路基水稳层混合料施工质量控制措施分析

2022-10-18彭童

运输经理世界 2022年10期

彭童

（贵州省榕江公路管理段，贵州榕江557200）

1 工程概况

国道G321线榕江至坝街二级公路改扩建工程，该项目位于V3（贵州山地过湿区），路基的设计宽度为8.5m，针对长期对交通量的监测分析，此道路的轴载采用BZZ-100中等交通等级（表1为该工程路面结构），此次项目中确定应用5%水泥掺用量的水泥稳定碎石基层。水泥掺入后，混合料拌和、摊铺、碾压和修整全部操作应在3h内完成，并在上述规定时间内一次碾压到规定的压实度，不应间断后补压。基层施工完后，必须立即检查和试验各项质量项目，若质量不合格，则必须在上述规定时间内修整。基层施工完毕后必须保湿养生7天后，才能进行下一结构层的施工。养生期内除洒水车外，不得通车。养生期过后，应立即铺筑下一层或盖砂养护。

表1 路面结构

路基水稳层是水泥稳定碎石层的简称，就是级配碎石中掺加一定剂量的水泥让其固结，并通过碾压压实，保湿养生完成。而一段公路的好坏绝大部分取决于路基的稳固性，所以打好稳固的路基是一件非常重要的事情。在路基的建设中，水稳层的应用十分广泛且经济实惠。

2 水稳层作用机理

水稳层是以级配碎石为骨料，再用足够的胶凝材料和规定数量的灰浆填补骨料间隙，基于嵌挤原理实施铺设和压实作业的一种方法。该方法的压实程度与密实度相近，而压实强度要求满足碎石材料间嵌挤原理，还需要用一定数量的灰浆来对骨料之间的空隙进行填充。在建设水泥稳定碎石层结构初期对强度要求通常都非常高，同时随着时间的增加强度也将发生相应的变化，并且其能够在短时间内结成板体，这也是水泥稳定碎石层具有良好强度和抗渗性的主要原因。

3 水稳层原料和设备的基本要求

3.1 原料选择

3.1.1 水泥。水泥作为稳定碎石的重要原料，集料的质量在很大程度上取决于水泥质量。在实际施工中，应该选用标号低、终凝时间相对较长的水泥，这样才能有充足的时间实施拌和、运输、摊铺以及碾压等各环节的工作。值得注意的是，严禁将受潮水泥以及早强水泥用在工程项目建设中，否则将无法实现预期的效果。

3.1.2 混合材料。混合材料主要分为活性材料和非活性材料，其中活性物质主要是粉煤灰等可以和水泥中析出的氧化钙相作用的物质，而非活性物质主要是指活性相对较低或者没有活性人工或者天然的矿物材料。对于非活性物质材料，应该将细度和有害物质成分作为关键的控制指标。而对于活性物质，则要求严格管控粉煤灰的质量。

3.1.3 水。对于水并没有提出严格的要求，通常情况下，适合饮用的水都可以用来拌制和养护水稳层。如果无法确保水质，就需要对水中是否存在影响水泥强度的物质进行试验。从水源中取得的水制作而成的水泥砂浆会降低水稳层抗压性能，影响路基的稳定性，因此不适合将其用于水稳层施工中。

3.1.4 集料。集料主要是指人工级配碎石。对于级配碎石而言，需要将碎石大小作为重要管控内容。用在道路底基础层的集料最大粒径不能超出40mm，用于基层的材料最大粒径不能大于30mm。

3.2 设备选择要求

水稳层施工中主要将设备用于拌和作业中，拌和设备质量的好坏在很大程度上直接影响着混合料的搅拌质量。然而，影响拌和材料质量的因素主要有粉料、骨料以及水等，各种材料配比的精确度是保障水稳层建设满足标准要求的关键。通常情况下，主要使用的是WBC300型稳定土厂拌设备，该设备通过运用电磁调速控制系统能够控制材料配比的合理性，而且在搅拌过程中还具有保证材料拌和均匀性的作用，有利于材料性能作用的充分发挥。

3.3 混合料的浸水马歇尔试验与分析

表2为三种类型沥青混合料的浸水马歇尔稳定度和残留稳定度的比值。

从表2中内容可以得知，和SBS改性沥青混合料相比，蒙脱土/SBS复合改性沥青混合料的残留稳定度值得到了明显的提升，由此可见掺入蒙脱土具有提高改性沥青混合料水稳性的作用。

表2 三种类型沥青混合料浸水马歇尔试验数据

4 水稳层混合料组成设计

通过全面落实原材料试验检测工作，最终得出了最佳含水量和最大干密度，经过7d后进行无侧限抗压强度试验。试验结果表明，水泥稳定混合料具有良好的和易性，而且试块的成型效率高。从外观上来看，试块成型后的外观比较美观，而且7d的平均强度也相对较高。通常情况下，不同配比的水稳试件7d无侧限抗压强度为4～7MPa，相对而言抗压强度较高。通过对掺有粉煤灰和水泥的水稳试件进行多次循环测试，发现抗压强度无法满足要求。总之，由水泥、粉煤灰、碎石、砂以及石屑组成的水稳层具有良好的抗压能力，而且外观面层相对较薄，美观性良好，不仅能够延长沥青混凝土道路的使用寿命，还能够给人赏心悦目的体验。

