量比設計的碎石含量高,但在計算時還使用原設計的最大干容重,反之,壓實度會偏小。
在施工時,要使用合格的材料,禁止使用不合格的材料。在材料進場時應嚴格按照規(guī)則對材料進行檢查,保證原材料的質(zhì)量可靠。同時,要保證混合料的各種用料比例符合規(guī)定要求,控制含水量,保證水泥等材料適量。如果水泥量太小,會導致基層的承重量達不到要求;如果水泥量太大,會造成浪費,同時也會產(chǎn)生裂痕,影響基層的承重量。
在對混合物碾壓時,碾壓的壓路機的型號、碾壓的順序、碾壓次數(shù)等應按照之前在實驗路段的要求進行,不得隨意更改。由于各項工程的實際情況不同,所以在碾壓時要根據(jù)實際情況做出適應性調(diào)整。最佳碾壓組合是使用最少的碾壓機械、最少的碾壓次數(shù)獲得最佳的碾壓效果。同時碾壓需要遵循從輕到重、從慢到快、先靜壓再振壓的原則。此外,水泥穩(wěn)定碎石施工時要注意水穩(wěn)碎石的攪拌、運輸和攤鋪,要按照一定的比例進行攪拌混合。
在施工時,要根據(jù)相應的操作手冊,按順序在規(guī)定的時間內(nèi)完成施工,使每道工序有序完成,縮短混合料從開始混合到鋪設完成所用的時間,避免操作時間過長,同時注意施工順序,避免施工流程混亂。
混合料的含水量應符合相應的區(qū)間,避免含水量過高。含水量過高會使凝結時間加長,同時由于水的不可壓縮性,在壓路機壓路作業(yè)時會導致混合物出現(xiàn)蠕動現(xiàn)象,難以將混合物壓縮到要求的標準,無法滿足要求的壓實度。含水量較小時混合物無法充分混合,難以成形,在壓路機進行壓路作業(yè)時,骨料之間由于缺少漿體,會造成碎石開裂,同時由于水泥的物理、化學反應不完全,使混合料的強度不夠,導致基層松散。在鋪設混合料時,隨著水的逐漸增加,當含水量達到最佳含水量時,應立即使用鋪路機進行壓路作業(yè)。
在工程即將開工時,應提前做好準備,施工時用到的相關機械設備應準備到位,如鋪路機、壓路機、攪拌機、運輸車等大型機械設備,并做好保養(yǎng)工作。同時,也應準備好相應的原材料,如水泥、碎石等,在原材料進場時做好質(zhì)量把關。
施工過程主要有混合物的配比攪拌、運輸、鋪設、碾壓等過程。
(1)混合物的配比攪拌。嚴格控制含水量,避免含水量過高或過低,同時盡量減少對水泥等凝結材料的使用,以降低成本,保證細料質(zhì)量可靠,確保細料干燥無污染,盡量減少細料的使用量。在混合物攪拌時,攪拌人員應嚴格按照混合物的配比比例進行配比攪拌,嚴格按照規(guī)定的時間攪拌,同時注意控制攪拌時的溫度,避免混合物攪拌不均勻或者混合物凝結,在攪拌時還應隨時對混合物進行檢測,確保混合物的質(zhì)量滿足需求。
(2)混合物運輸。嚴格按照運輸標準運輸混合料,除了保證混合物的運輸時間外,應在運輸車輛上給混合物加一層篷布,避免混合物提前凝結。
(3)鋪設混合料。在鋪設混合料時,應在下承層進行灑水作業(yè)。在鋪設過程中,對設備進行調(diào)整,按照實驗路段的實驗成果要求,調(diào)整鋪路機的鋪路厚度;在鋪路機進行鋪路作業(yè)時,應時刻注意混合料的情況,觀察是否出現(xiàn)離析現(xiàn)象,一旦出現(xiàn)離析現(xiàn)象,應立即停止作業(yè),查找原因,進行補救。
(4)混合物的碾壓?;旌衔锏哪雺阂话惴譃?個階段,即初壓、復壓和終壓,應使用壓路機從外側(cè)向中心碾壓,并嚴格控制相鄰碾壓帶的重疊部分,同時控制碾壓速度,以避免出現(xiàn)凸起的情況。
(5)施工完成后的養(yǎng)護工作。在對混合料碾壓完成后,需要對基層進行養(yǎng)護,防止水泥穩(wěn)定碎石中的水分流失。同時,應根據(jù)天氣情況對灑水量進行控制,雨天減少灑水流量,高溫天氣增加灑水量,防止因溫度變化過大而產(chǎn)生裂紋。
(6)施工完成后的檢測工作。在完成鋪設后,利用灌砂法和鉆芯取樣檢測路段的壓實度,查看是否滿足要求。施工完畢后,在通車9個月時,安排專業(yè)人員對道路進行檢測,查看是否出現(xiàn)裂縫等情況。
壓實度作為道路施工的一個重要指標,在道路施工的過程中發(fā)揮著相當重要的作用,因此在施工時應該嚴格檢測,使其符合施工標準。在檢測壓實度時,可以利用實際碎石含量和最大干容重量進行檢測,以精確控制公路基層的壓實度。