路基水穩(wěn)層混合料施工質(zhì)量控制措施分析

彭童

（貴州省榕江公路管理段，貴州 榕江557200）

1 工程概況

國道G321線榕江至壩街二級公路改擴建工程，該項目位于V3（貴州山地過濕區(qū)），路基的設(shè)計寬度為8.5m，針對長期對交通量的監(jiān)測分析，此道路的軸載采用BZZ-100中等交通等級（表1為該工程路面結(jié)構(gòu)），此次項目中確定應(yīng)用5%水泥摻用量的水泥穩(wěn)定碎石基層。水泥摻入后，混合料拌和、攤鋪、碾壓和修整全部操作應(yīng)在3h內(nèi)完成，并在上述規(guī)定時間內(nèi)一次碾壓到規(guī)定的壓實度，不應(yīng)間斷后補壓。基層施工完后，必須立即檢查和試驗各項質(zhì)量項目，若質(zhì)量不合格，則必須在上述規(guī)定時間內(nèi)修整。基層施工完畢后必須保濕養(yǎng)生7天后，才能進行下一結(jié)構(gòu)層的施工。養(yǎng)生期內(nèi)除灑水車外，不得通車。養(yǎng)生期過后，應(yīng)立即鋪筑下一層或蓋砂養(yǎng)護。

表1 路面結(jié)構(gòu)

路基水穩(wěn)層是水泥穩(wěn)定碎石層的簡稱，就是級配碎石中摻加一定劑量的水泥讓其固結(jié)，并通過碾壓壓實，保濕養(yǎng)生完成。而一段公路的好壞絕大部分取決于路基的穩(wěn)固性，所以打好穩(wěn)固的路基是一件非常重要的事情。在路基的建設(shè)中，水穩(wěn)層的應(yīng)用十分廣泛且經(jīng)濟實惠。

2 水穩(wěn)層作用機理

水穩(wěn)層是以級配碎石為骨料，再用足夠的膠凝材料和規(guī)定數(shù)量的灰漿填補骨料間隙，基于嵌擠原理實施鋪設(shè)和壓實作業(yè)的一種方法。該方法的壓實程度與密實度相近，而壓實強度要求滿足碎石材料間嵌擠原理，還需要用一定數(shù)量的灰漿來對骨料之間的空隙進行填充。在建設(shè)水泥穩(wěn)定碎石層結(jié)構(gòu)初期對強度要求通常都非常高，同時隨著時間的增加強度也將發(fā)生相應(yīng)的變化，并且其能夠在短時間內(nèi)結(jié)成板體，這也是水泥穩(wěn)定碎石層具有良好強度和抗?jié)B性的主要原因。

3 水穩(wěn)層原料和設(shè)備的基本要求

3.1 原料選擇

3.1.1 水泥。水泥作為穩(wěn)定碎石的重要原料，集料的質(zhì)量在很大程度上取決于水泥質(zhì)量。在實際施工中，應(yīng)該選用標號低、終凝時間相對較長的水泥，這樣才能有充足的時間實施拌和、運輸、攤鋪以及碾壓等各環(huán)節(jié)的工作。值得注意的是，嚴禁將受潮水泥以及早強水泥用在工程項目建設(shè)中，否則將無法實現(xiàn)預(yù)期的效果。

3.1.2 混合材料。混合材料主要分為活性材料和非活性材料，其中活性物質(zhì)主要是粉煤灰等可以和水泥中析出的氧化鈣相作用的物質(zhì)，而非活性物質(zhì)主要是指活性相對較低或者沒有活性人工或者天然的礦物材料。對于非活性物質(zhì)材料，應(yīng)該將細度和有害物質(zhì)成分作為關(guān)鍵的控制指標。而對于活性物質(zhì)，則要求嚴格管控粉煤灰的質(zhì)量。

3.1.3 水。對于水并沒有提出嚴格的要求，通常情況下，適合飲用的水都可以用來拌制和養(yǎng)護水穩(wěn)層。如果無法確保水質(zhì)，就需要對水中是否存在影響水泥強度的物質(zhì)進行試驗。從水源中取得的水制作而成的水泥砂漿會降低水穩(wěn)層抗壓性能，影響路基的穩(wěn)定性，因此不適合將其用于水穩(wěn)層施工中。

3.1.4 集料。集料主要是指人工級配碎石。對于級配碎石而言，需要將碎石大小作為重要管控內(nèi)容。用在道路底基礎(chǔ)層的集料最大粒徑不能超出40mm，用于基層的材料最大粒徑不能大于30mm。

