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骨架抗裂型水泥穩定碎石基層施工技術與質量控制

發布日期:2020-01-29  瀏覽次數:217
 摘 要:結合吳江市人民路西延伸段水泥穩定碎石基層施工實踐及吳江城投路面基層施工指導意見,從原材料質量、混合料質量、碾壓工藝等方面入手,提出了水泥穩定碎石施工質量控制要點及保證措施。

關鍵詞:水泥穩定碎石;質量控制要點;技術控制措施;施工工藝 
1.工程概況
人民路是吳江市中心城區的東西向城市主干路,本次工程為人民路西延伸工程(太湖新岸堤—吳模路)道路新建工程(里程范圍為K0+000~K4+500.087),道路全長4.5km。
人民路規劃紅線寬度44m,按機動車道雙向6車道布置,標準段車道寬22m,機非綠化隔離帶3m, 非機動車道3.5m,人行道4.5m(含1.5m綠化帶)。38cm厚水泥穩定碎石(骨架密實型)。
2.對基層的主要技術要求
  (1)有足夠的強度和剛度(殘余變形、剪切破壞、疲勞破壞)。
  (2)有足夠的水穩性和冰凍穩定性(含土較多、塑性大的基層含水量增加強度降低,聚冰帶在春融化凍期間材料強度降低。
  (3)有足夠的抗沖刷能力(車輛荷載作用下,動水對細料的沖刷)。
  (4)收縮性小(水份減小產生的干縮程度,溫縮程度)。
  (5)有足夠的平整度。
  (6)與瀝青面層有良好的結合。 
3.影響水穩強度的因素
3.1集料對水穩強度的影響
集料的類別和性質是影響水泥碎石強度的重要因素之一。表1列出了碎石水泥穩定后的一些特性。

表1    碎石水泥穩定后特性

無側限抗壓強度 7d  MPa
彎拉彈性模量
MPa
CBR*
水泥用量
(集料的%)
2.8~10.5以上
(7~21)×103
≥600
≤5
3.2水泥的成分和劑量對水穩強度的影響
各種類型的水泥都可以用于穩定碎石。對于同一種集料,水泥礦物成分是決定水穩強度的主導因素。在通常的情況下,硅酸鹽水泥的穩定效果較好,而酸鹽水泥則較差。當水泥的礦物成分相同時,水穩的強度隨著水泥比表面和活性的增大而提高。在硬化條件相似的情況下,當水泥的礦物成分相同時,隨著水泥分散度的增大,其化學活性程度和硬化能力也有所增長,從而水泥穩定的強度也大大提高。
3.3含水量對水泥強度的影響
水穩混合料中的含水量對水穩的強度有很大的影響。當混合料中含水不足時,水泥就要與集料爭水,若集料對水有更大的親和力,就不能保證水泥的完全水化和水解作用。水泥正常水化所需要的水量約為水泥重量的 20%。另外,水穩的含水量不適宜時,也不能保證水泥在混合料中的均勻分布,更不能保證達到最大壓實度的要求。
3.4工藝過程及養生條件對水泥強度形成的影響
水泥、集料拌和得愈均勻,水穩的強度和穩定性愈高。拌和不均勻會使水泥劑量少的地方強度不足,而水泥劑量多的地方則裂縫增加。延遲2~4h,抗壓強度損失11%~26%,6h損失近50%。養生結束后,隨著暴露時間增加時就會產生間距5~10m的干縮裂縫。
從開始加水拌和到完成壓實的延遲時間,對水穩的密實度和強度有很大的影響。間隔過長,水泥會部分結硬,一方面影響到水穩的壓實度,而壓實度對強度的影響很大;另一方面將破壞已結硬水泥的膠凝作用,使水穩的強度下降。為保證水泥的水化,在初期養生階段應采用土工布覆蓋灑水保持潮濕,每天灑水的次數和養生天數視當地氣候條件而定。
水穩路面基層初期強度高并且強度隨齡期增長,提高了路面使用品質,延長了使用壽命,可以節約大量的后期養護費用,具有較好的經濟效益。
4.水穩路面基層施工工藝(圖1)


