民航机场场道工程水泥稳定碎石基层冬期施工

唐玉辉

(中国水利水电第七工程局有限公司，四川 成都 610000)

0 前 言

机场造型道路路面辅助基层结构作为钢筋混凝土造型道路路面的主要辅助基础承重支撑结构层、沥青钢筋混凝土以及柔性造型道路路面的主要辅助承重支撑结构层,其中对施工工艺要求愈加严格。其中我国水泥水固稳定水性碎石施工材料基层强度高、板体性好、承载能力大、抗压及防水冲刷及抗腐蚀施工性能强、抗渗及防水耐温度和抗冻及防腐蚀施工效果好,且各种施工工艺原材料丰富、价格便宜,在目前阶段我国施工市场上的应用广泛。

1 机场场道工程施工材料特性

1.1 机场场道基层分类

按道面基层成型机理分类，可分为：嵌索型基层、半刚性基层。

按基层结构层次分类，可分为：下基层、中间层、上基层。

按材料力学特性分类，可分为：柔性基层、刚性基层、半刚性基层。

1.2 施工材料结构特性

柔性基层分为级配砾石、级配碎石、填隙碎石和混合石渣、手摆块石基层。手摆块石和混合石渣对膨胀土、盐渍土基起到很好的隔离作用。半刚性基层主要有水泥土、沙砾土、二灰土等，经摊铺、碾压、养护形成的结构层。刚性基层主要有水泥稳定碎石等，经过摊铺、碾压、养护形成结构层，水泥稳定碎石初期强度高，且强度随龄期而增加很快结成板体，7 d抗压强度达3～4 MPa，28 d抗压强度达5 MPa甚至以上，90 d可达到10 MPa，回弹模量大于1 000 MPa。因而具有较高的强度，并且水泥稳定碎石基层成活后遇雨不泥泞，表面坚实。因此，现阶段国内外机场道面普遍采用的水泥稳定碎石作为混凝土道面结构的基层。

1.3 冬季施工水泥稳定碎石基层的破坏机理

水泥强度稳定凝固碎石材料属于泥与水硬性复合材料,通过泥与水的粘合作用将水泥黏结剂中的水泥碎块裹紧粘附在整块集料层的表面,并使其具有一定的初期施工强度,在集料外界相互碾压嵌挤机具的推动作用下可使集料之间相互碾压嵌挤,形成一种骨架型和密实型的结构,从而直接使得冬季水泥强度稳定凝固碎石施工具有一定的初期强度。随着施工龄期的不断增长,水泥强度稳定凝固碎石已经能够完全满足基层抗压施工强度高的要求。在冬季碎石施工基层过程中,气温相对较低,水泥强度稳定凝固碎石属于基层施工，水泥在结冰后就会发生大体积收缩膨胀,当体积膨胀的压力大大超过其基层抗拉施工强度时,水泥强度稳定凝固碎石施工基层就会产生微细冻结裂缝,反复进行冻结溶融而使裂缝不断收缩扩展,导致冬季水泥强度稳定凝固碎石施工基层抗拉强度不断降低升高直至严重破坏。

2 机场场道工程水泥稳定碎石基层设计

2.1 水泥稳定碎石基层的确定

水泥稳定碎石当中的模块骨料主要处理是采用级流装配模块碎石,先用各种水泥基石层的材料进行填充模块骨料的内部空隙,然后用大量的砂浆材料补充遗留下来的骨料缝隙,随后再进行摊铺或者碾压,确保整个模块碎石处理系统牢固并且稳定。由于水泥稳定碎石在初期时的整体强度很高,但随着使用时间的不断推移,强度不断加强,最后会凝结成一块板体。由于水泥稳定碎石基层的水泥的使用量少，一般不超过6%,后期也不会因为夏季雨水多而出现板体开裂,很大程度上提高了道面的使用质量。

2.2 施工工艺计算

基层所用施工原材料按规定进场试验数量以及按规范试验施工规程所规定要求的每批次(包括水泥60 t、碎石400 m3/批次)严格委托国家项目管理综合施工试验室部门进行基层检验,各项检测指标质量均应基本达到国家规范试验要求。按国家项目管理综合施工试验室部门出具的基层理论试验配合比较表进行施工试验段基层施工,以便进一步确定施工配合比。