5 水稳层施工过程

5.1 施工前准备工作

水稳层施工质量的保障，需要从施工开始阶段入手，即做好施工前期的准备工作，以便为后续各环节工作的高质量开展提供可靠的保障。施工准备阶段的内容主要包含以下方面：其一，施工材料的准备。选择高质量的材料能够大大提升工程项目的建设质量。碎石和水泥作为决定水稳层施工质量的重要材料，通常用于水稳层施工中的水泥主要有矿渣硅酸盐水泥以及硅酸盐水泥等，通过分析公路延伸段的湿度、温度可以得知，在该延伸段工程建设中使用的是矿渣硅酸盐水泥。此次工程项目建设初凝时间控制在3h以上，终凝时间控制在5.5h内。对于碎石的选择，将压碎值大约控制在45%。表3为完成底基层铺设工作后的质检内容。为确保水稳层各环节施工作业的顺利开展，必须由专业人员全方位开展底基铺筑情况的验收工作，最大限度地管控基础工程的质量，将对后期水稳层施工质量产生的不利影响降到最低。

表3 基础工程质检标准

5.2 水稳层施工过程

此次公路改扩建工程的水稳层的施工的流程如下：

5.2.1 检测路基及清扫工作。路基完成后，其顶面压实度按重型击实标准不得低于95%，每车道每10m两点进行弯沉检测，对弯沉值过大的点，应确定范围、进行路基的局部处理，验收合格后清扫完成路基表面杂物方可进行水稳层施工。

5.2.2 材料的拌和。采用中心站集中拌和混合料，在正式拌和之前，要先调试所用的厂拌设备，使混合料的颗粒级配组成和含水量都达到规定的要求，原集料的颗粒组成发生变化时，必须重新调试设备，拌和完成后及时运输和摊铺，防止影响混合料质量。

5.2.3 混合料摊铺。采用摊铺机进行摊铺，为了保障水稳层压实厚度，可根据试验路段测算取得的松铺系数控制松铺厚度进行均匀摊铺，并控制好路面的横坡和纵坡坡度。另外，摊铺机在摊铺时速度控制在2～3m／min。如果与相连部分摊铺的时间超过30min，应做一接头缝。

5.2.4 压实。使用20t压路机先静碾压3次，然后再用振动时激振力大于35t的振动压路机进行碾压密实，若出现弹簧现象，应立即挖出并重新换填新料碾压。碾压成型后的水稳层路面是平整且无轮迹的。

5.2.5 稳定和养护。上文中提到此次在底基层工作完成后，此项工程进行了为期7天的养护和稳定工作。在底基层压实和接缝工作都完成后，根据地段的空气湿度、降水情况，特定人员对地面进行洒水工作，保证水稳层的湿润度。养生期内除洒水车外，不得通车。养生期过后，应立即铺筑下一层或盖砂养护。

6 水稳层施工质量控制措施

6.1 水泥质量的控制

在水稳层施工中，水泥作为影响施工质量的关键因素，必须严格管控水泥剂量的大小。整个施工作业的进行，如果用到的水泥剂量太小，会影响水泥的牢固性和黏附性。而一旦水泥剂量太大，会增加集成裂缝出现的概率。对此，以试验方式确定水泥剂量，严格按照要求配制混合料。

6.2 混合料的含水量控制

天气、湿度以及温度等各项因素是影响施工作业的关键因素。通常情况下，需要控制混合料的含水量在0%～2%的范围内，换言之，应控制实际含水量使其大于最佳含水量1%～2%。对于混合料的拌和，需要由专业的工作人员在特定的时间测定含水量，并且结合实际施工需求设置最佳含水量标准，在此基础之上结合运输情况以及温湿度来确定拌和混合料需要用到的水量。压实度检测工作的实施，除了需要对混合料进行摊铺整形之外，还需要及时对混合料的含水量进行检测，并且及时进行碾压，以免因混合料含水量太大而影响压实度的检测结果。

6.3 混合料的运输

对于混合料的运输，应避免出现颠簸现象，如果是远距离运输，再加上外界气温相对较高，就需要做好降温处理，以免因水分蒸发而降低混合料的性能。

6.4 摊铺接缝的质量控制

摊铺宽度在一定程度上决定着接缝施工，如果摊铺宽度无法满足标准要求，就需要选用两台摊铺机实施摊铺作业，并且及时进行碾压。具体摊铺作业的开展，必须一次性完成，如果由于特殊原因中断施工2h以上，就需要在中断位置设置横向接缝。

6.5 混合料压实工艺

进行摊铺、碾压施工前，应当先在试验路段中测定松铺系数、碾压机械组合及压实遍数，混合料经过摊铺成型之后，要使用压路机进行碾压，碾压长度需要结合现场的实际施工情况而定。若是混合料的含水量高于最佳含水量，且外界温度比较低的情况下，需要将碾压长度延长，以确保在碾压过程中能够消耗一部分水分，促使混合料的含水量接近最佳含水量。

6.6 养护控制

在对水泥稳定碎石基层碾压成型之后，必须及时做好覆盖以及洒水养护作业。水能够和水泥发生水化反应，水的蒸发能够减缓水化反应的速度，以此达到减缓终止反应的目的，这样一来就会大大降低凝结硬化后水泥的强度。这种现象通常出现在夏季，过高的温度会加速水分的蒸发速度，进而加大出现裂纹的概率，所以在夏季施工时必须在基层表面覆盖具有良好保水功效的湿砂、薄膜等，为进行水化反应创建良好的条件，以此提升路面强度。