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抗裂性水泥稳定碎石基层在公路工程中的应用

聂柏林 彭桥宇
  
安家(建筑与工程)
2022年29期
中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司 四川省 成都市 611130

摘要:抗裂型水稳稳定性强、刚度强度性能好,是半刚性基层水稳的主要优势,但与此同时也容易在实际施工中出现水硬性材料破坏、开裂等问题。基于此,以下对抗裂性水泥稳定碎石基层在公路工程中的应用进行了探讨,以供参考。

关键词:抗裂性;水泥稳定碎石基层;公路工程;应用

引言

近年来,水泥稳定碎石层因其具有较好的力学性能和施工工艺简便常被用作高等级公路路面的主要承重层,水泥稳定碎石的配合比设计是路面施工质量的关键控制点,不合理的配合比通常会导致水泥稳定碎石成品强度不足、纵横向裂缝偏多等问题。因此,控制水泥稳定碎石配合比的合理性是保证路面质量关键措施。

1水泥稳定碎石施工技术优点

水泥稳定碎石基层的骨架主要由级配碎石组成,铺有水泥粘结材料和砂浆。水泥稳定碎石基层采用水泥样材料和砂浆固化,提高基层强度。水泥稳定碎石基层防水性能稳定,在市政道路应用过程中具有以下优势:分级碎石强度高,抗冻性好,稳定性高,可以延长道路寿命,提高市政道路的路况性能。水泥稳定碎石具有良好的抗疲劳性能和优异的耐水性,可以有效地减少路基上的水分侵蚀,提高道路的抗压能力。水泥稳定碎石基层具有施工简单、速度快、工程造价低等优点,可以在短时间内完成施工,减少对交通的影响。

2抗裂性水泥稳定碎石基层在公路工程中的应用

2.1施工准备

原道路基层需处理,先对路面面层沥青混合料进行铣刨处理,铣刨后对K2+000—K2+900、K4+100—K4+800等路段开裂集中的基层进行挖掘,处理完毕后进行垃圾的清扫,保证后续工作的稳步推进。(2)混合料的拌和考虑到现场拌和会导致玄武岩纤维不能充分分散至混合料中,因此选择工厂拌和方式对水稳碎石混合料进行拌和,拌和时严格控制拌和时间,保证粗细集料均匀且玄武岩纤维能够充分分散。(3)混合料的运输与摊铺水泥稳定碎石混合料在装车前需要对车辆车厢进行冲刷,对车厢内杂物进行清理。混合料装车时通过分批次装料方式降低混合料离析概率,装车完毕后,在水稳碎石混合料运输过程中应当进行篷布遮盖处理,特别在环境温度较高时需要防止混合料中水分的散失。水稳碎石混合料运送至现场后仍需要进行质量检测,检测含水量是否满足要求。底基层开始摊铺时,由运料车卸料至摊铺机上稳定、匀速前进,本项目采用DT-1600型号摊铺机,考虑道路交通量较大和施工质量,施工方式为半幅摊铺作业。(4)混合料的碾压与养生混合料摊铺完毕后,需要对水泥稳定碎石进行碾压处理使其达到相应的压实度要求,在初压时由于水稳碎石整体强度还未成型,因此在碾压时,要通过静压或低频方式碾压,防止由于压路机的振动效果导致基层松散。碾压完毕,水稳碎石经过检测达到规范要求压实度后严禁直接进行后续施工,需要通过对水稳碎石基层进行养护,待其强度达标后方可施工。

2.2混合料拌和与运输

拌和过程中需要对以下几项要点加以控制:现场水泥稳定碎石混合料的配合比应尽量接近实验室的配合比;控制好含水率,禁止超出最佳含水率范围;混合料拌和保证均匀性。为保证水泥稳定碎石基层施工的连续性,应始终保证有五辆运输车在摊铺机前等待卸料,运输车数量的确定应根据其拌和楼每小时产量、运输距离、运载能力、交通状况确定。运输车应前后中移动分3次装料,以减少装料时离析现象。车上的混合料用帆布覆盖,以防止水分过分损失。运输车辆行驶途中应尽量平稳行驶,防止混合料在车辆的振动下产生离析。

