淺談水泥穩(wěn)定碎石的TRANBBS施工質(zhì)量控制



某高速段一級公路改建工程K13+000~K17+000段，因地勢較 低且地處永定河泛區(qū)，TRANBBS設(shè)計(jì)采用水泥混凝土路面，其基本結(jié)構(gòu)為 26cm水泥混凝土+18cm水泥穩(wěn)定碎石+30cm厚砂礫墊層。水泥穩(wěn) 定碎石具有良好的力學(xué)性能和板體性，它的水穩(wěn)性和抗凍性都較 石灰穩(wěn)定土好。水泥穩(wěn)定碎石的初期強(qiáng)度高，并且強(qiáng)度隨齡期增 長。隨著我國公路事業(yè)的發(fā)展和公路TRANBBS技術(shù)等級的不斷提高， 水泥穩(wěn)定碎石已成為高等級公路基層的常用材料并得到廣泛應(yīng)用。但 在施工過程中，如何更好的對水泥穩(wěn)定碎石加以控制以使其發(fā)揮 最佳性能，還需要更好的進(jìn)行研究和探討，以避免其不足之處對路面產(chǎn)生的危害。本文從組成設(shè)計(jì)和施工控制兩個(gè)方面，對如何 控制水泥穩(wěn)定碎石的施工質(zhì)量問題進(jìn)行重點(diǎn)的論述。 
1 組成設(shè)計(jì) 
近年來的實(shí)踐表明，水泥穩(wěn)定碎石作為路面基層應(yīng)綜合考慮 其強(qiáng)度、回彈模量、收縮和抗沖刷能力等指標(biāo)選擇集料級配、水泥 劑量和含水量等。在施工過程中，要想發(fā)揮水泥穩(wěn)定碎石的優(yōu)良性 能，首先應(yīng)通過其配合比組成設(shè)計(jì)予以保證。水泥穩(wěn)定碎石其組 成設(shè)計(jì)大體步驟，如圖1所示。 
 
1.1 集料級配對抗壓強(qiáng)度的影響 
對于半剛性基層路面結(jié)構(gòu)，基層要承受荷載，應(yīng)具有一定的荷載擴(kuò)散能力。集料自身強(qiáng)度及級配組成都對水泥穩(wěn)定碎石基層 的承載能力有重要的影響。 
公路設(shè)計(jì)規(guī)范中所規(guī)定的級配范圍是總結(jié)了全國各地的實(shí)踐 經(jīng)驗(yàn)而得來的，該級配范圍是很廣泛的。但我們在具體應(yīng)用中并 不是只要在這個(gè)范圍內(nèi)的級配就能滿足要求，要因地制宜、根據(jù)當(dāng) 地的實(shí)際情況確定級配范圍。 
表1給出了四個(gè)級配，前三個(gè)級配參照規(guī)范規(guī)定的級配范圍， 選取上、中和下限作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行集料組成設(shè)計(jì)，級配四為S型 級配。 
表1 水泥穩(wěn)定碎石級配組成 

篩孔尺寸(mm) 31.5 26.5 19 9.5 4.75 2.36 0.6 0.075
級配1(%) 100 96 89 66 45 35 18 5
級配2(%) 100 94 82 55 36 28 14 4
級配3(%) 100 92 76 49 29 21 11 3
級配4(%) 100 99 96 62 28 19 10 3
規(guī)范上限通過率(%) 100 100 89 67 49 35 22 7
規(guī)范下限通過率(%) 100 90 72 47 29 17 8 0
  
