骨架密實(shí)型水泥穩(wěn)定碎石基層的施工質(zhì)量控制

李 晉 旺

(山西省晉中路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西 晉中 030600)

骨架密實(shí)型水泥穩(wěn)定碎石基層的施工質(zhì)量控制

李 晉 旺

(山西省晉中路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西 晉中 030600)

介紹了骨架密實(shí)型水泥穩(wěn)定碎石基層的特點(diǎn)，對(duì)其配合比的設(shè)計(jì)方法作了闡述，并從水泥穩(wěn)定碎石基層的試鋪、拌和、運(yùn)輸、攤鋪、碾壓、養(yǎng)護(hù)等施工過(guò)程入手，提出了施工注意事項(xiàng)及質(zhì)控要點(diǎn)，以確保工程質(zhì)量。

水泥穩(wěn)定碎石，基層，配合比，施工

基層是路面結(jié)構(gòu)的重要組成部分。在我國(guó)，很多高等級(jí)道路均采用半剛性材料作為基層。半剛性基層具有強(qiáng)度大、水穩(wěn)定性與抗凍性較好等優(yōu)勢(shì)，是我國(guó)最主要的路面基層結(jié)構(gòu)形式之一。但隨著路齡的增長(zhǎng)，在行車的反復(fù)載荷作用下，路面出現(xiàn)了裂縫、唧泥、坑槽等早期病害，甚至在遠(yuǎn)不到設(shè)計(jì)年限的情況下，路面毀損情況嚴(yán)重。除了半剛性材料自身收縮徐變及對(duì)荷載敏感等原因外，施工質(zhì)量控制不嚴(yán)格是一個(gè)很重要的原因。因此，本文作者結(jié)合自己的施工經(jīng)驗(yàn)，并參考國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，論述了骨架密實(shí)型水泥穩(wěn)定碎石基層施工中，應(yīng)該注意的關(guān)鍵問(wèn)題，以期借鑒。

1 骨架密實(shí)型水泥穩(wěn)定碎石基層的特點(diǎn)

半剛性基層包括石灰與粉煤灰穩(wěn)定類、水泥與粉煤灰穩(wěn)定類、石灰穩(wěn)定類及水泥穩(wěn)定類四類。水泥穩(wěn)定類相比其他三類，具有較高的強(qiáng)度和模量，良好的水穩(wěn)定性與耐久性，是目前應(yīng)用最廣的路面基層。

水泥穩(wěn)定類包括懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)、骨架孔隙結(jié)構(gòu)及骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)三種類型(見(jiàn)圖1)。在我國(guó)，一般二級(jí)及二級(jí)以下公路的基層采用懸浮密實(shí)型混合料；高速公路、一級(jí)公路的基層或上基層選用骨架密實(shí)型混合料。

骨架密實(shí)混合料是在連續(xù)級(jí)配的粗集料之間形成的相互嵌擠骨架，在骨架空隙中以水泥及細(xì)料為填充，形成一種骨架嵌擠密實(shí)結(jié)構(gòu)的無(wú)機(jī)結(jié)合料。

骨架密實(shí)混合料具有以下特點(diǎn)：

1)級(jí)配碎石作骨料，攤鋪壓實(shí)后，形成嵌擠鎖結(jié)原理，使得基層具有很高的強(qiáng)度。

2)采用振動(dòng)成型法進(jìn)行無(wú)側(cè)向抗壓強(qiáng)度成型，以其作為選擇水泥劑量依據(jù)，使得水泥劑量比傳統(tǒng)工藝降低20%左右，可有效的減少路面基層裂縫。

3)采用振動(dòng)成型法工藝進(jìn)行施工，其最大干密度和最佳含水量選擇最優(yōu)。

4)在施工中對(duì)基層的碾壓的要求高，有效提高路基的壓實(shí)度。

2 水泥穩(wěn)定碎石基層配合比設(shè)計(jì)

工程實(shí)踐表明，水泥穩(wěn)定碎石作為路面基層，要想發(fā)揮水泥穩(wěn)定碎石的優(yōu)良性能，其配合比組成設(shè)計(jì)就尤為重要。在配合比的設(shè)計(jì)中，應(yīng)對(duì)路基性能進(jìn)行綜合考慮，如路基強(qiáng)度、回彈模量、收縮和抗沖刷能力等，從而進(jìn)行集料的級(jí)配選擇、水泥劑量以及含水量的確定等。

