科技信息○建筑与工程○SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION2008年第26期
浅谈“干燥性气候的水泥稳定碎石基层施工质量的控制”
崔永林
1
苏秋丽
1
金俭新1李志超
2
陈兴
3
(1.沈阳市沈北新区公路工程公司辽宁沈阳110121;2.辽宁金帝路桥建设有限公司
3.辽宁交通高等专科学校辽宁沈阳110122)
【摘
要】本文介绍了水泥稳定碎石基层的机械设备选用、配合比、拌和工艺、现场施工及注意事项。
辽宁沈阳
110024;
【关键词】水泥;稳定;碎石;质量控制
在业主提供的工程施工指导意见及有关技术资料的基础上,通过调研及实践总结,认为在严格执行施工技术规范的同时,应着重控制如下几个方面:
1.选用配备齐全的机械设备及实验仪器
公路建设中为保证路面面层结构的顺利摊铺,路面基层是很大的关键,必须高标准配备满足集中拌和连续摊铺的装备:
(1)强制式混合料拌和楼,产量不低于400T/h。
(2)两台同型号的混合料摊铺机。(3)重型振动压路机2-3台、重型三钢轮压路机2-3台、中型胶轮压路机2台。
(4)自卸汽车、装载机、洒水机、水泵等。
(5)全套水泥稳定碎石基层质量检验仪器,主要包括:水泥计量检测设备、重型击实仪、试件制备及抗压强度测定设备、标准养护室、压实度测定设备、标准筛、液塑限联合测定仪、压碎值等。
2.严格把好原材料质量关,确保所用原材料质量满足技术标准的要求
2.1集料
选用同一材质具有良好机配的碎石,其压碎值应不大于30%,其中小于0.075mm颗粒含量不大于5%—7%。本工地选用的是当地产石灰岩集料,各项指标满足规范要求,合成机配良好。
2.2水泥
应选用初凝时间3h以上,终凝结时间较长(6h以上)的普通硅酸盐水泥。经多次验证水泥初凝时间在4h10min-5h35min之间,中凝结时间在6h20min-9h20min,其28d强度也符合要求。
为了保证生产用水泥都经过检验认可,监理组与承包商坚持对厂商生产的每个批号水泥进行检测,坚持标准试验与水泥胶砂快速养护(24h湿热养护发)并列进行,并通过试验监理经验公式,快速推定28d强度的合格性,保证所用水泥能满足规范要求(结果见表水泥抗折、抗压强度)。
水泥抗折、抗压强度
R24h抗折
(MPa)2.85
3.06
3.55
3.62
3.68
3.71
3.80
3.92
4.03
4.06
R28h抗折(MPa)5.555.55.795.775.925.815.845.885.925.85
R24h抗折(MPa)4.154.154.234.34.44.454.4.544.594.
R28h抗折(MPa)5.995.935.926.096.186.256.236.256.236.25
R24h抗压强度(MPa)14.216.216.217.517.617.918.418.618.718.9
R28h抗压强度(MPa)33.533.633.635.335.635.235.936.035.835.2
R24h抗压强度(MPa)19.319.920.221.222.1222.525.125.326.126.4
R28h抗压强度(MPa)
35.035.835.236.237.037.137.237.638.437.8
回归结果为:R28h抗折=0.0334*R24h抗折+5.593,R=0.95,CV=4.37%
回归结果为:R28h抗压=0.2095*R24h抗压+33.651,R=0.93,CV=5.7%
3.严格配合比设计关,精确确定压实度标准
按设计文件要求,配合比设计时,
水泥剂量要分别取4%、5%、
6%,用重型击实试验确定各种混合料的最佳含水量和最大压实度,并进行了延迟时间与最大干密度关系试验(结果见不同水泥剂量标准击实试验成果、延迟时间对最大干密度及抗压强度影响表(6%水泥剂量))。
不同水泥剂量标准击实试验成果
水泥剂量最大干密最佳含水7d无侧限抗压强度(MPa)(%)
度(g/cm3)量(%)
平均值代表值变异系数(%)
42.295.43.63.27.052.325.24.74.17.96
2.33
5.2
5.4
4.5
9.6
延迟时间对最大干密度及抗压强度影响(6%水泥剂量)
延迟时间(h)0246最大干密度(g/cm3)2.332.332.312.28抗压强度平均值(Ma)
5.4
5.3
5.3
4.6
水泥遇水就开始发生水化作用。因此,水一旦加入水泥稳定混合料终究应尽完成拌和,尽快将混合料摊铺碾压成形,否则水泥就会产
生部分结硬作用。碾压时,为了破坏已经形成的水泥的这种胶结作用,就要花费额外的压实功,从而影响压实度。因此掌握延迟时间对所用水泥的影响至关重要。
