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摘要:随着我国经济的发展,交通运输业也进入了一个前所未有的发展时期,大吨位的车辆越来越多。这就要求公路建设向高等级,高标准的方向发展。而高质量路面的建设,在路基坚固的基础上首先要保证基层的强度和稳定性合格。本文就水泥稳定类基层的施工与检测技术探讨。
关键词:水泥稳定类基层;检测技术;科学配比;质量控制
中图分类号: TQ172文献标识码: A
一、选择合格的原材料并确定科学的配合比
水泥稳定类基层就是以水泥做结合料来稳定细粒料,中粒料或粗粒料得到强度符合要求的混合料基层,而水泥稳定类混合料视所用原材料的不同可分别简称为水泥土(水泥砂或水泥石屑),水泥碎石或水泥砾石。有时,根据实际情况,考虑到经济适用等因素,需要加入石灰、粉煤灰等和水泥一起坐稳定材料去稳定某种土,称综合稳定土。下面就各种材料的要求分别展开论述:普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和火山灰硅酸盐水泥都可用于水泥稳定类基层做结合料,但应选用初凝时间3小时以上和终凝时间较长(宜在6小时以上)的水泥。不应使用快硬水泥、早强水泥以及受潮变质的水泥。石灰应是消石灰粉或生石灰粉,且应符合JTJ034—2000表4.2.2所规定的III级以上的要求。按JTJ057—64标准试验方法试验时,生石灰的有效钙加氧化镁含量对钙质生石灰不小于70%(按干重计),对镁质生石灰心应不小于65%,对消石灰应不小于55%,消石灰中5mm颗粒的最大筛余量应分别不大于干重的17%和20%。粉煤灰不应含有团块、腐植质或其他杂质。其中SiO2、AL2O3和Fe2O3的总含量应大于70%,粉煤灰的烧失量不应超过20%;粉煤灰的比表面积宜大于2500cm2/g。就各个等级道路的路面而言,适宜做水泥稳定基层的材料有级配碎石、级配砾石、未筛分碎石、加工后的石渣、石屑、煤矸石、砂砾土等,碎石包括岩石碎石和矿渣碎石。用水泥稳定粒料或粒料土时,粒料是否具有良好的级配。对混合料的强度和耐久性有很重要的影响。
用水泥稳定粒径均匀的砂时,水泥砂混合料难于压实,为了便于施工碾压,需要在砂中添加少部分亚沙土或石灰土,也可以添加部分粉煤灰,以改善其颗粒组成。加入的比例可按使混合料标准干密度接近最大值确定。凡是饮用水(含牲畜饮用水)均可用于水泥稳定类基层施工,如可疑则应按照《公路工程水质分析操作规程》(JTJ056—84)要求进行检验,确定没有问题时方可使用。
二、施工质量控制
1、控制水泥剂量
水泥剂量是影响强度的主要因素,水泥剂量越高,强度越高,但是剂量太大,既不经济,还会使基层的裂缝增多、增宽,从而引起沥青面层的相对应的反射裂缝。水泥剂量太小,不能保证水泥稳定土的施工质量。
规范规定水泥稳定中粒土和粗粒土用做基层时。水泥剂量不宜超过6%。必要时,应首先改善集料的级配,然后,用水泥稳定。在只能使用水泥稳定细粒土做基层时或水泥稳定集料的强度要求明显大于规定时,水泥剂量不受此限制。
所以,在实际施工中,要依据规范,结合国内外施工经验,严格控制水泥用量,做到经济合理,精益求精,以确保工程质量。
2、加强含水量的控制
含水量的控制是水泥稳定类基层施工最为重要的环节,含水量过高或过低都会导致基层压实度达不到要求。在实际操作中,含水量受到两方面因素的影响:一是施工材料的自然含水量易受气候的影响,进入现场的材料一般都很不均匀;二是搅拌均匀的成品料在运往工地和铺筑过程中,受气温和机械摩擦的影响水分极易散失。针对上述情况,坚持每天对施工材料的自然含水量进行测定,不断调整拌制过程中的给水剂量,另外在铺筑现场准备了洒水车,随时调整,以确保含水量適度。在是实际施工中,前台发现含水量异常时要及时通知料厂,以便于料厂在适时做出调整。而含水量的测定宜用快速炒干法,并且测量要及时,紧跟施工以确保数据更加接近真实。
3、严格控制混合料的级配
