水泥穩(wěn)定碎石基層離析原因及控制措施分析

王明明

(廣西田新高速公路有限公司,廣西 南寧 530022)

0 引言

水泥穩(wěn)定碎石作為路面結(jié)構(gòu)的主要承重層,在路面結(jié)構(gòu)層中的重要性是毋庸置疑的,因此需要提高水泥穩(wěn)定碎石基層施工質(zhì)量。但在實(shí)際的施工過(guò)程中,由于所使用的材料,設(shè)備以及人為因素等,容易對(duì)混合料造成多次離析,離析的部位會(huì)嚴(yán)重影響水穩(wěn)層的整體性、強(qiáng)度、平整度、水穩(wěn)性等。因此本文主要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中混合料產(chǎn)生離析的原因進(jìn)行分析,并根據(jù)其分析結(jié)果提出相應(yīng)的控制措施,盡可能地減少施工過(guò)程中混合料的離析現(xiàn)象,提高水泥穩(wěn)定碎石基層施工質(zhì)量。

1 工程概況

玉林(省界)至湛江高速公路位于廣東省湛江市境內(nèi)。工程路線全長(zhǎng)91.874 km,海田支線長(zhǎng)7.6 km,合計(jì)99.474 km。

該標(biāo)段樁號(hào)范圍為K20+000～K33+165(SJ1)/K32+687.967～K37+140(SJ2),路線全長(zhǎng)17.617 km。本標(biāo)段路面全長(zhǎng)13.165 km,采用一級(jí)高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè),設(shè)計(jì)時(shí)速為120 km/h。該項(xiàng)目主線路面結(jié)構(gòu)從上至下依次為18 cm瀝青混凝土面層、60 cm水泥穩(wěn)定碎石層(20 cm底基層+20 cm下基層+20 cm上基層),15 cm級(jí)配碎石墊層。

2 原因分析

本文依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工過(guò)程情況,對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)的混合料離析現(xiàn)象進(jìn)行分析。

2.1 配合比設(shè)計(jì)

該標(biāo)段為有效控制水泥穩(wěn)定碎石基層出現(xiàn)裂縫的問(wèn)題,在滿足設(shè)計(jì)及相關(guān)規(guī)范中集料的用量范圍條件下,增加了10～20 mm、20～25 mm兩擋粗集料的用量,0～5 mm檔細(xì)集料從最開(kāi)始的32%調(diào)整到28%,下調(diào)了4%,集料配合比更靠近于嵌擠式緊密級(jí)配。由于混合料中粗骨料用量相對(duì)增多,細(xì)集料的用量相對(duì)減少,這進(jìn)一步增加了施工過(guò)程中混合料離析控制的難度。

2.2 原材料方面

因?yàn)椴煌蠄?chǎng)的石料質(zhì)量各有差異,所以同一規(guī)格集料的磨耗率、壓碎值等指標(biāo)不盡相同;同時(shí)石場(chǎng)石料的篩孔經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間使用,孔徑磨損變大,集料規(guī)格難以控制精準(zhǔn),加工出的碎石顆粒的粒徑、顆粒的級(jí)配就會(huì)發(fā)生變化,實(shí)際生產(chǎn)出集料中的粗骨料將會(huì)增多,從而增加離析現(xiàn)象的發(fā)生。

2.3 拌和過(guò)程中發(fā)生的離析

2.3.1 集料倉(cāng)

下料是通過(guò)打開(kāi)下料孔進(jìn)行工作的,若細(xì)集料含水過(guò)多或遇下雨天氣,易結(jié)團(tuán)卡住下料口,不能按照設(shè)定的比例進(jìn)行下料,導(dǎo)致級(jí)配發(fā)生變化;料斗間隔板高度不足,如若裝載機(jī)上料過(guò)滿,將產(chǎn)生混料,導(dǎo)致離析現(xiàn)象的產(chǎn)生。

2.3.2 傳送帶

傳送帶的傾角過(guò)大,導(dǎo)致水穩(wěn)料中的粗集料在重力的作用下下滑或滾落造成水穩(wěn)料離析現(xiàn)象;傳送帶傳送速度較快,在成品倉(cāng)內(nèi)造成拋物離析;水穩(wěn)料中的細(xì)集料如果含水率過(guò)大,容易粘結(jié)在傳送帶上,部分細(xì)集料被高速運(yùn)轉(zhuǎn)的皮帶甩到地面上,造成水穩(wěn)料的離析。

2.3.3 拌和

拌和時(shí)間越長(zhǎng),混合料越均勻,離析的可能性越小。采用WCB800型穩(wěn)定土拌和機(jī)進(jìn)行混合料拌和,若拌和時(shí)間少于規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)中要求的15 s[1],混合料攪拌不均勻;如若運(yùn)輸能力不夠,拌和機(jī)將經(jīng)常進(jìn)行啟停,導(dǎo)致拌和過(guò)程中斷,粗集料在再次啟動(dòng)拌和時(shí)滾落到邊部,造成混合料的離析。

