公路碎石基层施工质量控制技术探析

2013-04-17栗丽海

交通运输研究 2013年5期

关键词：石灰粉煤灰含水量

栗丽海

（张家口市交通运输局，河北张家口 075000）

0 引言

对于公路来说，基层的重要性不言而喻，其中二灰碎石基层是一种较为常用的公路基层。就目前二灰碎石基层的应用情况来看，必须对二灰碎石基层的原材料进行严格的选取，同时应严格确定二灰（石灰和粉煤灰）的配合比例。

1 原材料的质量控制

1.1 粉煤灰的选取

对于二灰碎石基层来说，粉煤灰是一种重要原材料。粉煤灰是火力发电厂燃烧煤粉产生的粉状灰渣，绝大多数粉煤灰的主要成分是二氧化硅（SiO2）和三氧化二铝（Al2O3），其总含量超过70%，氧化钙（CaO）含量一般在2%～6%，这种粉煤灰被称为硅铝粉煤灰。个别地方的粉煤灰含有10%～40%的氧化钙，这种粉煤灰被称为高钙粉煤灰。粉煤灰的烧失量一般小于10%，有的则在20%以上。烧失量过大将明显降低混合料的强度。粉煤灰的粒径变化在0.001～0.3mm 之间，但大部分在0.01～0.1mm之间，其比表面积一般在2000～3500cm2/g之间。

不同有效成分含量和细度的粉煤灰对二灰碎石的影响差别较大，同样的配合比（7∶13∶80）筑建的二灰碎石其7d 强度在0.8～2.0MPa之间变化。另外，含水量也是施工控制的重点。粉煤灰在沉积池中的层位、部位不同，则含水量不同，有的差别较大。含水量过大时，粉煤灰颗粒会凝聚成团，少量不易破碎，且过湿的粉煤灰不易通过下料斗的开口，直接影响预先设置的配合比和拌和机的产量。

1.2 石灰选取

工程实践效果表明，影响二灰类质量的除了石灰质量等级（《公路工程施工技术规范》中规定为Ⅲ级以上石灰）外，另一个主要因素是有效剂量即二灰混合料中参与各种化学、物理反应的石灰颗粒比表面积。石灰颗粒越小，比表面积越大，反应越充分。石灰消解产生大量的热能，防护不好会给人体带来伤害。飞扬的粉尘污染环境，也损害人体的呼吸道。大多数施工单位采用人工消解石灰，效率低、质量不稳定。石灰往往堆得较高，工人用大量洒水或是辅助带喷嘴的钢管深入内部洒水，往往上面水量多了，而下部水量不足。一些单位采取装载机翻堆二次消解的方法，在一定程度上解决了消灰质量不均的问题。近年来，一些单位采用石灰消解机，消灰质量和效率有了很大的提高，但推广范围有限。石灰应异地消解，贮料场覆盖存放，这是提高消石灰质量的有效措施。石灰在非使用地采用薄层消解，把石灰摊薄，厚度不超过1m均匀浇水，含水量容易控制。消解后初步闷料，用装载机翻堆进一步闷料，过筛，然后运到拌和场覆盖备用。薄层消灰用水量易于控制，石灰消解比较充分，且经过二次倒运，进一步混合，多一次闷料过程，质量均匀性有了保证。

1.3 石料选取

根据石料来源、工艺水平、施工管理状况确定备料分为几个粒级，粒级越多，拌出的混合料越稳定。如果碎石来自不同的料场，或由供料商供应，就要多分一个粒级；自办料场或联合加工就可以少一个粒级。以前，有些单位习惯备0～31.5mm混合料，这在较低等级公路上勉强可用，在高速公路上这是非常错误的做法，要严格禁止。应鼓励或强制施工单位自办料场加工碎石，这是解决混合料级配不稳定的有效措施。

1.4 碎石的堆料高度

对碎石的堆料高度也应该进行限制。有些承包商为了节省占地，备石料时堆得很高，在料堆上修筑坡道，自卸汽车上到顶部，从上往下卸，较大的石料溜下来，一层又一层，自然离析，给混合料的生产带来隐患。一般来说，石料堆放高度不超过2m就能保持较好的自然的状态，对均匀性不会产生太大的影响。