按照每種混合料的最佳含水量和壓實(shí)度要求制作試件，試件 在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，養(yǎng)生6天，浸水1天，然后進(jìn)行測試，其具體結(jié)果見表2。 
表2 水泥穩(wěn)定碎石各種級配試件測試結(jié)果 
級配編號 級配1 級配2 級配3 級配4
強(qiáng)度平均值R 4.86 4.79 3.79 4.57
標(biāo)準(zhǔn)差σ 0.34 0.13 0.77 0.55
強(qiáng)度代表值R’ 4.31 4.57 2.52 3.67
表中平均值說明， 級配1和級配2和級配4滿足規(guī)范要求的混合料7天、強(qiáng)度≥4.0Mpa的要求; 強(qiáng)度代表值說明，級配1和級配2滿足規(guī)范要求，這是由于混合料 形成的結(jié)構(gòu)密實(shí)、粒料間粘結(jié)力增強(qiáng)、材料的整體強(qiáng)度得到提高。 
1.2 水泥劑量對抗壓強(qiáng)度的影響 
根據(jù)規(guī)范要求，對水泥穩(wěn)定碎石基層選擇強(qiáng)度值較高的級配 中值，按照五個(gè)不同的摻量(3%、4%、5%、6%、8%)進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)。 通過試驗(yàn)對比發(fā)現(xiàn)，同樣的級配組成和水泥標(biāo)號、水泥劑量對混 合料的強(qiáng)度影響很大，其強(qiáng)度隨水泥劑量的增加而提高。 
1.3 混合料的縮裂特性 
水泥穩(wěn)定碎石的收縮分為干縮和溫縮兩種，其中的干縮是指 材料內(nèi)部水分蒸發(fā)而引起的體積收縮現(xiàn)象，主要發(fā)生在工程完工 后初期階段;當(dāng)基層上鋪筑面層后，基層的含水量一般變化不大， 此時(shí)基層的收縮轉(zhuǎn)化為以溫縮為主。 
廊泊公路廊坊市南出口至保津高速段一級公路改建工程 K13+000~K17+000段施工之前，進(jìn)行了室內(nèi)試驗(yàn)，采用級配2和 5%、6%這兩種水泥劑量進(jìn)行制件，經(jīng)過7天養(yǎng)護(hù)后進(jìn)行干縮試 驗(yàn)，經(jīng)過14天養(yǎng)護(hù)后進(jìn)行溫縮試驗(yàn)。通過對比發(fā)現(xiàn):干縮應(yīng)變隨著 時(shí)間的延長而增加，但到后期增長緩慢;隨著時(shí)間的增長，失水率 不斷增加，但在失水初期1周后增加迅速，隨后漸趨平緩;水泥劑量 對干縮應(yīng)變有影響，且溫縮應(yīng)變隨著溫度的增加而增大。與干縮 應(yīng)變相比，在正溫度范圍內(nèi)由溫度引起的溫縮應(yīng)變要小的多，而 水泥劑量對水泥穩(wěn)定碎石溫縮特性卻影響不大。 
1.4 延遲時(shí)間的影響 
水泥穩(wěn)定碎石從加水拌和到碾壓終了，延遲時(shí)間對混合料強(qiáng) 度及所能達(dá)到的干密度有明顯的影響。延遲時(shí)間越長，混合料的強(qiáng) 度和干密度的損失越大。因此在水泥穩(wěn)定碎石基層施工過程中， 既要采用終凝時(shí)間較長的水泥以延長凝結(jié)時(shí)間，又要控制施工的 延遲時(shí)間以減少強(qiáng)度的損失。 
2 施工控制 
2.1 材料控制 
水泥穩(wěn)定碎石基層材料主要由粗集料、細(xì)集料、水泥等拌和而 成，防止不合格材料進(jìn)場是質(zhì)量控制的關(guān)鍵。 
集料是水泥穩(wěn)定碎石基層的主體，對強(qiáng)度的影響取決于集料 本身的性質(zhì)。集料應(yīng)堅(jiān)硬、耐久并具有足夠的強(qiáng)度。粗集料應(yīng)符合 規(guī)范要求，當(dāng)大石料較多時(shí)，在拌和、運(yùn)輸、攤鋪過程中易產(chǎn)生大小 料分離現(xiàn)象，碾壓成型后易形成“粗集料窩”，對質(zhì)量不利。因此， 在施工過程中，粗集料的最大粒徑應(yīng)控制在31.5mm之內(nèi)。 
水泥質(zhì)量更是關(guān)鍵。施工時(shí)應(yīng)選取初凝時(shí)間3h以上，終凝時(shí) 間較長(大于6h)、標(biāo)號較低的水泥，為保證其具有足夠的強(qiáng)度 ，水泥穩(wěn)定碎石要有足夠的時(shí)間進(jìn)行拌和、運(yùn)輸、攤鋪和碾壓。我們在 施工中采用的水泥為河北唐山產(chǎn)盾石32.5Mpa礦渣硅酸鹽水泥。其 初凝時(shí)間為3小時(shí)40分鐘。 
2.2 嚴(yán)格控制水泥劑量 
在施工過程中，要嚴(yán)格控制好水泥穩(wěn)定碎石的水泥劑量。水 泥劑量太小，水泥穩(wěn)定碎石強(qiáng)度則不能滿足承載力要求;水泥劑量 太大時(shí)既浪費(fèi)材料，又會(huì)使基層產(chǎn)生裂縫，對面層構(gòu)成局部破壞。 所以在施工過程中，要把水泥用量控制在經(jīng)濟(jì)、合理的目標(biāo)上。 
2.3 含水量控制 
(1)含水量對壓實(shí)度的影響?；旌狭系暮繉λ喾€(wěn)定碎石 基層的質(zhì)量影響主要包括強(qiáng)度、壓實(shí)度等。擊實(shí)試驗(yàn)表明，含水量 對壓實(shí)度有較大影響。當(dāng)含水量不同時(shí)，相同的混合料在相同的 壓實(shí)功作用下，會(huì)產(chǎn)生不同的壓實(shí)度。由此可見，施工時(shí)控制好含 水量是保證壓實(shí)度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵之一。 
(2)含水量對強(qiáng)度的影響。含水量較小，混合料不但難以碾壓 成型，而且因水泥的物理、化學(xué)反應(yīng)不全面而造成結(jié)構(gòu)層強(qiáng)度難以 形成，造成板體松散