2.4 運(yùn)輸過(guò)程中發(fā)生的離析

自卸車裝料時(shí),未能按照技術(shù)交底要求進(jìn)行多次分裝,并由于出料口與自卸車存在高度差的原因,水穩(wěn)料在自卸車車廂內(nèi)形成一個(gè)錐體,導(dǎo)致水穩(wěn)料中的粗骨料滾落或滑到料堆的四周,而水穩(wěn)料中細(xì)集料則更多地留在料堆頂部,造成了水穩(wěn)料的離析;在運(yùn)輸途中,若路面不平整、顛簸,車速過(guò)快急停或轉(zhuǎn)彎,在慣性的作用下,大集料易向車廂邊側(cè)滾動(dòng)造成粗集料的集中;在運(yùn)輸途中,由于水穩(wěn)料表面水分的蒸發(fā),致使表面的水穩(wěn)料變干,粘結(jié)性降低,易造成水穩(wěn)料的離析。

2.5 攤鋪過(guò)程中發(fā)生的離析

自卸車在向攤鋪機(jī)料斗內(nèi)卸水穩(wěn)料的過(guò)程中,水穩(wěn)料滾落到空載的料斗周圍,造成粗集料的集中;攤鋪機(jī)收斗作業(yè)時(shí),由兩側(cè)的翻板將集料翻到料斗中央,造成粗集料的再次集中,若料斗內(nèi)兩側(cè)混合料較滿,收斗時(shí)混合料將灑落到下承層表面,若不能及時(shí)進(jìn)行清理或清理不完全將造成底部的離析;若車輛較少,經(jīng)常停機(jī)等料也會(huì)造成兩輛車攤鋪連接處的離析。

攤鋪機(jī)送料主要由刮板輸送和螺旋布料器分料進(jìn)行,刮板主要將水穩(wěn)料平板式輸送到螺旋布料器,對(duì)混合料的攪拌不起作用;螺旋布料器在分料的過(guò)程中,將實(shí)現(xiàn)對(duì)混合料的二次攪拌,通常料位的高度應(yīng)定在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的范圍內(nèi)。布料時(shí)若螺旋葉片轉(zhuǎn)動(dòng)速度過(guò)快,會(huì)直接將粗骨料攤鋪到表面,進(jìn)而造成離析現(xiàn)象;若供料不足時(shí),布料傳感器將加快螺旋葉片轉(zhuǎn)動(dòng)速度,導(dǎo)致細(xì)骨料直接卸至攤鋪面,粗骨料則被帶到攤鋪機(jī)兩側(cè),造成離析現(xiàn)象。

3 控制措施

在水泥穩(wěn)定碎石基層現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工的過(guò)程中,可以根據(jù)水穩(wěn)料離析產(chǎn)生的具體原因,采取必要的針對(duì)性措施,把控現(xiàn)場(chǎng)施工細(xì)節(jié),減少過(guò)程中的水穩(wěn)料離析現(xiàn)象,降低離析對(duì)水穩(wěn)層產(chǎn)生的危害,保障水泥穩(wěn)定碎石基層的施工質(zhì)量。

3.1 加強(qiáng)原材料的控制

為避免不同料場(chǎng)石料質(zhì)量的參差,選擇具有相應(yīng)生產(chǎn)能力的單一料場(chǎng)供料,并對(duì)每批次石料進(jìn)行檢測(cè),不合格的石料嚴(yán)禁進(jìn)場(chǎng),并做好檢測(cè)臺(tái)賬。對(duì)不同規(guī)格的水穩(wěn)料應(yīng)分別進(jìn)行堆放,避免混料,并且在不同規(guī)格集料之間設(shè)立隔墻。在裝載機(jī)進(jìn)行上料過(guò)程中,應(yīng)從上部向下部逐層進(jìn)行,每層高差不能相差太大,避免因混合料滾落造成離析;同時(shí),料堆底部的粗集料較多,不宜將料堆底部清理得過(guò)于干凈。

3.2 拌和過(guò)程中離析的控制

(1)每次攤鋪開(kāi)盤之前,進(jìn)行石料的料倉(cāng)取樣篩分、皮帶取樣篩分,快速檢測(cè)4.75 mm、9.5 mm、19 mm篩孔通過(guò)率,了解水穩(wěn)料級(jí)配大致情況;進(jìn)行室內(nèi)水洗篩分,獲取級(jí)配準(zhǔn)確情況;根據(jù)原材料和水洗篩分情況,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)攤鋪和取芯情況,進(jìn)行級(jí)配的微調(diào),主要調(diào)整20～25 mm、0～5 mm兩檔料的比例,調(diào)整幅度為1%～4%。