2.3试验路段性能检测

2.3.1压实度检测

水泥稳定碎石碾压完毕后为了检测掺加玄武岩纤维后水稳基层压实度是否达到规范要求的98%,随机选取7处典型部位桩号横断面处进行灌砂法压实度检测试验。根据灌砂法对抗裂水稳基层的试验结果可知,随机选取桩号的左、中、右三点的压实度均大于98%要求。

2.3.2强度检测

水泥稳定碎石中掺加玄武岩纤维的目的主要是提高基层抗裂性,缓解其温缩干缩效应,因此在水泥稳定碎石养护完毕后,需要进行强度试验来评价水泥稳定碎石基层的抗裂性能。

2.4混合料摊铺与压实

开始摊铺前,根据基层设计层厚及松铺系数计算松铺厚度,杜绝摊铺机停车等料,确保摊铺机连续、均匀、不间断摊铺,经计算摊铺机的速度应控制在0.7m/min为最佳,且需要配备充足的运料车。压实工艺是确保水泥稳定碎石基层施工质量最为关键的步骤。根据以往经验,由于一次性摊铺厚度较大,往往会出现上层过压而下层欠压的现象,过压将导致上层集料破碎,混合料级配改变而导致基层性能下降,而欠压则会导致下层混合料出现松散现象,密实度不足导致各项性能下降。因此需要对水泥稳定碎石基层的机械组成方式和压实工艺进行研究,确保压实质量达标。

2.5拌和用水

拌和水里面的硫酸根离子易与水泥稳定碎石中的水泥水化物产生反应,从而影响水泥稳定碎石的体积稳定性。JTG/TF20-2015《公路路面基层施工技术细则》对拌和用水作出了具体要求,GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》中饮用水的要求均高于JTG/TF20-2015《公路路面基层施工技术细则》拌和用水要求。因此,符合《生活饮用水卫生标准》的饮用水均可直接作为拌和用水。

3施工质量控制

生产前检测人员应对材料含水率、碎石级配等内容予以认真检查,填写并下达生产配合比通知单。在正式生产作业阶段内,要求检测人员综合考虑气温、天气以及时间段等主要因素,对实际用水量进行适时调整。除此以外,指派专业的人员检测、控制混合料,全方位把控级配、含水率以及水泥剂量等混合料拌和的要点指标,确保满足规定要求。针对拌和施工的整个过程,采取检查、巡视或旁站监督等管理方法,重点观察水泥等集料的下料情况,以及混合料的颜色。摊铺施工过程中,要有效避免混合料发生离析,应考虑选用双机作业与梯队摊铺相结合的作业模式,控制好前后两台机械设备间的间隔距离,以5~8m为宜。若无超高路段,则应先摊铺边部部分,为了提高这一环节施工质量,应控制摊铺前机边部走钢丝,中部走移动铝合金梁。后机边部走钢丝,中部走已摊好的水稳碎石即可。通常情况下,两机重叠的部分大约在15~30cm。在两边钢丝每10m的地方,设置一个控制桩,并带有较好的张紧度。两台摊铺机在保持匀速运行过程中,应尽量协调作业,无论是摊铺机的行进速度与振动频率,还是摊铺厚度与松铺系数,均需保持统一。对于操作技术人员而言,应对摊铺速度予以精准把控,避免出现“车机互等”的问题现象。一方面,避免摊铺机在等待运输车的阶段内,对已铺好断面的平整性与压实度造成不良影响;另一方面,防止车辆闲置时间过长,延长等待摊铺的时间,进而增加延迟时间。由此可见,确保前后场的步调一致、各环节间得以协调作业是十分重要的。

结束语

近年来,对我国公路基层质量水平的调查显示,通车运行一段时间后的道路基层不可避免地会出现裂缝,随着使用时间的推移,裂缝逐渐向面层发展,使沥青面层开裂,严重时还会引起其他病害。造成该现象的主要原因是我国主要采用以无机结合稳定类材料为主的半刚性基层,强度高、刚度大,在干缩、温缩效应上具有不稳定性,施工时控制难度较大,易造成基层开裂和面层的反射裂缝。目前用于解决面层反射裂缝的手段主要有适当增加面层厚度、在基层上铺设级配碎石层、铺设土工布或其他应力吸收层、掺加材料提高基层抗裂性能。

参考文献

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