3.2 設(shè)備選擇要求

水穩(wěn)層施工中主要將設(shè)備用于拌和作業(yè)中，拌和設(shè)備質(zhì)量的好壞在很大程度上直接影響著混合料的攪拌質(zhì)量。然而，影響拌和材料質(zhì)量的因素主要有粉料、骨料以及水等，各種材料配比的精確度是保障水穩(wěn)層建設(shè)滿足標準要求的關(guān)鍵。通常情況下，主要使用的是WBC300型穩(wěn)定土廠拌設(shè)備，該設(shè)備通過運用電磁調(diào)速控制系統(tǒng)能夠控制材料配比的合理性，而且在攪拌過程中還具有保證材料拌和均勻性的作用，有利于材料性能作用的充分發(fā)揮。

3.3 混合料的浸水馬歇爾試驗與分析

表2為三種類型瀝青混合料的浸水馬歇爾穩(wěn)定度和殘留穩(wěn)定度的比值。

從表2中內(nèi)容可以得知，和SBS改性瀝青混合料相比，蒙脫土/SBS復(fù)合改性瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度值得到了明顯的提升，由此可見摻入蒙脫土具有提高改性瀝青混合料水穩(wěn)性的作用。

表2 三種類型瀝青混合料浸水馬歇爾試驗數(shù)據(jù)

4 水穩(wěn)層混合料組成設(shè)計

通過全面落實原材料試驗檢測工作，最終得出了最佳含水量和最大干密度，經(jīng)過7d后進行無側(cè)限抗壓強度試驗。試驗結(jié)果表明，水泥穩(wěn)定混合料具有良好的和易性，而且試塊的成型效率高。從外觀上來看，試塊成型后的外觀比較美觀，而且7d的平均強度也相對較高。通常情況下，不同配比的水穩(wěn)試件7d無側(cè)限抗壓強度為4～7MPa，相對而言抗壓強度較高。通過對摻有粉煤灰和水泥的水穩(wěn)試件進行多次循環(huán)測試，發(fā)現(xiàn)抗壓強度無法滿足要求。總之，由水泥、粉煤灰、碎石、砂以及石屑組成的水穩(wěn)層具有良好的抗壓能力，而且外觀面層相對較薄，美觀性良好，不僅能夠延長瀝青混凝土道路的使用壽命，還能夠給人賞心悅目的體驗。

5 水穩(wěn)層施工過程

5.1 施工前準備工作

水穩(wěn)層施工質(zhì)量的保障，需要從施工開始階段入手，即做好施工前期的準備工作，以便為后續(xù)各環(huán)節(jié)工作的高質(zhì)量開展提供可靠的保障。施工準備階段的內(nèi)容主要包含以下方面：其一，施工材料的準備。選擇高質(zhì)量的材料能夠大大提升工程項目的建設(shè)質(zhì)量。碎石和水泥作為決定水穩(wěn)層施工質(zhì)量的重要材料，通常用于水穩(wěn)層施工中的水泥主要有礦渣硅酸鹽水泥以及硅酸鹽水泥等，通過分析公路延伸段的濕度、溫度可以得知，在該延伸段工程建設(shè)中使用的是礦渣硅酸鹽水泥。此次工程項目建設(shè)初凝時間控制在3h以上，終凝時間控制在5.5h內(nèi)。對于碎石的選擇，將壓碎值大約控制在45%。表3為完成底基層鋪設(shè)工作后的質(zhì)檢內(nèi)容。為確保水穩(wěn)層各環(huán)節(jié)施工作業(yè)的順利開展，必須由專業(yè)人員全方位開展底基鋪筑情況的驗收工作，最大限度地管控基礎(chǔ)工程的質(zhì)量，將對后期水穩(wěn)層施工質(zhì)量產(chǎn)生的不利影響降到最低。

表3 基礎(chǔ)工程質(zhì)檢標準

5.2 水穩(wěn)層施工過程

此次公路改擴建工程的水穩(wěn)層的施工的流程如下：

5.2.1 檢測路基及清掃工作。路基完成后，其頂面壓實度按重型擊實標準不得低于95%，每車道每10m兩點進行彎沉檢測，對彎沉值過大的點，應(yīng)確定范圍、進行路基的局部處理，驗收合格后清掃完成路基表面雜物方可進行水穩(wěn)層施工。

5.2.2 材料的拌和。采用中心站集中拌和混合料，在正式拌和之前，要先調(diào)試所用的廠拌設(shè)備，使混合料的顆粒級配組成和含水量都達到規(guī)定的要求，原集料的顆粒組成發(fā)生變化時，必須重新調(diào)試設(shè)備，拌和完成后及時運輸和攤鋪，防止影響混合料質(zhì)量。

5.2.3 混合料攤鋪。采用攤鋪機進行攤鋪，為了保障水穩(wěn)層壓實厚度，可根據(jù)試驗路段測算取得的松鋪系數(shù)控制松鋪厚度進行均勻攤鋪，并控制好路面的橫坡和縱坡坡度。另外，攤鋪機在攤鋪時速度控制在2～3m／min。如果與相連部分攤鋪的時間超過30min，應(yīng)做一接頭縫。