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我們在施工過程中，采用廠拌法生產(chǎn)水泥穩(wěn)定碎石混合料。試驗(yàn)檢測室配備一名專職試驗(yàn)人員，隨時(shí)檢測混合料的含水量。根 據(jù)施工組成設(shè)計(jì)確定的最佳含水量并結(jié)合當(dāng)日的溫度、濕度及運(yùn) 距確定混合料的含水量。這樣既可以保證混合料的質(zhì)量，又 能保證施工的進(jìn)度，避免了不必要的返工處理等問題。 
2.4 攤鋪 
在廊泊公路廊坊市南出口至保津高速段改建工程K13+000~K17+000施工過程中， 因底基層為級配碎石，因此在水泥穩(wěn)定碎石攤鋪前先在級配碎石 表面灑水浸濕，使用德國產(chǎn)ABG423攤鋪機(jī)進(jìn)行攤鋪。使用攤 鋪機(jī)進(jìn)行攤鋪的關(guān)鍵是保持作業(yè)連續(xù)不間斷，因此我們作了充分 的準(zhǔn)備，拌和方面采用浙江產(chǎn)WBS-300型穩(wěn)定土拌和站進(jìn)行拌 和，運(yùn)輸方面采用自卸車運(yùn)輸，要求一旦攤鋪就連續(xù)不斷的進(jìn)行。 
攤鋪時(shí)攤鋪機(jī)保持勻速行駛，速度為3.5m/min。當(dāng)拌和或運(yùn)輸環(huán) 節(jié)方面出現(xiàn)問題時(shí)，攤鋪機(jī)速度調(diào)整為2.5-3.0m/min，以保證不間 斷作業(yè)。安排專人在攤鋪機(jī)后面進(jìn)行檢查，當(dāng)局部產(chǎn)生粗集料窩 時(shí)，輔以人工進(jìn)行清除并換填。 
2.5 壓實(shí) 
混合料的壓實(shí)是一個(gè)關(guān)鍵工序，也是保證施工質(zhì)量的重要手 段之一。當(dāng)含水量大于或略大于最佳含水量時(shí)，就可以開始碾壓。 組織壓實(shí)操作時(shí)應(yīng)注意下列各點(diǎn): 
(1)采用的壓實(shí)機(jī)具應(yīng)先輕后重; 
(2)碾壓速度應(yīng)先慢后快，一般速度控制在1.5~2.4km/h; 
(3)組織壓實(shí)機(jī)具合理的工作路線，直線段一般應(yīng)先兩側(cè)后中 間，以便保持路拱;在彎道部分，由低的一側(cè)開始逐漸向高的一側(cè) 碾壓。相鄰兩次的輪跡應(yīng)重疊輪寬的三分之一，保證均勻壓實(shí)而 不漏壓，對于壓不到的邊角，應(yīng)輔以人工或小型機(jī)具進(jìn)行夯實(shí)處理。 
(4)應(yīng)經(jīng)常檢查混合料的含水量和密實(shí)度，并視需要采取相應(yīng) 調(diào)整措施，以達(dá)到符合規(guī)定壓實(shí)度的要求。 
應(yīng)特別注意的是，任何機(jī)械均不得在已完成的或正在被碾壓 的路段上調(diào)頭或急剎車，以免對結(jié)構(gòu)層造成破壞。當(dāng)局部混合料 過干時(shí)，可補(bǔ)充部分水分;如局部發(fā)生“軟彈”現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)人工挖 開，換填新的混合料，以保證質(zhì)量。 
2.6 養(yǎng)生 
水泥穩(wěn)定碎石的養(yǎng)生是十分重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，養(yǎng)生期間的濕 度及齡期對水泥穩(wěn)定碎石的強(qiáng)度影響相當(dāng)大，在混合料形成初期 應(yīng)進(jìn)行保濕養(yǎng)生，以保證水泥進(jìn)行水化反應(yīng)所需水分。養(yǎng)生期間 還應(yīng)采取封鎖TRANBBS交通的處理措施，除灑水車外其他車輛禁止通行， 特別嚴(yán)禁重型車輛通行。 
我們在施工過程中，除采取了封鎖交通的措施之外，還專門 購進(jìn)了毛氈進(jìn)行覆蓋養(yǎng)生，這樣既保證了混合料初期形成強(qiáng)度所 需要的外界條件又保證了其內(nèi)在的質(zhì)量。 
3 結(jié)束語 
通過廊泊公路廊坊市南出口至保津高速段公路改建工程 K13+000~K17+000段水泥穩(wěn)定碎石的施工，我們不難發(fā)現(xiàn)，水泥穩(wěn) 定碎石的級配對其強(qiáng)度是非常重要的，級配的好壞對水泥劑量的 使用多少具有絕對的控制作用。另外，組織協(xié)調(diào)施工機(jī)械的好壞 也是保證工程質(zhì)量的重要手段。同時(shí)，要根據(jù)不同的地區(qū)差異，因 地制宜確定不同的級配，采取不同的配合比。只有不斷的總結(jié)經(jīng) 驗(yàn)，才能在水泥穩(wěn)定碎石施工中對各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行更好的控制。

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