2 碎石基层的配合比

二灰碎石具有良好的力学性能、板体性、水稳性和一定的抗冻性。优良的组成设计是保证工程质量的技术关键，是搞好二灰碎石基层施工的第一步。影响或控制配合比设计有两个主要指标，一是强度，二是抗裂性。强度指标在设计文件或《公路工程施工技术规范》中已明确，广大技术管理人员都比较重视，在施工中得到了较好的贯彻。

二灰碎石材料容易产生收缩变形，基层的收缩开裂不仅破坏基层结构的整体性从而降低其强度，而且向上反射，影响沥青面层。由于变形检测技术和仪器复杂，抗裂性指标没有写入《公路工程施工技术规范》。要建设高质量高速公路，还必须考虑二灰碎石的抗裂性。导致二灰碎石基层收缩变形的因素很多，其中主要有环境温度、相对湿度等外因，以及组成材料与外掺剂相互作用生成新相的相变过程等因素两部分。这些因素引起的收缩可以归纳为硬化收缩、温度收缩以及干燥收缩三类来考虑。一般认为，基层材料的三类收缩中以温度收缩较为重要。

二灰碎石基层材料的开裂模式可以直观地理解为在温度作用下产生的收缩应变超过了材料自身所能承受的最大拉应变。“高强度+低刚度”有利于材料极限拉应变值的提高。根据集料所占有的比例，二灰碎石材料可分为悬浮式和密实式结构。《公路工程施工技术规范》中规定集料占80%以上即为密实式结构。即使是密实结构，碎石混合料中4.75mm以下细集料所占比例约为30%～45%，加上10%～20%的二灰结合料，总量要占到40%～65%。换算成体积，则比例更大。一般认为，收缩是由细集料、粉料引起的，因此必须高度重视这部分材料，加以控制，经过试验进一步优化二灰碎石混合料级配范围。

3 施工设备要求

安装拌和楼的数量和型号应根据承担的任务来决定。结合实践经验来分析，对于一条四车道高速公路，一个摊铺作业面需要安装一台500型或两台300型的拌和楼，前者优于后者。一台拌和楼不必考虑出料均匀一致的问题，配套发电机、装载机较少，故障较少，管理人员、辅助工人也较少，费用较低。

路面施工是投入大、见效快的项目。各单位都实行成本核算，一旦拌和楼发生故障导致停工，其他设备也就只能闲置。一个作业面2台摊铺机、5台压路机、3台装载机一天的费用在3万元左右，经济损失不容忽略。必须配置高性能的、状态良好的拌和楼。一台500型的拌和楼，售价在70万元左右，新的与旧的相比、状况好的与差的相比，工期可提前1个月，工程管理的效益一目了然。任何设备都会出故障，为了保证工期和质量，或赢得最佳经济效益，就必须加强设备管理，加强维修保养。摊铺机、压路机等设备可备用1台，以防止停工、误工，如工期紧，这也是抢工期的一项好措施。

4 拌合施工质量控制

混合料的生产是二灰碎石的关键工艺，粒料是由拌合楼采用连续式拌和缸生产，各种材料是由皮带电子秤计量，具有产量高、维修方便等特点，但配比误差较间断式拌和楼大。电子秤计量的是各种材料的总量，即干料重加水重，水是影响配合比准确性的重要因素。石灰、粉煤灰含水量为20%～40%，有时更大。所以要求备料时必须将含水量控制在一个小范围内。一方面要防止材料被雨淋，以免增加含水量的不均匀性；另一方面，施工现场必须及时跟踪检测各种材料的含水量，一个简便的方法就在现场试验室配备微波炉，几分钟内测出含水量，及时调整电子秤控制器，使生产的混合料满足配合比的要求。

5 摊铺施工质量控制

二灰碎石摊铺前应重视下承层的检查和准备，必须对二灰土底基层足量洒水，这是因为二灰碎石混合料是在最佳含水量下拌和的，没有多余的水分，若二灰土干燥，则势必会吸收二灰碎石混合料中的水分，影响强度形成。路肩培土要保证一定的含水量，以便于整形压实。二灰碎石混合料摊铺时，预先在路肩侧面铺设塑料薄膜，防止混合料水分散失而影响边缘部分混合料强度形成。