水泥穩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

水泥穩定碎石作為路面結構的主要承重層,在路面結構層中的重要性是毋庸置疑的,因此需要提高水泥穩定碎石基層施工質量。但在實際的施工過程中,由于所使用的材料,設備以及人為因素等,容易對混合料造成多次離析,離析的部位會嚴重影響水穩層的整體性、強度、平整度、水穩性等。因此本文主要對現場施工過程中混合料產生離析的原因進行分析,并根據其分析結果提出相應的控制措施,盡可能地減少施工過程中混合料的離析現象,提高水泥穩定碎石基層施工質量。

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。工程路線全長91.874 km,海田支線長7.6 km,合計99.474 km。

該標段樁號范圍為K20+000～K33+165(SJ1)/K32+687.967～K37+140(SJ2),路線全長17.617 km。本標段路面全長13.165 km,采用一級高速公路標準建設,設計時速為120 km/h。該項目主線路面結構從上至下依次為18 cm瀝青混凝土面層、60 cm水泥穩定碎石層(20 cm底基層+20 cm下基層+20 cm上基層),15 cm級配碎石墊層。

2 原因分析

本文依據現場實際施工過程情況,對各個環節可能出現的混合料離析現象進行分析。

2.1 配合比設計

該標段為有效控制水泥穩定碎石基層出現裂縫的問題,在滿足設計及相關規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檔細集料從最開始的32%調整到28%,下調了4%,集料配合比更靠近于嵌擠式緊密級配。由于混合料中粗骨料用量相對增多,細集料的用量相對減少,這進一步增加了施工過程中混合料離析控制的難度。

2.2 原材料方面

因為不同料場的石料質量各有差異,所以同一規格集料的磨耗率、壓碎值等指標不盡相同;同時石場石料的篩孔經過長時間使用,孔徑磨損變大,集料規格難以控制精準,加工出的碎石顆粒的粒徑、顆粒的級配就會發生變化,實際生產出集料中的粗骨料將會增多,從而增加離析現象的發生。

2.3 拌和過程中發生的離析

2.3.1 集料倉

下料是通過打開下料孔進行工作的,若細集料含水過多或遇下雨天氣,易結團卡住下料口,不能按照設定的比例進行下料,導致級配發生變化;料斗間隔板高度不足,如若裝載機上料過滿,將產生混料,導致離析現象的產生。

2.3.2 傳送帶

傳送帶的傾角過大,導致水穩料中的粗集料在重力的作用下下滑或滾落造成水穩料離析現象;傳送帶傳送速度較快,在成品倉內造成拋物離析;水穩料中的細集料如果含水率過大,容易粘結在傳送帶上,部分細集料被高速運轉的皮帶甩到地面上,造成水穩料的離析。

2.3.3 拌和

拌和時間越長,混合料越均勻,離析的可能性越小。采用WCB800型穩定土拌和機進行混合料拌和,若拌和時間少于規范標準中要求的15 s[1],混合料攪拌不均勻;如若運輸能力不夠,拌和機將經常進行啟停,導致拌和過程中斷,粗集料在再次啟動拌和時滾落到邊部,造成混合料的離析。

2.4 運輸過程中發生的離析

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

2.5 攤鋪過程中發生的離析

自卸車在向攤鋪機料斗內卸水穩料的過程中,水穩料滾落到空載的料斗周圍,造成粗集料的集中;攤鋪機收斗作業時,由兩側的翻板將集料翻到料斗中央,造成粗集料的再次集中,若料斗內兩側混合料較滿,收斗時混合料將灑落到下承層表面,若不能及時進行清理或清理不完全將造成底部的離析;若車輛較少,經常停機等料也會造成兩輛車攤鋪連接處的離析。

攤鋪機送料主要由刮板輸送和螺旋布料器分料進行,刮板主要將水穩料平板式輸送到螺旋布料器,對混合料的攪拌不起作用;螺旋布料器在分料的過程中,將實現對混合料的二次攪拌,通常料位的高度應定在一個標準的范圍內。布料時若螺旋葉片轉動速度過快,會直接將粗骨料攤鋪到表面,進而造成離析現象;若供料不足時,布料傳感器將加快螺旋葉片轉動速度,導致細骨料直接卸至攤鋪面,粗骨料則被帶到攤鋪機兩側,造成離析現象。