2.3 水泥稳定碎石基层结构施工工艺优化

1)由于料源十分广泛,取材也尤为方便,在实际各种道路工程施工当中,能够广泛地将其进行综合处理运用在各种大型道路建筑工程施工当中。

2)水泥中的稳定凝固碎石的工艺制作流程的工艺较为简单,主要是需要通过水泥和稳定碎石之间进行的搅拌和与混合摊铺以及压实等工艺流程,通过这种简单机械化的制作工艺流程施工,能够在很大程度上缩短了整体施工工期,提升其整体施工工艺制作过程当中的工作效率,并且能够有效确保其通过整体工艺施工的制作工艺流程质量不出现问题,其制作工艺流程具有很高的现代工业化和现代化工程技术水平。

3)水泥稳定碎石稳定性好,水泥稳定碎石基层有着很好的水泥稳定性。

4)在实际的施工当中,可以根据施工部位的重要程度以及工程设计的实际需要对水泥稳定碎石的配合比例进行一些相应的控制调整,具有很好的使用灵活性,能够有效地控制其使用强度。

3 机场场道工程水泥稳定碎石基层施工

3.1 机场场道工程水泥稳定碎石基层施工依据

严格按照《民用机场飞行区土(石)方与道面基础施工技术规范》(MH 5004—2002)的要求进行施工。

3.2 机场场道工程施工要点

3.2.1 影响水泥稳定碎石基层施工现场质量的因素

水泥稳定碎石基层主体实施过程中,集料、水泥的主体含水量对现场主体施工材料质量会有一定的影响。由于水泥主体含水量不足,水泥在主体水分含量不足的情况出现不能凝结的状况,在碎石基层的水泥碎石骨料间没有粘结形成基层粘结,容易造成水泥碎石混合料局部松散,影响到水泥稳定碎石基层主体结构的整体性、稳定性,降低了基层的强度，必须进行返工处理，否则会导致后期道面混凝土结构基层受力不均匀，使局部道面沉降，影响安全。

3.2.2 机场场道工程水泥稳定碎石基层施工

1)施工前准备。

(1)原材料的选取及备料。

粗集料:首先需要联系当地大型石料厂的石材供应商,并到当地大型石料厂现场进行多次实地考察进行测量分析取样,集料后的碎石应尽量减少采用大型硅质结晶碎石或者采用硅质碎石破碎后的结晶卵石,质地坚硬、耐久、耐磨、洁净,最大粒径，应不得大于31.5 mm,采用硅质碎石或者破碎后的硅质结晶卵石时至少每天早上应有两个不易破碎的碎石断面,压碎后碎石含硅量值不一，应不得超过26%,碎石中如果含有大量针状或者叶片状杂质碎石时其颗粒的总量和杂质碎石含量不一，应不得超过20%,严禁随意破碎，选用其中一种。含有大量非线性晶质化学活性炭和少量二氧化硅的大型硅质结晶岩石(例如含有硅质结晶蛋白石、方石英、硅质或硅化镁石灰岩、玻璃质或含有隐晶质的流纹岩等)等也不可采用作为集料碎石的粗集料,集料不应含有可溶盐。

细粒密集砂选料:天然细粒密集料因其材质特点应耐久、洁净、质地坚硬,宜尽量减少天然混合细集使用砂,设计技术文件经许可的应对施工处理部位也要适应在经许可时宜考虑减少采用天然混合颗粒机制砂的细集使用砂。宜尽量减少采用细度模数为2.6～3.2的细粒密集料,同一细度模数配合比中不同使用细集料对砂的细粒质量密度响应数值和颗粒变化量的误差响应范围最大不得超过0.3。

水泥:所有材料应大量选用水泥施工工程水泥化验材料产品强度计量测定标准等级宜为32.5级的水泥施工工程水泥,不应大量选择使用快硬早初凝施工水泥,宜选用初凝强度截止持续时间3 h以上和终凝强度截止持续时间6 h以上的水泥施工水泥,一般情况不宜大量选用普通高速道路施工硅酸盐水泥施工工程水泥或普通高速道路水泥专用施工硅酸盐水泥施工工程水泥。

水:符合相关国家标准的天然饮用水即可,使用其他天然水源比如作为可搅拌水或合用冷凝水的设备时,其水质条件应必须满足下列各项要求:①水中应不含可能影响冷凝水泥正常进行凝结的有害化学成分,如葡萄糖、油等;②pH平均值不应大于4.5;③可溶硫酸盐水的含量不应小于2.7 mg/cm3。

(2)拌和站及运输摊铺设备、养护材料准备。

要及时做好现场原材的管理分类以及存储养护措施,避免现场原材料受到雨雪淋湿以及空气污染、蓄水池及池内水泥拌和储料罐内部要用纯棉毡布,保温棉等材料包裹保温。在现场养护要及时做好各类水泥检验检测材料的安装计量处理工具(在污泥水管出口处可加装塑料水表、水泥拌和储料罐或在出口处加装水泥计量表等工具),做到计量投料准确。还要派行业专人对水泥拌和机等设备及现场物料运输、摊铺机等设备设施进行日常维修安装养护,保证其正常工作运转。对现场养护时所用的如花草帘、塑料布等原材料、养护时所用砂浆要储备充分。

