文　瑞

摘要:高速公路路面基層大部分采用水泥穩(wěn)定碎石基層,但配合比與施工質(zhì)量控制不好,易產(chǎn)生裂縫等質(zhì)量隱患,造成嚴重后果。文章以鄭州至石人山高速公路路面五標水泥穩(wěn)定碎石基層施工為例,介紹了它的配合比、施工質(zhì)量控制等工作對水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫的控制。

關(guān)鍵詞:振動法;抗裂水泥穩(wěn)定碎石;施工質(zhì)量控制;公路路面

中圖分類號:U415

文獻標識碼:A

文章編號:1009-2374(2009)18-0123-02

要保證水泥穩(wěn)定碎石的抗裂性能,首先應通過混合料的配合比設計予以保證。靜壓法設計混合料配合比的主要缺點是最大干密度過小、水泥劑量過大、級配不良、壓實度偏小、強度低,如需提高強度,所需水泥劑量增大,易產(chǎn)生干縮性裂縫,縫寬也越大。新近推廣的振動法設計混合料的配合比區(qū)別于重型擊實與靜壓成型,它是采用振動壓實儀確定最大干密度,后用振動壓實儀成型試件,作為室內(nèi)試驗設備,它能更好的模擬現(xiàn)場壓實情況,通過調(diào)節(jié)它的激振力和頻率可以達到現(xiàn)場壓路機的壓實效果。振動法配合比設計的主要特點是最大干密度大、水泥劑量低、強度高、干縮小,因此這種接近骨架密實型的粗級配具有較好的抗裂性能以及提高強度的最優(yōu)效果。

一、項目概述

鄭州至石人山高速公路路面五標(K56+730～K67+800)全長11.07km,采用四車道高速公路標準建設,設計速度120公里/小時,路基寬度28米。其主要工程有:4cm厚改性瀝青混凝土上面層,6cm厚改性瀝青混凝土中面層,10cm厚瀝青穩(wěn)定碎石下面層,改性乳化瀝青下封層,36cm厚水泥穩(wěn)定碎石基層,18cm厚水泥穩(wěn)定碎石底基層等。水泥穩(wěn)定碎石基層K66+800～K67+800采用靜壓法設計配合比施工,K56+730～K66+800采用振動法優(yōu)化后的設計配合比施工。

二、水泥穩(wěn)定碎石基層混合料振動成型配合比設計

(一)原材料性質(zhì)分析

1.水泥。水泥作為穩(wěn)定劑,其質(zhì)量至關(guān)重要,尤其是對基層的干縮裂縫、溫縮裂縫而言,除了盡量使用水化熱低,終凝時間較長的水泥外,水泥品牌的選用應考慮其質(zhì)量穩(wěn)定性、生產(chǎn)數(shù)量、運距等各種因素,要選用抗折強度較大的水泥,因為抗折強度越大,混合料抵抗內(nèi)部溫度應力的抗拉強度越大,就越不易產(chǎn)生溫縮裂縫?？煊菜?、早強水泥以及受潮變質(zhì)的水泥嚴禁使用。

2.石料。水泥穩(wěn)定碎石基層的強度主要依靠碎石本身的強度、石料的嵌擠鎖結(jié)作用和水泥材料的穩(wěn)定膠結(jié)作用而形成的,就碎石而言應滿足《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ034-2000)的規(guī)定,此外,經(jīng)過大量的試驗總結(jié),同時考慮到施工控制的可行性,碎石的針片狀含量應<15%,含泥量控制在2%～3%以內(nèi),吸水率不大于3.0%,堅固性不大于12%,軟石含量不大于5%。

3.水。不用含有機雜質(zhì)的水,凡人畜飲用水及其它清潔無化學物質(zhì)、無污染的水均可使用。

(二)混合料配合比設計

本項目聯(lián)合了天津市市政工程設計研究院進行了振動法優(yōu)化配合比的設計,混合料級配設計計算見表1及圖1,確定的各種混合料最佳含水量、最大干密度結(jié)果見表1:

(三)目標配合比設計結(jié)果

目標配合比設計結(jié)果見表3,從工程經(jīng)濟性和現(xiàn)場拌和、施工工藝考慮,基層上部水泥穩(wěn)定碎石的水泥劑量確定為3.5∶100,基層下部水泥穩(wěn)定碎石的水泥劑量確定為3.0∶100。

三、施工質(zhì)量控制要點

施工質(zhì)量控制與《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ034-2000)中的相關(guān)規(guī)定一致,需注意以下幾點:

(一)質(zhì)量控制要點

質(zhì)量控制的項目、頻率和質(zhì)量標準基本與《公路工程質(zhì)量檢驗評定標準》(JTG F80/1-2004)中的相關(guān)規(guī)定一致,需特別指明的是水泥穩(wěn)定碎石基層齡期7～8d應能取出完整的鉆件(鉆件尺寸φ15),上基層與下基層必須連接取出。