(2)料斗間加高擋板防止竄料,并加設(shè)雨棚;安排專人進(jìn)行搗料,尤其避免細(xì)集料堵住料倉(cāng),使配合比發(fā)生變化,并時(shí)刻監(jiān)測(cè)裝載機(jī)是否上錯(cuò)集料。

(3)因?yàn)閭魉蛶Р捎冒疾凼?所以傾角不宜太大,避免水穩(wěn)粗集料在重力作用下滾落或下滑集中在傳送帶中間;架設(shè)擋板,減少輸送過(guò)程中水分的蒸發(fā),避免混合料變干、粘結(jié)性減低。

(4)在成品倉(cāng)內(nèi)裝設(shè)鋼擋板,緩解拋料離析的問(wèn)題。

3.3 運(yùn)輸過(guò)程中離析的控制

(1)自卸車從成品倉(cāng)裝料時(shí),按照前-后-中的順序進(jìn)行三次裝料,避免一次性裝料粗集料集中到車廂外側(cè)。

(2)不管距離遠(yuǎn)近,均需要苫布苫蓋,并包裹嚴(yán)實(shí),避免運(yùn)輸過(guò)程中車廂表面水穩(wěn)料水分蒸發(fā),粘結(jié)性降低,造成離析現(xiàn)象。

(3)對(duì)料車通行道路進(jìn)行修整,保證道路平整,減少運(yùn)輸車輛的顛簸;同時(shí)車輛平穩(wěn)駕駛,嚴(yán)禁急剎車與快速轉(zhuǎn)彎,以減少水穩(wěn)料的離析。

3.4 攤鋪過(guò)程中離析的控制

(1)水穩(wěn)料自卸車倒車至攤鋪機(jī)前,盡量進(jìn)行一次舉升,避免多次舉升造成水穩(wěn)料中粗集料的多次集中。

(2)每輛自卸車卸料完成后,攤鋪機(jī)料斗內(nèi)的水穩(wěn)料應(yīng)留部分于料斗內(nèi),不宜清理得過(guò)于干凈,一般料斗兩側(cè)的粗集料較多,等下輛自卸車卸料時(shí),再與新料一起輸送至后面的螺旋布料器,經(jīng)過(guò)其二次攪拌,能夠很好地避免離析現(xiàn)象。

(3)自卸車卸料過(guò)程中粗集料主要集中于側(cè)板處,頻繁收斗將增加離析出現(xiàn)的頻率,以三車進(jìn)行一次收斗為宜,并將散落料鏟回?cái)備仚C(jī)內(nèi),過(guò)干時(shí)予以廢棄。

(4)對(duì)螺旋布料器增加反向葉片,并以埋入水穩(wěn)料2/3深度為宜,螺旋布料器應(yīng)勻速運(yùn)轉(zhuǎn),充分發(fā)揮二次攪拌的作用,以減少水穩(wěn)料離析。布料器前擋板增加橡膠擋板,并與物料擋板的間距≤30 cm。

(5)對(duì)離析位置人工采用篩子補(bǔ)撒細(xì)料,對(duì)水穩(wěn)料表面局部的粗細(xì)集料“窩”和含水量超限點(diǎn)應(yīng)及時(shí)鏟除,換用合格的新料拌和填補(bǔ)。

(6)根據(jù)攤鋪距離的遠(yuǎn)近,充分考慮裝料、往返運(yùn)輸、攤鋪、等待的時(shí)間,確定所需的自卸車熟料,施工過(guò)程中攤鋪機(jī)的攤鋪速度不宜過(guò)快,控制在1.5 m/min左右,同時(shí)應(yīng)避免出現(xiàn)停機(jī)等料的現(xiàn)象。

4 結(jié)語(yǔ)

水泥穩(wěn)定碎石作為路面結(jié)構(gòu)的主要承重層,水穩(wěn)料離析會(huì)導(dǎo)致成型水穩(wěn)強(qiáng)度、平整度、整體性等性能變差,會(huì)降低路面的使用壽命。由于目前的現(xiàn)場(chǎng)施工工藝還不能完全避免水穩(wěn)料的離析現(xiàn)象,所以分析水穩(wěn)料離析產(chǎn)生的原因并對(duì)其有針對(duì)性地采取相應(yīng)措施來(lái)減少離析是保證高速公路質(zhì)量的關(guān)鍵。通過(guò)以上對(duì)原材料、拌和、運(yùn)輸、攤鋪等施工過(guò)程中可能造成水穩(wěn)料離析細(xì)節(jié)的嚴(yán)格把控,水泥穩(wěn)定碎石基層的離析現(xiàn)象得到較好控制,路面水穩(wěn)結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量得到較大提高。