1)水泥。

普通的硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥及火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥都可使用；宜選擇32.5或者42.5級(jí)水泥；水泥各齡期強(qiáng)度、安定性等必須符合GB 175—2007通用硅酸鹽水泥中的相關(guān)規(guī)定，其中：初凝時(shí)間應(yīng)不得小于3 h、終凝時(shí)間不得小于6 h。

由于早強(qiáng)水泥水化熱比較大，對(duì)溫縮不利，不宜采用早強(qiáng)水泥拌制混合料。

2)集料。

碎石宜采用反擊式破碎機(jī)破碎，應(yīng)保持表面潔凈、干燥，粗糙、棱角性好、無(wú)風(fēng)化、無(wú)雜質(zhì)；最大粒徑不得超過(guò)31.5 mm，按以下四種規(guī)格進(jìn)行備料：1號(hào)，16 mm～31.5 mm(或9.5 mm～31.5 mm)；2號(hào)，4.75 mm～16 mm(或4.75 mm～9.5 mm)；3號(hào)，2.36 mm～4.75 mm；4號(hào)，小于2.36 mm。其壓碎值不得超過(guò)28%；在粗集料中，針片狀的碎石含量不宜超過(guò)15%；要求碎石中小于0.6 mm的顆粒必須做液限和塑性指數(shù)試驗(yàn)，液限不得超過(guò)28%，塑性指數(shù)不得超過(guò)9；4號(hào)備料中，0.075 mm通過(guò)率必須嚴(yán)格限制，不得大于15%。建議砂當(dāng)量應(yīng)不得低于55%。

3)級(jí)配設(shè)計(jì)。

應(yīng)當(dāng)根據(jù)集料的類別分別進(jìn)行水洗并篩分，按顆粒組成進(jìn)行計(jì)算，以確定各類型碎石的組成比例；組成混合料的級(jí)配要求應(yīng)當(dāng)符合指導(dǎo)意見(jiàn)中的范圍規(guī)定，且4.75 mm，2.36 mm，0.075 mm的通過(guò)量應(yīng)接近級(jí)配范圍的下限。

4)確定水泥劑量、最佳含水量、最大干密度。

水泥劑量按3.5%～5.5%范圍，取4種～5種比例制備混合料試件，分別為：3.5%，4.0%，4.5%，5.0%；一般做9個(gè)試件，用振動(dòng)成型法確定各組混合料的最佳含水量和最大干密度。

5)強(qiáng)度檢驗(yàn)。

根據(jù)確定的最佳含水量，拌制不少于5組的水泥穩(wěn)定碎石混合料；按照壓實(shí)度(振動(dòng)擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，98%)的要求進(jìn)行混合料試件制備，在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)6 d，進(jìn)行養(yǎng)護(hù)的要求溫度為(20±2)℃，浸水1 d后將其取出做無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)；要求的水泥穩(wěn)定碎石7 d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度代表值應(yīng)不小于設(shè)計(jì)值(介于3.0 MPa～5.0 MPa之間)。

為減少基層裂縫，設(shè)計(jì)時(shí)注意的要點(diǎn)：在水泥穩(wěn)定碎石混合料中，0.075 mm以下粉料的含量越多，則其抗溫縮能力就越差；粘粒含量越大，溫縮系數(shù)越大；整體級(jí)配越細(xì)，干燥收縮越大，級(jí)配越接近懸浮結(jié)構(gòu)，干縮性越大，且干縮破壞主要發(fā)生在早期。因此，為減少干縮，減少基層裂縫，應(yīng)做到三個(gè)限制：在滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度的前提下，水泥用量應(yīng)該限制；在減少水泥含量的同時(shí)，細(xì)料及粉料的用量應(yīng)該限制；根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的氣候條件進(jìn)行含水量的限制。

3 水泥穩(wěn)定碎石基層的施工控制要點(diǎn)