(二)拌和控制要點

混合料要經(jīng)過試拌、檢測、調(diào)整后正式拌和,應加強原材料篩分檢測頻率,嚴格控制級配,每3小時篩分一次,并根據(jù)篩分結(jié)果及時調(diào)整原材料比例,施工過程中,每施工3公里時隨機取料在室內(nèi)振動成型試件,進行強度試驗。在施工過程中水泥劑量增加0.5%,含水量視天氣及運距而定增加0.5%～1.0%。

(三)攤鋪控制要點

攤鋪前應將表面清掃干凈,并灑水潤濕,通過總結(jié)大量的施工經(jīng)驗來看,下基層施工時在底基層噴灑水泥漿,上基層施工時也在下基層表面噴灑水泥漿,這種方式從連接效果來看是比較合適的(水灰比C∶W=1∶3)。攤鋪機擋板前加鋼板避免上下離析。

(四)碾壓控制要點

振動法設計的水泥穩(wěn)定碎石基層混合料的碾壓包括初壓、復壓和終壓,碾壓共計6～7遍:初壓可使用膠輪壓路機或振動壓路機靜碾壓1遍;復壓使用振動壓路機振動碾壓4遍;終壓可使用膠輪壓路機或振動壓路機靜壓1～2遍。嚴格控制碾壓時的含水量,施工碾壓時含水量越大,結(jié)構(gòu)層越易產(chǎn)生干縮裂縫。碾壓后的基層表面粗糙、均勻,不出現(xiàn)起皮、光滑現(xiàn)象。

(五)養(yǎng)生控制要點

每一段碾壓完成并經(jīng)壓實度檢測合格后,立即進行養(yǎng)生,采用土工布覆蓋養(yǎng)生,覆蓋前灑足水,而且時間不宜少于7d。合理的養(yǎng)生既是保證水泥穩(wěn)定碎石強度的需要,又是減少和避免干縮裂縫的措施,如果鋪筑后養(yǎng)生不及時或忽干忽濕,導致水分散失較快,干縮應力急劇增大而此時的抗應變能力還較低,就易產(chǎn)生干縮裂縫,并隨時間增長裂縫增加。

(六)對離析現(xiàn)象的控制

1.避免原材料離析現(xiàn)象的發(fā)生。

2.混合料裝車要前后移動,避免形成錐體造成混合料離析。

3.對攤鋪現(xiàn)場出現(xiàn)的離析,派專人進行處理,局部挖除換填均勻的混合料,禁止補灑細集料處理。

4.保證攤鋪機料槽內(nèi)混合料在螺旋器2/3高度處,盡量避免攤鋪離析。

(七)強度與基層裂縫間距的關(guān)系對比

本項目通過對振動成型與靜壓成型的水泥穩(wěn)定碎石混合料無側(cè)限抗壓強度與裂縫間距關(guān)系對比(如圖2所示)可知水泥穩(wěn)定碎石混合料無側(cè)限抗壓強度與裂縫間距有較顯著的相關(guān)關(guān)系?？箟簭姸仍礁?裂縫間距越小,即相同長度段裂縫數(shù)量越少。說明為提高半剛性基層抗裂能力,不宜采用提高水泥劑量的途徑增加強度。另一方面,與靜壓成型試件強度相比,振動成型試件強度與裂縫間距相關(guān)關(guān)系更為顯著。

四、結(jié)論

本項目采用振動成型方式設計的水泥穩(wěn)定碎石基層級配組成與靜壓成型方式設計結(jié)果相比水泥劑量降低1%～1.5%,強度提高1.5～2倍,相同水泥劑量下,振動成型試件干縮抗裂系數(shù)是靜壓成型條件下的1.5倍,表明振動成型材料抗裂及抗沖刷能力大幅度提高,且此種混合料在振動壓實作用下施工的基層彎沉值小,表明基層板體性好,承載能力高。水泥穩(wěn)定碎石基層均勻、密實、強度、厚度等均滿足規(guī)范及設計要求。

參考文獻

[1]公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范(JTJ034-2000)[S].北京:人民交通出版社,2000.

[2]宋興.水泥穩(wěn)定碎石基層的施工控制[J].公路交通技術(shù),2004,(4).

[3]周誠喜.水泥穩(wěn)定碎石基層抗裂機理的微觀分析[J].上海公路,2005,(2).

[4]李美江.道路材料振動壓實特性研究[D].長安大學碩士學位論文,2002.

[5]候建軍,劉宇,等.嶺南高速公路面層施工技術(shù)指南[M].嶺南高速公路有限責任公司,2006.

作者簡介:文瑞(1980-),男,陜西延安人,中交集團二公局萌興公司工程師,研究方向:公路工程施工技術(shù)管理與質(zhì)量管理。