3 控制措施

在水泥穩定碎石基層現場實際施工的過程中,可以根據水穩料離析產生的具體原因,采取必要的針對性措施,把控現場施工細節,減少過程中的水穩料離析現象,降低離析對水穩層產生的危害,保障水泥穩定碎石基層的施工質量。

3.1 加強原材料的控制

為避免不同料場石料質量的參差,選擇具有相應生產能力的單一料場供料,并對每批次石料進行檢測,不合格的石料嚴禁進場,并做好檢測臺賬。對不同規格的水穩料應分別進行堆放,避免混料,并且在不同規格集料之間設立隔墻。在裝載機進行上料過程中,應從上部向下部逐層進行,每層高差不能相差太大,避免因混合料滾落造成離析;同時,料堆底部的粗集料較多,不宜將料堆底部清理得過于干凈。

3.2 拌和過程中離析的控制

(1)每次攤鋪開盤之前,進行石料的料倉取樣篩分、皮帶取樣篩分,快速檢測4.75 mm、9.5 mm、19 mm篩孔通過率,了解水穩料級配大致情況;進行室內水洗篩分,獲取級配準確情況;根據原材料和水洗篩分情況,結合現場攤鋪和取芯情況,進行級配的微調,主要調整20～25 mm、0～5 mm兩檔料的比例,調整幅度為1%～4%。

(2)料斗間加高擋板防止竄料,并加設雨棚;安排專人進行搗料,尤其避免細集料堵住料倉,使配合比發生變化,并時刻監測裝載機是否上錯集料。

(3)因為傳送帶采用凹槽式,所以傾角不宜太大,避免水穩粗集料在重力作用下滾落或下滑集中在傳送帶中間;架設擋板,減少輸送過程中水分的蒸發,避免混合料變干、粘結性減低。

(4)在成品倉內裝設鋼擋板,緩解拋料離析的問題。

3.3 運輸過程中離析的控制

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

(2)不管距離遠近,均需要苫布苫蓋,并包裹嚴實,避免運輸過程中車廂表面水穩料水分蒸發,粘結性降低,造成離析現象。

(3)對料車通行道路進行修整,保證道路平整,減少運輸車輛的顛簸;同時車輛平穩駕駛,嚴禁急剎車與快速轉彎,以減少水穩料的離析。

3.4 攤鋪過程中離析的控制

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

(2)每輛自卸車卸料完成后,攤鋪機料斗內的水穩料應留部分于料斗內,不宜清理得過于干凈,一般料斗兩側的粗集料較多,等下輛自卸車卸料時,再與新料一起輸送至后面的螺旋布料器,經過其二次攪拌,能夠很好地避免離析現象。

(3)自卸車卸料過程中粗集料主要集中于側板處,頻繁收斗將增加離析出現的頻率,以三車進行一次收斗為宜,并將散落料鏟回攤鋪機內,過干時予以廢棄。

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

(5)對離析位置人工采用篩子補撒細料,對水穩料表面局部的粗細集料“窩”和含水量超限點應及時鏟除,換用合格的新料拌和填補。

(6)根據攤鋪距離的遠近,充分考慮裝料、往返運輸、攤鋪、等待的時間,確定所需的自卸車熟料,施工過程中攤鋪機的攤鋪速度不宜過快,控制在1.5 m/min左右,同時應避免出現停機等料的現象。

4 結語

水泥穩定碎石作為路面結構的主要承重層,水穩料離析會導致成型水穩強度、平整度、整體性等性能變差,會降低路面的使用壽命。由于目前的現場施工工藝還不能完全避免水穩料的離析現象,所以分析水穩料離析產生的原因并對其有針對性地采取相應措施來減少離析是保證高速公路質量的關鍵。通過以上對原材料、拌和、運輸、攤鋪等施工過程中可能造成水穩料離析細節的嚴格把控,水泥穩定碎石基層的離析現象得到較好控制,路面水穩結構的整體質量得到較大提高。