4.严格控制混凝土料拌合楼的生产,确保生产合格混合料
按照规范要求的级配范围控制混合料继配,不至由于粗集料过多造成离析。同时要小于0.075mm颗粒的含量,不超过5-7%,以减少基层的收缩性
(1)必须给拌合楼各个进了场进行精确的流量标定,建立精确的转速与流量之间的关系表达式,对水泥仓、供水水泵均应装备精确的电子流量计。应通过实验建立集料的含水量影响的经验关系,从而达到精确供料、供水、供水泥,确保合成的混合料继配控制在继配中值附近,满足规范要求。
(2)专人监管办和楼的生产,责任到人,任务到人。通过目测、手抓、嗅味等经验办法初步掌握混合料质量情况。
(3)及时取料测定水泥剂量,检测混合料继配,规范制备无侧限抗压强度试件,进行标准试验,以检测基层施工总体质量。
5.坚持高标准摊铺碾压,为沥青面层施工打下基础
要按摊铺沥青混凝土面层的要求进行基层摊铺。应选用两台型号的混合料摊铺机走钢丝梯队作业,一前一后错列5—10m,进行连续摊铺。必须通过试验段试铺,确定合理的施工方法、混合料的松浦系数、碾压含水量、合理的碾压长度,并验证拌合楼的稳定性及配合比设计的合理性。只有严格遵守操作工艺及规范要求,才能达到较好的平整度。为了得到一个平整的基层表面,应注意以下几点:
(1)保持熨平板前混合料的高度不变。
(2)保持摊铺螺旋分料器供料的连续性。(3)避免运料车撞击摊铺机。(4)保持匀速摊铺减少停顿。
(5)做好纵向接缝,经常用直尺检查表面,达不到要求立即修整,并尽量减少横向接缝。
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实结构,抗压和抗剪等强度会相应降低,此时的动稳定度无法反映该混合料的真实情况。从AC-13来看,采用50mm基本符合规范和一些专家的建议,其动稳定度此时也比较大,但厚度进一步增加,动稳定度会有所降低,这说明对于每一沥青层,有一个较为合适的层厚,既不能太薄也不应太厚。
2)车辙试件相对变形
根据车辙变形曲线可计算出其相对变形,其结果如表所示:
表3AC-13不同厚度下的相对变形
厚度(mm)\\级配
5070
AC13-14.713.60
AC13-218.5313.92
AC13-34.092.75
AC13-47.272.56
通过对车辙变形曲线的分析可知,在开始阶段曲线斜率很大,之后斜率逐渐减小并趋于稳定,这与车辙产生过程是一致的。对混合料整体变形曲线来说,沥青混合料在试验初始阶段车辙变形曲线的斜率较大,随时间的增加其斜率减小,这是由于混合料被进一步压密,形成了更为密实的结构,结构抗力增加,曲线逐渐变平坦,车辙深度几乎不增加或缓慢增加。一般情况下,车辙变形曲线在加载20分钟后斜率逐渐变小,这表明车辙在这一阶段已趋于稳定,沥青混合料出现固结现象。这也正是大多数国家都采用后期15分钟的变形来计算动稳定度的主要原因。
●总体评价
(1)对AC—13和AC—25选定级配进行了50mm厚和70mm厚
●
两种车辙试件在标准试验温度(60C)下的车辙试验,结果显示,随着试件厚度的增加,AC—13各级配的动稳定减小之AC—25各级配动稳定度则增加,而AC-13和AC—25的相对变形均减小,但总变量均增加。因此,在最大粒径与层厚之比处于一个合适的范围时,混合料将表现出最佳的高温抗车辙能力。同时,这与《规范》建议对最大公称粒径大于等于26.5的混合料采用增厚的车辙试件来进行动稳定度评价是一致的。
(2)AC—13和AC-25的动稳定度值与其相对变形可以看出,动稳定度大时不一定变形就很小,相反,有时动稳定度小时其变形反而更小。
(3)采用不同厚度试件进行车辙试验时,原来的动稳定度或变形
表6.4
厚度(mm)\\级配
5070
AC—25不同厚度下的相对变形
AC25-27.252.84
AC25-37.225.00
AC25-414.293.09
AC25-55.804.69
AC25-113.977.29
一般来说,车辙动稳定度能够较好的评价混合料的抗车辙性能,即动稳定度越大,其抗变形能力也就越强,但从车辙变形曲线,我们也不难发现,有时车辙动稳定度很大,其变形量其实并不定小。图6.3反映出了这一现象。如AC-13级配中,13-1的动稳定度比13—3要大,
大时,其试件厚定度与变形增加或减少的幅度也较大。50mm和70mm试件的车辙动稳定度存在较好的线性相关性,而在相对变形方面,
