市政工程中水泥稳定碎石应用探讨

詹永强

摘要:水泥稳定碎石混合料不仅具有整体性好,水、温稳定性好,强度高,刚度大等特点。还具有较好的承受反荷载作用的能力,抗弯拉强度较高,尤其能减少收缩裂缝。这对延长道路的使用寿命、节约养护投入、提高通行质量非常重要。文章阐述了水泥稳定碎石作用原理,分析了水稳影响因素,探讨了其在市政工程中的应用病害以及防治对策。

关键词:市政工程;水泥;稳定碎石;应用

随着我国民经济的飞速发展,市政交通运输量日益增多,车辆承载力也随之加大,相应地对道路标准的要求也日渐提高。近年来,水泥稳定碎石混合料作为一种半刚性基础材料,已被广泛应用于我国城市市政道路结构中。它不仅具有整体性好,水、温稳定性好,强度高,刚度大等特点。还具有较好的承受反荷载作用的能力,抗弯拉强度较高,尤其能减少收缩裂缝。这对延长道路的使用寿命、节约养护投入、提高通行质量非常重要。在重交通作用下。观察其使用效果很好,而且施工质量高、进度快,操作简便,经济实用,是一种优质的路面基层材料,具有很好的推广价值。

1 水泥稳定碎石概述

水泥稳定碎石是以级配碎石作骨料,采用一定数量的胶凝材料和足够的灰浆体积填充骨料的空隙,按嵌挤原理摊铺压实。其压实度接近于密实度,强度主要靠碎石间的嵌挤锁结原理,同时有足够的灰浆体积来填充骨料的空隙。它的初期强度高,并且强度随龄期而增加很快结成板体,因而具有较高的强度,抗渗度和抗冻性较好。水稳水泥用量一般为混合料3%～7%,7 天的无侧限抗压强度可达(1.5%～4.0%)MPa,较其他路基材料高。水稳成活后遇雨不泥泞,表面坚实,是高级路面的理想基层材料。根据交通部《公路路面基层施工技术规范》规定,我市几条道路中采用的水泥稳定碎石均属中粒土,由于水稳中含有水泥等胶凝材料因而要求整个施工过程要在水泥终凝前完成,并且一次达到质量标准,否则不易修整。因而施工中要求加强施工组织设计和计划管理,增加现场施工人员的紧迫感和责任感,加快施工进度,加大机械化施工程度,提高机械效率。水稳的施工方法也符合现代化大规模机械化发展的方向。因而水稳在市政工程中的应用会得到很快推广。

2 影响水稳因素分析

因水泥稳定碎石从拌和到碾压成型需要一定的时间,故应选用初凝时间3h以上且终凝时间较长(宜在6h以上)的水泥。如32.5硅酸盐水泥和火山灰水泥等低标号缓凝型水泥。水泥稳定碎石的强度随水泥剂量的增加而增加,但考虑到水泥稳定碎石抗温缩、抗干缩以及经济性和施工不均匀性等因素,水泥剂量一般不易超过6%(重量比)。做基层时。7d无侧限抗压强度主干路达到3.0MPa-5.0MPa,次干路达2.5MPa-3.0 MPa。水泥稳定碎石混合料不同于水泥砼。后者靠振捣成型,前者靠压实成型,为了在最小压实功下获得最大压实度,必须采用最佳含水量。在进行试件对比试验时发现,若含水量高于7%,则成型过程中有部分水被排出,带走部分水泥浆,使水泥稳定碎石强度降低;若含水量低于4%,则成型相当困难,采取较大的压实功后,强度略高于最佳含水量状态下的强度值。因此最佳含水量一般控制在4%-7%。在施工过程中,要随时检测混合料的含水量,确保其处于最佳含水量。

水泥稳定碎石混合料的颗粒级配既影响其技术性能,又影响其经济效果,因此碎石级配的选定是水稳混合料组成设计的重要一环。经过几年的试验及施工应用,我们选用的碎石为轧制碎石,最大粒径不大于37.5mm,小于31.5mm的颗粒含量不少于90%,集料压碎值不大于30%,碎石颗粒组成范围符合以下级配:筛孔直径为37.5mm,31.5mm,19mm,9.5mm,4.75mm,2.36mm,0.6mm及0.075mm时通过筛孔的重量百分率分别为100%,90%~100%,67%～90%。45%~68%,29%～50%,18%~38%.8%~22%及0-7%。