5.2.4 壓實。使用20t壓路機先靜碾壓3次，然后再用振動時激振力大于35t的振動壓路機進行碾壓密實，若出現(xiàn)彈簧現(xiàn)象，應(yīng)立即挖出并重新?lián)Q填新料碾壓。碾壓成型后的水穩(wěn)層路面是平整且無輪跡的。

5.2.5 穩(wěn)定和養(yǎng)護。上文中提到此次在底基層工作完成后，此項工程進行了為期7天的養(yǎng)護和穩(wěn)定工作。在底基層壓實和接縫工作都完成后，根據(jù)地段的空氣濕度、降水情況，特定人員對地面進行灑水工作，保證水穩(wěn)層的濕潤度。養(yǎng)生期內(nèi)除灑水車外，不得通車。養(yǎng)生期過后，應(yīng)立即鋪筑下一層或蓋砂養(yǎng)護。

6 水穩(wěn)層施工質(zhì)量控制措施

6.1 水泥質(zhì)量的控制

在水穩(wěn)層施工中，水泥作為影響施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素，必須嚴格管控水泥劑量的大小。整個施工作業(yè)的進行，如果用到的水泥劑量太小，會影響水泥的牢固性和黏附性。而一旦水泥劑量太大，會增加集成裂縫出現(xiàn)的概率。對此，以試驗方式確定水泥劑量，嚴格按照要求配制混合料。

6.2 混合料的含水量控制

天氣、濕度以及溫度等各項因素是影響施工作業(yè)的關(guān)鍵因素。通常情況下，需要控制混合料的含水量在0%～2%的范圍內(nèi)，換言之，應(yīng)控制實際含水量使其大于最佳含水量1%～2%。對于混合料的拌和，需要由專業(yè)的工作人員在特定的時間測定含水量，并且結(jié)合實際施工需求設(shè)置最佳含水量標準，在此基礎(chǔ)之上結(jié)合運輸情況以及溫濕度來確定拌和混合料需要用到的水量。壓實度檢測工作的實施，除了需要對混合料進行攤鋪整形之外，還需要及時對混合料的含水量進行檢測，并且及時進行碾壓，以免因混合料含水量太大而影響壓實度的檢測結(jié)果。

6.3 混合料的運輸

對于混合料的運輸，應(yīng)避免出現(xiàn)顛簸現(xiàn)象，如果是遠距離運輸，再加上外界氣溫相對較高，就需要做好降溫處理，以免因水分蒸發(fā)而降低混合料的性能。

6.4 攤鋪接縫的質(zhì)量控制

攤鋪寬度在一定程度上決定著接縫施工，如果攤鋪寬度無法滿足標準要求，就需要選用兩臺攤鋪機實施攤鋪作業(yè)，并且及時進行碾壓。具體攤鋪作業(yè)的開展，必須一次性完成，如果由于特殊原因中斷施工2h以上，就需要在中斷位置設(shè)置橫向接縫。

6.5 混合料壓實工藝

進行攤鋪、碾壓施工前，應(yīng)當先在試驗路段中測定松鋪系數(shù)、碾壓機械組合及壓實遍數(shù)，混合料經(jīng)過攤鋪成型之后，要使用壓路機進行碾壓，碾壓長度需要結(jié)合現(xiàn)場的實際施工情況而定。若是混合料的含水量高于最佳含水量，且外界溫度比較低的情況下，需要將碾壓長度延長，以確保在碾壓過程中能夠消耗一部分水分，促使混合料的含水量接近最佳含水量。

6.6 養(yǎng)護控制

在對水泥穩(wěn)定碎石基層碾壓成型之后，必須及時做好覆蓋以及灑水養(yǎng)護作業(yè)。水能夠和水泥發(fā)生水化反應(yīng)，水的蒸發(fā)能夠減緩水化反應(yīng)的速度，以此達到減緩終止反應(yīng)的目的，這樣一來就會大大降低凝結(jié)硬化后水泥的強度。這種現(xiàn)象通常出現(xiàn)在夏季，過高的溫度會加速水分的蒸發(fā)速度，進而加大出現(xiàn)裂紋的概率，所以在夏季施工時必須在基層表面覆蓋具有良好保水功效的濕砂、薄膜等，為進行水化反應(yīng)創(chuàng)建良好的條件，以此提升路面強度。

7 結(jié)語

總而言之，水穩(wěn)層施工技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢明顯，而且整體施工強度也相對較高，為確保水穩(wěn)層施工技術(shù)效用的充分發(fā)揮，就需要嚴格管控施工過程的質(zhì)量，這樣不僅能夠確保道路建設(shè)工作的穩(wěn)定開展，同時還能夠進一步提升工程項目的建設(shè)效率，有利于緩解城市交通壓力。