振動(dòng)成型法在市政道路半剛性水泥穩(wěn)定碎石基層建設(shè)中的應(yīng)用分析

摘 要：由于半剛性水泥穩(wěn)定碎石基層有良好的抗拉強(qiáng)度、剛性等優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)的道路建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用，但是隨之也暴露除了很多的問題。比如存在收縮裂縫的問題，當(dāng)其中滲入一定量的水之后，就會(huì)發(fā)生唧漿現(xiàn)象，有時(shí)候還會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)性的破壞。文章針對(duì)這些問題，提出了在市政道路施工時(shí)半剛性水泥穩(wěn)定碎石基層振動(dòng)成型法的應(yīng)用，希望對(duì)提高市政道路的質(zhì)量有一定的指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：道路建設(shè)；水泥穩(wěn)定碎石；半剛性；基層

中圖分類號(hào)：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）12-0155-02

市政道路的施工現(xiàn)場(chǎng)往往受到多種因素影響，因此制定合理的施工方案和選用切實(shí)可行的施工工藝，對(duì)于保障市政道路工程的質(zhì)量和工程進(jìn)度至關(guān)重要。有研究表明通過(guò)提高混合料的密實(shí)度、控制水泥的含量等途徑，能夠在一定程度上控制干縮裂縫的產(chǎn)生。筆者認(rèn)為可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)方式研究與之相配的室內(nèi)成型方法，這對(duì)指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)操作有著重大的意義。本文提出了基于振動(dòng)成型法的半剛性水泥穩(wěn)定碎石基層的配比設(shè)計(jì)、室內(nèi)試驗(yàn)，并對(duì)其施工工藝過(guò)程以及注意事項(xiàng)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。

1 室內(nèi)試驗(yàn)

1.1 原材料

①水泥。半剛性水泥穩(wěn)定碎石基層選用強(qiáng)度等級(jí)為R32.5的普通硅酸鹽水泥，不能使用硬化快、早期強(qiáng)度高的水泥。水泥的初凝時(shí)間至少為3 h，終凝時(shí)間至少為6 h。除此之外，水泥3 d的抗拉強(qiáng)度至少為11 MPa，28 d的抗拉強(qiáng)度至少為32.5 MPa。

②碎石。按照碎石的粒徑大小可以分為四個(gè)檔次，分別是0～2.36 mm、2.36～4.75 mm、4.75～19 mm以及19～31.5 mm，四個(gè)檔次應(yīng)當(dāng)分倉(cāng)堆放。

1.2 配合比設(shè)計(jì)

本研究中使用振動(dòng)法來(lái)成型水泥穩(wěn)定碎石試件。為了增加基層的抗沖刷、抗收縮性能，提高強(qiáng)度，可以參照骨架密實(shí)型混合料的要求進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。通過(guò)大量的試驗(yàn)和檢測(cè)，找出其集料組成、水泥摻量、最大干密度以及含水量。具體的技術(shù)指標(biāo)見表1：

1.2.1 集料組成

在現(xiàn)行的道路施工規(guī)范當(dāng)中，對(duì)集料級(jí)配曲線是有一定的要求的，粗料比較少，細(xì)料過(guò)多。使用振動(dòng)成型法，要求粗料的粒徑在9.5 mm以上，同時(shí)適當(dāng)減少細(xì)料的含量，并按照骨架密實(shí)型的要求進(jìn)行配置。筆者結(jié)合半剛性水泥穩(wěn)定碎石基層級(jí)配范圍，擬合了如圖1所示的級(jí)配曲線。其中0～2.36 mm、2.36～4.75 mm、4.75～19 mm、19～31.5 mm四個(gè)檔次集料的重量比為27：4：36：33。

1.2.2 最佳含水量和最大干密度

在4個(gè)相同的上述集料級(jí)配中分別加入2.7%、3.2%、3.7%、4.2%不同量的水泥，制作實(shí)驗(yàn)試件。同一水泥含量試件加入不同的含水量進(jìn)行振動(dòng)成型，分別為3.1%、3.9%、4.8%、5.9%以及6.9%。各半剛性水泥穩(wěn)定碎石試件制作完畢之后，在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)生六天，在水中浸泡24 h之后測(cè)量各個(gè)試件的含水量和干密度，結(jié)果如圖2所示。

從圖中可以看出不同水泥含量半剛性水泥穩(wěn)定碎石試件的最大干密度。2.7%水泥用量的最大干密度為2.24 g/cm3，3.7%水泥用量的最大干密度為2.29 g/cm3，3.2%水泥用量的最大干密度為2.27 g/cm3，4.2%水泥用量的最大干密度為2.31 g/cm3。根據(jù)最大干密度還可以找到對(duì)應(yīng)的最佳含水量，具體結(jié)果見表2：

1.2.3 水泥用量

市政道路的半剛性水泥穩(wěn)定碎石基層要求7天的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度至少為5 MPa。從表2中可以看出，當(dāng)水泥用量為3.2%時(shí)，7天的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度為5.1 MPa，能夠滿足設(shè)計(jì)要求。由于室內(nèi)試驗(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)施工存在一定的區(qū)別，因此筆者認(rèn)為應(yīng)該將水泥量確定為3.7%。