圖1  基層施工工藝
5.水穩路面基層質量控制
隨著水穩在公路路面基層中的廣泛應用,同時也暴露出原材料質量不合格、配合比不準確、拌和不均勻、攤鋪不平整、粗集料離析、碾壓不密實、接縫不平整等質量問題,從而形成強度不足、局部松散破碎、干縮裂縫、起皮、松散、裂縫、彈簧、翻漿等質量缺陷。為了保證路面基層滿足設計要求和使用要求,監理必須依據相關規范、標準層層把關,嚴格控制,重點是控制原材料選擇、混合料組成設計和施工工藝過程。
水穩路面基層的原材料主要有水泥、粗集料、細集料、礦粉。為把好原材料質量關,應加強對各類原材料的料源進行實地考察,在使用過程中由現場業主、監理及技術服務公司共同見證按規定頻率抽樣檢驗,不合格的材料嚴禁用于本工程中。
5.1 水泥
  普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質硅酸鹽水泥都可用于拌制水泥穩定碎石混合料,宜采用PO.325緩凝水泥;不同類型的水泥具有不同的干縮性.選用干縮性小的水泥,可在一定程度上降低裂縫的幾率,推薦普通硅酸鹽水泥;不應采用早強水泥,早強水泥水化熱比較大,對溫縮不利;水泥各齡期強度、安定性等應符合規定;水泥初凝時間應不少于3h,終凝時間不少于6h。
5.2  碎石  
碎石的最大粒徑為31.5mm,宜按粒徑9.5~31.5mm、4.75~9.5mm、2.36 ~4.75mm和0~2.36mm四種規格備料,其中4號料(0~2.36mm)宜采用玄武巖輝綠巖石料。碎石壓碎值應≯28%,粗集料針片狀含量應≯18%(宜≯15%)。1號料與2號料中通過0.075mm的含量應≯1.5%,3號料中通過0.075mm的含量應≯3%,4號料中0.075 mm 通過率應≯15%;碎石中<0.6mm的顆粒必須做液限和塑性指數試驗,要求液限<28%,塑性指數<9。
水泥穩定碎石顆粒組成應符合表2的規定。
表2  水泥穩定碎石混合料中集料的顆粒組成
                      類型
方篩孔尺寸mm
級配碎石級配范圍要求(通過量%)

級配下限
級配上限
31.5
100
100
19
72
85
9.5
40
58
4.75
25
38
2.36
16
28
0.6
8
15
0.075
0
5
5.3水
    凡飲用水皆可使用,遇到可疑水源,應委托有關部門化驗鑒定。    
6.現場試驗段的施工
在進行大面積的正式施工前應根據初步確定的設計配合比鋪筑試驗段,通過試驗段的鋪筑,以獲得最優生產配合比、合適的拌和時間、攤鋪速度、壓實機具的組合及碾壓工藝、松鋪系數及合適的作業長度等一系列控制參數,提出標準施工方法。試驗段除強度及幾何尺寸滿足要求外,現場鉆芯取樣的完整性也是控制的關鍵環節,試驗段長度宜為100~150m,宜選用兩種或多種不同的碾壓組合,必要時可調整水泥用量及含水量試驗。
6.1  混合料的拌和
拌合注意事項:①計算當天的施工配合比;②含水量要比最佳含水量略高1%以內,并應根據氣溫、失水情況進行調整;③隨時在線檢查配比、含水量是否變化;④料斗上口必須安裝鋼筋網蓋,篩除超出粒徑規格的集料及雜物,同時,為避免施工時冷料斗串料,料斗需加高隔板; ⑤裝車時車輛應前后移動,分三次裝料。
6.2  混合料的出料和運輸
拌和機出料不允許采取自由跌落式的落地成堆、裝載機裝料的辦法,應采用帶活動門漏斗的料倉,由漏斗出料直接裝車,裝車時車輛應前后移動,分三次裝料,避免混合料離析。運輸注意事項:①裝料前應將車廂清洗干凈;②運輸車輛數量一定要滿足拌和出料與攤鋪需要;③應盡快將拌成的混合料運送到鋪筑現場,超過水泥初凝時間,必須予以廢棄;④配備氈布。車上的混合料應覆蓋,減少水分損失;⑤運輸車卸料有專人指揮。
6.3 混合料的攤鋪
攤鋪注意事項:①攤鋪機前30~40m內噴灑水泥凈漿;②攤鋪機連續攤鋪(確保攤鋪現場待卸料車不少于5輛);③梯隊作業 ,型號一致,參數一致;④攤鋪機宜連續攤鋪,禁止攤鋪機停機待料,攤鋪機的攤鋪速度一般宜在1m/min左右;⑤攤鋪機在安裝、操作時應采取如降低布料器前擋板的離地高度等混合料防離析措施;⑥螺旋布料器應有三分之二埋入混合料中;⑦盡量減少攤鋪機收放料斗;⑧攤鋪機后面應設專人消除離析現象。
6.4 混合料的壓實
1)每臺攤鋪機后面,應緊跟振動壓路機和輪胎壓路機進行碾壓,一次碾壓長度一般為50~80m。碾壓段落必須層次分明,設置明顯的分界標志,有監理旁站。
2)碾壓應遵循試鋪路段確定的程序與工藝。注意穩壓要充分,振壓不起浪、不推移。壓實時,遵循穩壓(遍數適中,壓實度達到90%)→振動碾壓→膠輪穩壓的程序,壓至無輪跡為止。碾壓完成后用灌砂法檢測壓實度。
3)壓路機碾壓時應重疊1/2輪寬。
4)壓路機倒車應自然停車,不許剎車;換擋要輕且平順,不要拉動基層。在第一遍初步穩壓時,倒車后應原路返回,換擋位置應在已壓好的段落上,在未碾壓的一頭換擋倒車位置錯開,要成齒狀,出現個別擁包時,應進行鏟平處理。
5)壓路機碾壓時的行駛速度,第1~2遍為:1.5~1.7km/h,以后各遍應為:1.8~2.2km/h。
6)壓路機停車要錯開,相隔間距≮3m,應停在已碾壓好的路段上。
7)嚴禁壓路機在已完成的或正在碾壓的路段上調頭和急剎車。
8)碾壓宜在水泥初凝前及試驗確定的延遲時間內完成,達到要求的壓實度,同時沒有明顯的輪跡。
9)為保證水泥穩定碎石基層邊緣壓實度,應有一定的超寬;對用方木或型鋼模板支撐時,也應有一定超寬。
6.5橫縫設置
1)水泥穩定碎石混合料攤鋪時,應連續作業,如因故中斷時間超過2h,則應設橫縫;每天收工之后,第二天開工的接頭斷面也要設置橫縫;要特別注意橋頭搭板前水泥碎石的碾壓。
2)橫縫應與路面車道中心線垂直設置,接縫斷面應是豎向平面。其設置方法:①壓路機碾壓完畢,沿端頭斜面開到下承層上停機過夜;②第2天,將壓路機沿斜面開到前一天施工的基層上,用3m直尺縱向放在接縫處,定出基層面離開3m直尺的點作為接縫位置,沿橫向斷面挖除坡下部分混合料,清理干凈后,攤鋪機從接縫處起步攤鋪;③壓路機沿接縫橫向碾壓,由前一天壓實層上逐漸推向新鋪層,碾壓完畢再縱向正常碾壓;④碾壓完畢,接縫處縱向平整度應符合水泥穩定碎石基層質量標準規定。
6.6檢查控制
碾壓完成后用灌砂法檢測壓實度。碾壓要達到要求的壓實度,同時沒有明顯的輪跡。
采用振動成型法成型的水泥穩定碎石7d浸水無側限抗壓強度代表值應≮5.0MPa。同時,應采用靜壓法成型進行7d無側限抗壓強度試驗,強度代表值應≮3.0MPa。
水泥穩定碎石基層質量標準見表3。