質(zhì)量?jī)?yōu)良的水泥穩(wěn)定碎石基層，不僅需要良好的配合比設(shè)計(jì)，還需要正確的施工。

1)施工材料現(xiàn)場(chǎng)管理。

在施工場(chǎng)地，材料堆放場(chǎng)地面積應(yīng)符合堆料要求，不得出現(xiàn)集料混堆現(xiàn)象；各類材料有良好的隔離設(shè)施(見(jiàn)圖2)，且隔離高度必須滿足堆料要求；良好的硬化措施，且有良好的排水設(shè)施；各類型原材料標(biāo)識(shí)清楚。

2)施工準(zhǔn)備。

主要包括：清除作業(yè)面表面的浮土、積水等(見(jiàn)圖3)；對(duì)施工的作業(yè)面灑水使其濕潤(rùn)；間隔10 m進(jìn)行測(cè)量放樣；掛導(dǎo)線，根據(jù)松鋪系數(shù)算出松鋪厚度，間隔為10 m或5 m，張力不小于800 m，長(zhǎng)度不小于100 m。

3)試鋪。

驗(yàn)證用于施工混合料的配合比；調(diào)整拌和及運(yùn)輸時(shí)間，確保混合料均勻性；確定鋪筑的松鋪厚度和松鋪系數(shù)(約1.20～1.30)；確定標(biāo)準(zhǔn)的施工流程和方法，組織協(xié)調(diào)拌和、運(yùn)輸、碾壓等作業(yè)流程，盡量縮短延遲時(shí)間；合理確定每一作業(yè)段的長(zhǎng)度。

4)拌和。

根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)氣候條件，合理確定當(dāng)天的施工配合比；含水量要比最佳含水量略高1%以內(nèi)，并應(yīng)根據(jù)氣溫、失水等施工現(xiàn)場(chǎng)的綜合情況進(jìn)行合理的調(diào)整；隨時(shí)在線檢查配比、含水量是否變化；為有效篩除超出粒徑規(guī)格的集料及雜物，可在料斗入口處裝上鋼筋網(wǎng)蓋，同時(shí)，為防止發(fā)生串料的情況，料斗可加高隔板；混合料進(jìn)行裝車時(shí)，為保證混合料的均勻性，車輛前后移動(dòng)，分成三次裝料。

5)運(yùn)輸。

根據(jù)各個(gè)工序所需時(shí)間，組織協(xié)調(diào)好運(yùn)輸及卸料流程，車輛數(shù)量要滿足拌和出料與攤鋪需要；進(jìn)行裝料作業(yè)前，必須將裝載車廂清洗干凈；出料后應(yīng)盡快將混合料運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)，盡量縮短延遲時(shí)間；當(dāng)混合料的運(yùn)輸時(shí)間超過(guò)水泥初凝時(shí)間后，則必須將其予以廢棄；在運(yùn)輸途中，為減少水分損失，應(yīng)使用氈布等將混合料進(jìn)行覆蓋(見(jiàn)圖4)；運(yùn)輸車進(jìn)行卸料作業(yè)時(shí)必須有專人進(jìn)行指揮。

6)攤鋪(如圖5所示)。

在攤鋪機(jī)前30 m～40 m范圍內(nèi)，噴灑水泥凈漿；在保證待卸料車輛不少于5輛的情況下，應(yīng)確保攤鋪機(jī)連續(xù)進(jìn)行攤鋪?zhàn)鳂I(yè)，不得出現(xiàn)停機(jī)待料現(xiàn)象。控制攤鋪速度，一般是1 m/min左右。可采取一些防止混合料離析的措施，如在安裝攤鋪機(jī)時(shí)，降低布料器前擋板的離地高度等；進(jìn)行攤鋪時(shí)，螺旋布料器應(yīng)有2/3埋入混合料中等。在攤鋪過(guò)程中，應(yīng)盡量減少收放料斗的次數(shù)；在攤鋪機(jī)后面應(yīng)設(shè)置專人進(jìn)行離析消除作業(yè)。

7)碾壓(如圖6所示)。

碾壓是確保水穩(wěn)碎石基層施工質(zhì)量很關(guān)鍵的一步。碾壓組合：雙鋼輪壓路機(jī)+振動(dòng)壓路機(jī)+膠輪壓路機(jī)；碾壓長(zhǎng)度：一般50 m～80 m為一個(gè)碾壓?jiǎn)卧邷貭顩r下可將其適當(dāng)縮短；碾壓工藝：穩(wěn)壓→輕振動(dòng)碾壓→重振動(dòng)碾壓→膠輪穩(wěn)壓，直至碾壓至無(wú)輪跡時(shí)為止；碾壓速度：第1遍，2遍宜為1.5 km/h～1.7 km/h，以后各遍為1.8 km/h～2.2 km/h；碾壓時(shí)間：最好2 h以內(nèi)，最遲不超過(guò)3 h；壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到98%以上。