但其相对变形也比它大,如此一来,如果两种级配动稳定度相差不是AC-13表现出很好的线性相关性,AC-25并不存在线性关系。很大,但相对变形有较大差别,我们就不该坚持“动稳定度越大越优”(4)—定的温度和加载时间条件下,沥青混合料的应力与永久应的原则,而应该从变形的大小来择优选取。总而言之,应该综合考虑动变之比谓之劲度模量,这是表征沥青混合料抗车辙能力的有效指标,搀定度和变形情况,才能德到较好的抗车辙能力好的混合料。另一方也是研究车辙问题的重覆数。面,从试件厚度增加对相对变形的影响来看,无论是AC—13还是AC—25,随着试件厚度的增加其变形都表现出减少的趋势。车辙底模的刚度大对其影响应该是一个主要的原因,随着厚度的增加,底模效应要小得多,压密变形相对变小,但总变形依然是随着厚度增加而增加,这也正是半刚性基层上沥青面层的变形占总变形的约90%的原因。从这个方面而言,采用半刚性基层固然能增加路面结构的整体刚度和强度,减少沥青面层的层底拉应力甚至只出现压应力,但从抗车辙角度来看,由于半刚性基层的存在,沥青面层的车辙现象开始变得严重。研究表明,随着沥青面层的增厚,上面层的车辙量明显增加,其中,在双面层路面结构中,车辙主要发生在下面层,约占总变形的80%以上,在三面层路面结构中,车辙主要出现在中面层,半刚性基层材料产生的永久变形在厚层沥青路面结构中约占1.7%～2.8%,土永久变形不超过总变形的2%138]。因此,如果要预防车辙问题,采用其他形式的基层类型是完全必要的。第七章将对这方面进行一些探讨。
(5)由于沥青混合料本身存在的复杂性,而且影响因素很多,比如说动稳定度虽然采用了与轮胎接触应力一致的荷载,但车轮的行走速度是否也较准确合理。因此,试图用一种方法来概括是不合实际的,应该采用多指标来评价,才能获得良好的效果。科●
参考文献】【
[1]孙立军等.基于性能的沥青路面全寿命设计方法———重交沥青路面设计方法之二.同济大学学报.2005,31.
[2]卢铁瑞.道路沥青混合料高温性能评价指标的研究.市政技术,1998(1).[3]何爱军.沥青路面永久变形的车辙试验研究.重庆交通大学.2006.
[4]徐世法.沥青混合料高温变形特性的试验研究.力学与实践.1994.3.
[5]甘肃省重载交通条件下改性沥青抗车辙路面试验研究总报告.甘肃省交通厅工程处.重庆交通大学.2006.9.
[责任编辑:韩铭]
(上接第471页)分层摊铺时,必须保持下层表面湿润或喷洒新鲜水泥净浆,以保证两层胶结整合密实。由于水泥稳定碎石在水泥终凝后即开始形成强度,因此,必须在碾压结束后立即进行压实度抽检。可在现场用酒精燃烧法初步测定含水量,计算压实度,若压实度不够时可适当补压以保证压实度。
凑形成流水作业,保湿养生要求严格,否则易出现干缩裂缝,从而影响
路面性能。从本工程得到的经验来看,在水泥稳定碎石基层施工时除了上诉几个关键点外,还有以下几点应值得注意:
(1)摊铺之前,应先对底基层表面进行清理、洒水湿润。但湿润时间不宜过早,宜在摊铺前几分钟进行。
气温情况及时测试集料的含水量,以便及时调整(2)应根据天气、混合料的用水量。蒸发量小时,混合料的含水量宜略大于最佳含水量1%左右,蒸发量大时,宜大2%左右,以保证摊铺后的含水量不小于最
佳含水量。
运输、摊铺、碾压各道工序紧密(3)必须保证流水作业法,使拌和、衔接有序,严格控制碾压时间,终压时间不得大于终凝时间。
(4)水泥剂量不宜过大,混合料产生时一般控制在5%—6%。过大
易形成干缩裂缝。
(5)水稳基层的养生非常重要,要经常检查养生情况以保证养生期内基层表面始终湿润。
(6)加强基层的钻芯检测,掌握基层的施工质量及养生效果,对强度达不要求的路段坚决返工处理。科●
【参考文献】
[1]中华人民共和国交通部.《公路路面基层施工技术规范》.(JTJ034-2000).
6.认真做好养生及防冻措施
水泥稳定碎石基层施工成型后必须有一段养生时间,使表面保持湿润、防止水封蒸发。为保证水泥充分发挥作用,应选择合适的覆盖物,如潮湿的帆布、粗麻袋、草帘等,但不能用潮湿的土覆盖,否则难以
清除干净,影响后续工程的质量。本工程因当地的特殊环境,缺少水源,采用的是塑料薄膜覆盖养生的办法。即在基层施工成型后,适量洒水湿润后马上用塑料薄膜覆盖,边沿处用土压紧。在整个养生期内还应注意封闭交通。
水泥稳定碎石由于又较强的渗透性,渗透系数一般在50—100ml/
在施工过程中应做min,因此要避免水泥稳定基层裸露在外自然过冬。
好施工组织计划,合理地安排施工,在当年施工期内必须在已施工完的基础上完成面层的摊铺。来不及坦普面层的要在上冻之前做好下封层或进行防水覆盖。
7.结语
采用水泥稳定碎石作为路面基层具有早期强度高、刚度大以及板体性好、水稳定性好等优点,但也由于结合料是水泥,施工过程必须紧
[责任编辑:韩铭]
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