  表3  水泥穩定碎石基層質量標準
檢查項目
質量要求
檢查規定
備注

要求值或容許誤差
質量要求
最低頻率
方法

壓實度

≮97
符合技術規范要求
1點/1000m2
用灌砂法檢查,采用振動擊實標準

平整度mm
≤10
平整、無起伏
3處/20m
用3m直尺連續量10尺,每尺取最大間隙

縱橫高程mm
±15
平整順適
1斷面/20m
每斷面3~5點用水準儀測量

厚度
mm
±10
均勻一致
1處/200m/車道
每處3點,路中及邊緣任選挖坑丈量

寬度mm
不小于設計
邊緣線整 齊,順適,無曲折
1處/40m
用皮尺丈量

橫坡度 %
±0.3

3個斷面/100m
用水準儀測量

水泥劑量 %
±0.5

每2000m26個以上樣品
EDTA滴定
及總量校核
拌和機拌和后取樣
級配

符合表1要求
每2000m21次
水洗篩分
拌和機皮帶取樣
強度 MPa
3~5
靜壓法成型強度≥3.0MPa;振動壓實成型強度≥5.0MPa
1組/2000m2
7d浸水抗壓強度

含水量(%)
+0~+1
最佳含水量
隨時
烘干法

外觀要求
① 表面平整密實,無浮石,彈簧現象;
② 無明顯壓路機輪跡。
注:(1)水泥穩定碎石基層7d齡期必須能取出完整的鉆件,如果取不出完整鉆件,則應找出不合格界限,進行返工處理。
  (2)水泥穩定碎石級配宜控制在設計級配范圍以內,不應超過設計級配范圍的上限。施工中關鍵篩孔級配值與生產配合比設計值允許誤差為:0.075mm,±2%;2.36mm,±4%;4.75mm,±7%。
6.7 養生及交通管制
6.7.1養生方法
應將麻布或透水無紡土工布濕潤,然后人工覆蓋在碾壓完成的基層頂面。覆蓋2小時后,再用灑水車灑水,在7d內應保持基層處于濕潤狀態,28d內正常養護。養生結束后,應將覆蓋物清除干凈。
6.7.2灑水方式
用灑水車灑水養生時,灑水車的噴頭要用噴霧式,不得用高壓式噴管,以免破壞基層結構,每天灑水次數應視氣候而定,整個養生期間應始終保持水泥穩定碎石層表面濕潤。養生期間應封閉交通。
7.結語
水泥穩定碎石施工,隨著施工機械化程度的提高,施工速度的加快,事先和事中控制顯得尤為重要,否則將給實體造成一定的質量隱患,帶來一定的經濟損失。為此,提出了控制要點和控制措施是與當時施工技術條件相對應的,隨著原材料質量、機械化程度、施工經驗等方面的變化可能會提出不同的控制要點及控制措施。
參考文獻
[1]孫兆輝等.水泥穩定碎石基層材料干縮及影響因素分析[J].建筑材料科學報,2006,(02):166-171
[2]郭忠印等.水泥穩定碎石基層施工質量控制[J].公 路,2004,(09):157-162
[3]吳江市松陵大道、學院路西延、高新路西延及人民路西延工程路面施工指導意見匯編

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