8)養(yǎng)生及交通管制。

封閉交通；采用土工布覆蓋養(yǎng)生，經(jīng)常補(bǔ)水，保持潤(rùn)濕；7 d內(nèi)保濕，28 d內(nèi)正常養(yǎng)護(hù)；灑水車的噴頭要用噴霧式(見(jiàn)圖7)。

4 施工中需特別注意的幾個(gè)問(wèn)題

1)穩(wěn)定料源。

由于骨架密實(shí)型水穩(wěn)碎石基層的級(jí)配范圍較窄，對(duì)材料的質(zhì)量要求比普通的水穩(wěn)混合料更高。因此，穩(wěn)定的料源就十分重要。對(duì)進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)的每批材料都要及時(shí)進(jìn)行篩分，調(diào)整用料比，以保證骨架密實(shí)型水穩(wěn)碎石混合料的級(jí)配。

2)嚴(yán)格控制級(jí)配。

要在粗集料間形成良好的相互嵌擠的骨架結(jié)構(gòu)，必須要嚴(yán)格控制4.75 mm，2.36 mm，0.075 mm集料的通過(guò)率，將其控制在規(guī)定的范圍內(nèi)。

3)機(jī)械的定期檢查。

要定期進(jìn)行拌和機(jī)器標(biāo)定，定期進(jìn)行施工機(jī)械的檢修、保養(yǎng)，及時(shí)排除故障。

4)施工中應(yīng)嚴(yán)格控制水泥劑量。

施工中，要對(duì)水泥劑量實(shí)行動(dòng)態(tài)控制,加大水泥劑量檢測(cè)的頻率；實(shí)行每日總量控制；還需要注意檢查水泥罐倉(cāng)向拌和機(jī)輸送水泥用量的準(zhǔn)確性。

5)加強(qiáng)施工中的含水量控制。

含水量控制包括碾壓時(shí)含水量和拌和出料時(shí)的含水量質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；拌和出料時(shí)的含水量應(yīng)略高于最佳含水量1%之內(nèi)，碾壓時(shí)的含水量由于受溫度、運(yùn)距和風(fēng)速等的影響，變化幅度較大，因此，施工過(guò)程中應(yīng)注意根據(jù)混合料的含水量變化及時(shí)調(diào)節(jié)拌和時(shí)的進(jìn)水量。

[1] 杭州公路工程監(jiān)理咨詢公司象山港大橋及接線工程第七監(jiān)理辦.振動(dòng)成型法施工質(zhì)量控制交流材料[Z].2012-07-18.

[2] 張萬(wàn)磊.骨架抗裂密實(shí)型水泥穩(wěn)定碎石配合比設(shè)計(jì)與施工技術(shù)要點(diǎn)[D].南京：江蘇省交通科學(xué)研究院，2011.

[3] DB 33/T836—2011，公路水泥穩(wěn)定碎石基層振動(dòng)成型法施工技術(shù)規(guī)范[S].

[4] 蘇高技(2006)219號(hào)，江蘇省高速公路抗裂型水泥穩(wěn)定碎石路面基層施工指導(dǎo)意見(jiàn)(試行)[Z].

On construction quality control for dense skeleton type cement stabilized crushed stone base

Li Jinwang

(JinzhongRoadandBridgeConstructionGroupCo.，LtdinShanxi,Jinzhong030600,China)

The paper introduces the features of dense skeleton type cement stabilized crushed stone base, illustrates the design methods for its proportional ratio, and points out the construction precautions and quality control points from the trial pavement, mixing, transportation, compaction, and maintenance of the dense skeleton type cement stabilized crushed stone base, so as to ensure the engineering quality.

cement stabilized crushed stone, base, proportional ratio, construction

2014-02-20

李晉旺(1970- )，男，工程師

1009-6825(2015)04-0216-03

U416.214

A