一个良好的矿料级配组成应该是空隙率最小的情况下,矿料之间处于最紧密的状态,使混合料最大限度的发挥其结构强度效应。目前常用的级配有连续级配和间断级配。连续级配是指矿料中各级粒径的粒料由大到小逐级按一定的比例组成,连续级配混合料的级配曲线平顺圆滑,具有连续不间断的性质。连续级配又分连续密级配和连续开级配。间断级配是在矿料中剔除其中一个或几个分级,形成一种不连续的混合料。目前常用的级配理论,主要有最大密度曲线理论和粒子干涉理论。前一理论主要描述了连续级配的粒径分布,可用于计算连续级配。后一理论不仅可以用于计算连续级配,而且可以用于计算间断级配。
4、混合料离析的产生及处理
离析,作为一种基层施工中的常见问题,其产生大致分为以下几种情况:
(1)在施工的过程中,粗集料过多细集料偏少,而结合料的稠度不当使得粘结力不足均会产生混合料离析;
(2)拌和好的混合料从临时储料仓向自卸汽车装料的过程中有许多因素造成混合料离析;
(3)在混合料的运输过程中,因施工便道凹凸不平引起车辆颠簸造成混合料离析。对于这种情况可以采取降低车辆行驶速度的方法来解决;
(4)摊铺过程中水泥稳定碎石混合料要被沥青混凝土摊铺机的螺旋分料器向两侧分料以达到一定的摊铺宽度,分料过程中往往会造成粗集料被拨向两侧并与细料分离而产生离析;
(5)水泥稳定碎石的摊铺过程中,摊铺机能否连续、稳定地摊铺也是影响混合料离析的因素之一。
针对以上离析产生的原因,就要求我们要从整个施工过程上来控制离析的产生。如:可调整混合料的组成,在施工质量允许的情况下加少大料的含量;规范传料器及卸料斗等得设计安装,料车装料时前后移动,避免装成一堆而离析;给运输车辆提供尽可能好的道路;摊铺宽度不宜过大,摊铺室内的混合料的高度始终保持在螺旋分料器叶片高度的2/3左右;尽量使施工连续稳定,在确保车体稳定情况下,须将车箱大角度、快速升起,使物料整体向后滑下,以减少粗料向外侧滚动、堆积。当然,这并不时解决问题的全部,在现实中,要根据具体情况,合理分析,找出问题的根源,这样解决才能达到最佳的效果。
5、基层弹簧的产生及处理
基层弹簧的产生有以下几个因素:
(1)混合料含水量过大
及时通知拌和站进行调整,适当减少含水量;
(2)混合料拌和不均匀,细料含量多
按照规定控制装料和拌和时间,确保很合料拌和均匀;
(3)路基湿软,存在弹簧现象
及时处理路基,换填新土或直接用底基层混合料填好。
不管是什么原因,如果发生了弹簧现象,一定要及时将弹簧处挖开,如果混合料还可用则进行晾晒,如不可用则直接换新料,以防止后期产生裂缝,影响工程质量。
6、施工中如何防止及减少裂缝的产生
水泥稳定类基层由于强度高、刚度大,产生收缩裂缝的可能性很大。从已成型的基层施工段落来看,裂缝的出现很有规则,一般12m~15m左右出现一条横向裂缝,但网状裂纹则比较少见。而基层裂缝由于会对沥青面层造成反射裂缝或对应裂缝,从而导致面层水下渗,积聚在基层与面层之间,在车轮荷载作用下形成动压,基层中的细料在动水的不断冲刷下,产生“唧泥”现象,导致面层出现坑洞破坏。因此,应在施工中尽量减少裂缝的产生。
7、养生及交通管制
水泥稳定土经拌和、压实后,必须有一段养生时间(一般为7天),使稳定土层表面经常湿润,防止水泥稳定土中的水分蒸发,以保证水泥充分发挥作用。这是一个十分重要的问题,可以用潮湿的帆布、粗麻袋、稻草麦秸或其他合适的潮湿材料覆盖,但不能用潮湿的有粘性的土覆盖,因这种土会粘结在稳定土层表面,难以清除干净。而碾压完成后,由于该结构层早期强度很低,稍有外力作用容易造成表面松散,必须彻底封闭交通,在未铺封层或面层时,除施工车辆可慢速(不超过30km/h)通行外,禁止一切机动车辆通行。
结束语:
近年来我国公路工程技术的成熟,水泥稳定类基层由于其强度高、抗水性强,且具有良好的变形特性,越来越多地为各地公路新改建工程所采用。但是,水泥稳定类基层在我国毕竟尚属于较新的生物,而且水泥稳定类基层属半刚性结构,其配比材料种类多,配制过程较为复杂,固结速度快,成形后不易修复,给施工带来了一定的难度。这就要求施工队伍在设计阶段、施工阶段以及养护维修阶段等阶段的工作要科学合理,时常总结问题、发现并改进实施的策略,为能解决问题,最大效能的发挥该材料的优势而努力。