1.2.4 振動(dòng)成型試驗(yàn)

振動(dòng)成型試驗(yàn)是指利用直徑為150 mm壓頭的振動(dòng)壓實(shí)儀，以一定的振動(dòng)頻率（30 Hz）、激振力（6 800～6 900 N）、靜壓力（1 900±100 N）和時(shí)間（2 min）對(duì)試件進(jìn)行振動(dòng)成型，從而使試件具有最大的干密度和最大的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度。該室內(nèi)試驗(yàn)方法能夠較準(zhǔn)確地反映施工現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)壓實(shí)的原理，從而可以將通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。

2 施工工藝

2.1 施工準(zhǔn)備

施工準(zhǔn)備包括材料準(zhǔn)備、機(jī)械準(zhǔn)備和下承層準(zhǔn)備。機(jī)械準(zhǔn)備包括攪拌站、攤鋪機(jī)、壓路機(jī)、自卸車等。與傳統(tǒng)成型方法最大不同就是壓路機(jī)，它是振動(dòng)成型法必須配置的機(jī)械設(shè)備。根據(jù)拌和以及攤鋪設(shè)備的生產(chǎn)能力來(lái)確定振動(dòng)壓路機(jī)的規(guī)格和臺(tái)數(shù)。在進(jìn)行半剛性水泥穩(wěn)定碎石基層施工之前，一定要確保下承層的質(zhì)量符合要求。要將表面的浮土清除干凈，確保表面有一定的濕度。如果有裂縫，要采取一定的措施將其封閉。如果有松散部位，要將其挖除，并重新攤鋪。當(dāng)將下承層作為水泥穩(wěn)定碎石時(shí)，要等下承層施工結(jié)束滿7 d并且強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求之后才能進(jìn)行施工。兩個(gè)水泥穩(wěn)定碎石基層之間的施工間隔時(shí)間要控制在30 d之內(nèi)，否則會(huì)因水泥穩(wěn)定碎石基層水分蒸發(fā)而產(chǎn)生干縮裂縫。

2.2 拌和、運(yùn)輸以及攤鋪

在拌合混合料的時(shí)候，可以通過(guò)參考最佳含水量來(lái)控制水含量。一般外加水和混合材料中的水含量之和不超過(guò)最佳水含量加1%。嚴(yán)格按照施工工藝規(guī)定的配比來(lái)配料。在將成品料裝車時(shí)，自卸車應(yīng)當(dāng)前后移動(dòng)，否則集料很可能會(huì)因?yàn)檫^(guò)度集中而產(chǎn)生分離的現(xiàn)象。在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中，要對(duì)集料進(jìn)行覆蓋保護(hù)，最大程度減少水分的蒸發(fā)。一定要在集料初凝前將其運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)。半剛性水泥穩(wěn)定碎石基層的壓實(shí)厚度不能超過(guò)25 cm。集料的攤鋪速度要控制在3 m/min左右，每個(gè)部位都要攤滿，同時(shí)攤鋪施工應(yīng)該保持連續(xù)性。

2.3 碾壓

攤鋪機(jī)要緊跟著壓路機(jī)，壓路機(jī)一次碾壓的長(zhǎng)度應(yīng)該控制在50～80 m之間。碾壓施工程序?yàn)椋撼鯄骸p振碾壓→重振碾壓→終壓。碾壓程序應(yīng)該遵循以下原則：初壓充分，振壓不推移、終壓無(wú)輪跡。在碾壓過(guò)程中，壓路機(jī)不能突然無(wú)故地剎車，停車要自然，一般要停在已經(jīng)碾壓好的路段。

2.4 養(yǎng)護(hù)

待半剛性水泥穩(wěn)定碎石基層施工完畢之后，要對(duì)其進(jìn)行至少7 d的養(yǎng)護(hù)。常見的養(yǎng)護(hù)方法有覆蓋塑料薄膜灑水法、噴灑養(yǎng)護(hù)劑法以及覆蓋濕潤(rùn)草袋法等等。采用何種方法進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。除此之外，在半剛性水泥穩(wěn)定碎石基層養(yǎng)護(hù)的期間，必須進(jìn)行人為的交通管制，禁止車輛的通行。

3 結(jié) 語(yǔ)

實(shí)體工程檢測(cè)結(jié)果對(duì)比分析證明：振動(dòng)法設(shè)計(jì)的水泥穩(wěn)定碎石無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度基本吻合。采用優(yōu)化的骨架密實(shí)型級(jí)配，并采用振動(dòng)法設(shè)計(jì)的混合料在拌和、運(yùn)輸、攤鋪及碾壓中未發(fā)現(xiàn)明顯離析，使用現(xiàn)有的施工設(shè)備，以振動(dòng)法確定的最大干密度作為標(biāo)準(zhǔn)密度，基層壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)可定位在98%。

參考文獻(xiàn)：

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