压实度是影响水泥稳定碎石基层质量的重要考核指标,一般选用能量大的振动压路机与三轮压路机配合碾压,遵循先轻后重、先慢后快、先边缘后中间的原则,确保快速路、主干路压实度达98%以上,次干路及其他路达97%以上。通过成型试验结果表明,延迟(包括拌和、运输、摊铺、碾堆)相对时间越短相对抗压强度越高。采用集中厂拌法施工时,延迟时间不应超过2h-3h。从拌和4h时已开始有硬化迹象,接近5h时就已开始终凝。因此尽量在4h内成活,如果延迟时间超过水泥终凝时间,成型后水泥稳定碎石的强度、板结效果都会大大降低。

3 市政工程中的水泥稳定碎石应用病害以及防治对策

虽然水泥稳定碎石在市政工程中的应用日益加强,并不表示其病害微乎其微,所以我们必须充分了解其病害,加强防治措施,才能使其在市政工程的应用中起到良好的效果。其病害与防治措施具体表现为:

(1)水泥稳定碎石混合料的离析现象

水泥稳定碎石混合料的离析现象产生的原因:一是材料的因素,如水泥的品种、剂量,碎石的级配,含水量过低等都是造成水泥稳定碎石离析的原因。二是设备的因素,如料仓供料速度不稳定、拌和机搅拌不均匀、下料斗落差过大、运输造成的二次离析。三是摊铺过程停顿、间断等。为防止离析现象的产生,首先,进料符合设计要求,准确控制配合比,并在施工过程中随时监测、调整;其次,拌和过程中,设专人对各料仓给料情况进行巡视,使下料斗落差适宜,运输选择大吨位车,尽量保证摊铺机连续作业,减少工地来回倒料次数;第三,对离析部位的混合料挖除,换以新的混合料,碾压成型。

(2)施工期间出现套坑现象

施工期间套坑现象产生的原因:一是由于混合料摊铺不均匀,二是施工过程中没有及时挖补。为防止套坑现象的产生,施工过程中要设专人进行检查找补,一经发现立即挖出,换以新混合料,再次碾压成型。

(3)碾压时发生龟裂现象

碾压时龟裂现象产生的原因:一是混合料含水量严重不足;二是下基层软弱,压路机碾压时出现裂纹。为防止龟裂现象的产生,在拌和及施工过程中,要经常检查含水量,含水量不足时及时洒水,同时要严把下基层质量关,保证压实度达标。

(4)碾压时发生弹簧现象

碾压时弹簧现象产生的原因:一是混合料含水量过高;二是下基层过软,压实度不够或出现弹簧、翻浆现象。为防止弹簧现象的产生,首先要控制混合料的含水量,使其达到最佳值;其次施工时要注意气象情况,避免摊铺后碾压前的间断期间遭雨袭击,造成含水量过高;第三要严把下基层质量关,若有弹簧、翻浆现象先处理后再做上层。

(5)施工完毕出现表面松散及飞砂走石现象

施工完毕出现表面松散及飞砂走石现象的原因:一是施工后期管理跟不上,洒水养生不及时,时干时湿,使早期强度达不到设计要求;二是没有按要求封闭交通,重车跑飞面层;三是没有及时铺筑上层路面。为防止施工完毕时出现表面松散及飞砂走石现象,一要加强洒水养生,在成活后7d内保持水稳层处于湿润状态;二要实行全封闭施工,禁止陈洒水车外的其他车辆通行;三要及时铺筑上层路面。

(6)施工缝的局部损坏

施工缝局部损坏的原因在于施工时为图省事未按规定垂直接茬,而是斜面搭接。为防止施工缝的局部损坏,一定要按操作规程施工,做成垂直接茬。

(7)钻芯取样强度不够

钻芯取样强度不够的原因:一是拌和过程中水泥剂量不够,级配不符合要求;=是施工中出现粗细集料离析现象,碾压达不到要求,成型时间太长,没有严格按规定操作;三是养生期没有禁交通,洒水跟不上。为防止钻芯取样强度不够,一要加强检测,严格控制水泥剂量和混合料级配;二要在施工中严格按规定操作,避免出现粗细集料离析现象,最好用摊铺机进行摊铺;三要实行全封阱施工,加强洒水养生。

参考文献

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