关键词:水泥稳定类基层;检测技术;科学配比;质量控制
中图分类号: TQ172文献标识码: A
一、选择合格的原材料并确定科学的配合比
水泥稳定类基层就是以水泥做结合料来稳定细粒料,中粒料或粗粒料得到强度符合要求的混合料基层,而水泥稳定类混合料视所用原材料的不同可分别简称为水泥土(水泥砂或水泥石屑),水泥碎石或水泥砾石。有时,根据实际情况,考虑到经济适用等因素,需要加入石灰、粉煤灰等和水泥一起坐稳定材料去稳定某种土,称综合稳定土。下面就各种材料的要求分别展开论述:普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和火山灰硅酸盐水泥都可用于水泥稳定类基层做结合料,但应选用初凝时间3小时以上和终凝时间较长(宜在6小时以上)的水泥。不应使用快硬水泥、早强水泥以及受潮变质的水泥。石灰应是消石灰粉或生石灰粉,且应符合JTJ034—2000表4.2.2所规定的III级以上的要求。按JTJ057—64标准试验方法试验时,生石灰的有效钙加氧化镁含量对钙质生石灰不小于70%(按干重计),对镁质生石灰心应不小于65%,对消石灰应不小于55%,消石灰中5mm颗粒的最大筛余量应分别不大于干重的17%和20%。粉煤灰不应含有团块、腐植质或其他杂质。其中SiO2、AL2O3和Fe2O3的总含量应大于70%,粉煤灰的烧失量不应超过20%;粉煤灰的比表面积宜大于2500cm2/g。就各个等级道路的路面而言,适宜做水泥稳定基层的材料有级配碎石、级配砾石、未筛分碎石、加工后的石渣、石屑、煤矸石、砂砾土等,碎石包括岩石碎石和矿渣碎石。用水泥稳定粒料或粒料土时,粒料是否具有良好的级配。对混合料的强度和耐久性有很重要的影响。
用水泥稳定粒径均匀的砂时,水泥砂混合料难于压实,为了便于施工碾压,需要在砂中添加少部分亚沙土或石灰土,也可以添加部分粉煤灰,以改善其颗粒组成。加入的比例可按使混合料标准干密度接近最大值确定。凡是饮用水(含牲畜饮用水)均可用于水泥稳定类基层施工,如可疑则应按照《公路工程水质分析操作规程》(JTJ056—84)要求进行检验,确定没有问题时方可使用。
二、施工质量控制
1、控制水泥剂量
水泥剂量是影响强度的主要因素,水泥剂量越高,强度越高,但是剂量太大,既不经济,还会使基层的裂缝增多、增宽,从而引起沥青面层的相对应的反射裂缝。水泥剂量太小,不能保证水泥稳定土的施工质量。
规范规定水泥稳定中粒土和粗粒土用做基层时。水泥剂量不宜超过6%。必要时,应首先改善集料的级配,然后,用水泥稳定。在只能使用水泥稳定细粒土做基层时或水泥稳定集料的强度要求明显大于规定时,水泥剂量不受此限制。
所以,在实际施工中,要依据规范,结合国内外施工经验,严格控制水泥用量,做到经济合理,精益求精,以确保工程质量。
2、加强含水量的控制
含水量的控制是水泥稳定类基层施工最为重要的环节,含水量过高或过低都会导致基层压实度达不到要求。在实际操作中,含水量受到两方面因素的影响:一是施工材料的自然含水量易受气候的影响,进入现场的材料一般都很不均匀;二是搅拌均匀的成品料在运往工地和铺筑过程中,受气温和机械摩擦的影响水分极易散失。针对上述情况,坚持每天对施工材料的自然含水量进行测定,不断调整拌制过程中的给水剂量,另外在铺筑现场准备了洒水车,随时调整,以确保含水量適度。在是实际施工中,前台发现含水量异常时要及时通知料厂,以便于料厂在适时做出调整。而含水量的测定宜用快速炒干法,并且测量要及时,紧跟施工以确保数据更加接近真实。
3、严格控制混合料的级配
一个良好的矿料级配组成应该是空隙率最小的情况下,矿料之间处于最紧密的状态,使混合料最大限度的发挥其结构强度效应。目前常用的级配有连续级配和间断级配。连续级配是指矿料中各级粒径的粒料由大到小逐级按一定的比例组成,连续级配混合料的级配曲线平顺圆滑,具有连续不间断的性质。连续级配又分连续密级配和连续开级配。间断级配是在矿料中剔除其中一个或几个分级,形成一种不连续的混合料。目前常用的级配理论,主要有最大密度曲线理论和粒子干涉理论。前一理论主要描述了连续级配的粒径分布,可用于计算连续级配。后一理论不仅可以用于计算连续级配,而且可以用于计算间断级配。
4、混合料离析的产生及处理
离析,作为一种基层施工中的常见问题,其产生大致分为以下几种情况:
(1)在施工的过程中,粗集料过多细集料偏少,而结合料的稠度不当使得粘结力不足均会产生混合料离析;
(2)拌和好的混合料从临时储料仓向自卸汽车装料的过程中有许多因素造成混合料离析;
(3)在混合料的运输过程中,因施工便道凹凸不平引起车辆颠簸造成混合料离析。对于这种情况可以采取降低车辆行驶速度的方法来解决;
(4)摊铺过程中水泥稳定碎石混合料要被沥青混凝土摊铺机的螺旋分料器向两侧分料以达到一定的摊铺宽度,分料过程中往往会造成粗集料被拨向两侧并与细料分离而产生离析;
(5)水泥稳定碎石的摊铺过程中,摊铺机能否连续、稳定地摊铺也是影响混合料离析的因素之一。
针对以上离析产生的原因,就要求我们要从整个施工过程上来控制离析的产生。如:可调整混合料的组成,在施工质量允许的情况下加少大料的含量;规范传料器及卸料斗等得设计安装,料车装料时前后移动,避免装成一堆而离析;给运输车辆提供尽可能好的道路;摊铺宽度不宜过大,摊铺室内的混合料的高度始终保持在螺旋分料器叶片高度的2/3左右;尽量使施工连续稳定,在确保车体稳定情况下,须将车箱大角度、快速升起,使物料整体向后滑下,以减少粗料向外侧滚动、堆积。当然,这并不时解决问题的全部,在现实中,要根据具体情况,合理分析,找出问题的根源,这样解决才能达到最佳的效果。
5、基层弹簧的产生及处理
基层弹簧的产生有以下几个因素:
(1)混合料含水量过大
及时通知拌和站进行调整,适当减少含水量;
(2)混合料拌和不均匀,细料含量多
按照规定控制装料和拌和时间,确保很合料拌和均匀;
(3)路基湿软,存在弹簧现象
及时处理路基,换填新土或直接用底基层混合料填好。
不管是什么原因,如果发生了弹簧现象,一定要及时将弹簧处挖开,如果混合料还可用则进行晾晒,如不可用则直接换新料,以防止后期产生裂缝,影响工程质量。
6、施工中如何防止及减少裂缝的产生
水泥稳定类基层由于强度高、刚度大,产生收缩裂缝的可能性很大。从已成型的基层施工段落来看,裂缝的出现很有规则,一般12m~15m左右出现一条横向裂缝,但网状裂纹则比较少见。而基层裂缝由于会对沥青面层造成反射裂缝或对应裂缝,从而导致面层水下渗,积聚在基层与面层之间,在车轮荷载作用下形成动压,基层中的细料在动水的不断冲刷下,产生“唧泥”现象,导致面层出现坑洞破坏。因此,应在施工中尽量减少裂缝的产生。
7、养生及交通管制
水泥稳定土经拌和、压实后,必须有一段养生时间(一般为7天),使稳定土层表面经常湿润,防止水泥稳定土中的水分蒸发,以保证水泥充分发挥作用。这是一个十分重要的问题,可以用潮湿的帆布、粗麻袋、稻草麦秸或其他合适的潮湿材料覆盖,但不能用潮湿的有粘性的土覆盖,因这种土会粘结在稳定土层表面,难以清除干净。而碾压完成后,由于该结构层早期强度很低,稍有外力作用容易造成表面松散,必须彻底封闭交通,在未铺封层或面层时,除施工车辆可慢速(不超过30km/h)通行外,禁止一切机动车辆通行。
结束语:
近年来我国公路工程技术的成熟,水泥稳定类基层由于其强度高、抗水性强,且具有良好的变形特性,越来越多地为各地公路新改建工程所采用。但是,水泥稳定类基层在我国毕竟尚属于较新的生物,而且水泥稳定类基层属半刚性结构,其配比材料种类多,配制过程较为复杂,固结速度快,成形后不易修复,给施工带来了一定的难度。这就要求施工队伍在设计阶段、施工阶段以及养护维修阶段等阶段的工作要科学合理,时常总结问题、发现并改进实施的策略,为能解决问题,最大效能的发挥该材料的优势而努力。