2)试铺阶段的主要内容。

在机场进行基层摊铺前,可预先安排在机场掉头坪或机场跑道端等最佳位置。通过这个试验段摊铺施工,主要数据可以帮助确定水泥基层稳定料及碎石最佳基层摊铺施工设计配合比、水泥平稳料最佳基层含水率、摊铺地板宽度及基层虚铺含水系数等相关指标,从而帮助选择最合适的摊铺施工设计方案。

验证用于施工混合料的配合比要求如下。

(1)采用调试碎石拌和机,水泥碎石稳定制式碎石水泥混合料的调试拌和方法采用一种采用水泥强制式碎石水泥稳定混凝土混合搅拌机或者水泥稳定制式碎石水泥拌和机进行拌制,在实施试铺段工程施工前对该碎石拌和机分配计量验证系统数据进行计量验证,分别准确称出该搅拌缸中不同混合规格的稳定碎石、水泥、水的拌和重量,测量其分配计量的综合准确性。

(2)最佳含水量和最大干密度确定。采用中型击实实验确定最佳含水量和最大干密度确定:将含水量为一定值的样本装入击实仪的击实筒中压实充满，根据筒的体积和压实土的重量计算出湿密度，并可计算出干密度，由几组不同含水量的同一混合料样本分别按照上述方法进行实验，绘制一条击实曲线即可得出击实实验的最大干密度及对应的最佳含水量。

(3)确定铺筑的松铺系数。采用一般能量机械碾压时，每层的最大松铺厚度不宜超过30 cm，采用能量较大的机具时，每层的最大松铺厚度根据试验所得的数据控制混合料的含水量，根据选用的压实机具对不同松铺厚度混合料采用同样的碾压速度、遍数进行碾压作业，测定压实度是否满足设计要求，最终确定最大的松铺厚度。

(4)严密组织拌和、运输、碾压等工序，缩短延迟时间。当中所使用的施工原材料和施工混合料、施工处理机械、施工处理方法及本次试铺正式路面各一个检验检查项目的整体检测检验结果都必须符合规定,按以上规定内容重新编写《试铺总结》,经国家审批后,作为施工申报正式试铺路面建筑施工摊铺开工的主要依据,进行正式路面建筑基层的整体大面积施工摊铺。

3)水泥稳定碎石摊铺施工。

(1)在施工作业前要及时组织彻底清除下承层至上承层专用浇筑材料表面的固体灰尘以及积雪、土块、垃圾等其他灰尘堆积杂物,保证基层干净整洁,并对下承层至上承层的专用浇筑厚度高程、平整度、压实混凝土强度和承层设施物的质量稳定性。及时组织进行严格质量检测,检测作业结果确定合格后再开始组织施工，进行承层专用浇筑水泥砂浆质量稳定剂及专用碎石混合料和水泥混合料的施工分层处理摊铺等施工处理作业。

(2)因冬期施工气温较低,为保证一定的出料温度,可将拌和用水预先加热后使用,水温控制到30℃左右为宜,最高不得高于50℃。

(3)保持水泥内部稳定。以最短的运输时间将其运到施工摊铺物料施工现场,混合料从碎石拌和机泵站内部运至施工摊铺现场时内部应始终保持足够水分及一定温度,因此，现场需对物料运输车辆内部进行安全加盖,运输车辆在道路上应始终保持平整,避免在运输物料途中车辆剧烈转向颠簸,导致运输混合料内部产生水解离析冰冻现象,现场必须安排物业专人合理进行调配。将混合料送至运输道路车辆,避免运料车辆中途拥堵、等待或自卸料,以免致使运输混合料冷却。

(4)稳定水泥混凝稳定沥青碎石水泥混合料设备运到现场后,采用稳定沥青碎石混凝土混合摊铺机或者混凝稳定水泥碎石混合摊铺机进行水泥摊铺卸料作业,要严格控制水泥摊铺作业速度、松铺压力系数、平整度等。

(5)水泥稳定碎石混合料摊铺厚度应根据碾压机具类型确定，用12 t以上三轮压路机碾压时，每层的压实厚度不应超过16 cm，重型振动压路机碾压时，每层的压实厚度不应超过20 cm。

3.3 养 护

水泥对基层的稳定稳固黏土碎石后，当底层对水泥基层再次进行碾压分层再次碾压后施工时,下层再次碾压施工水泥对基层的稳定稳固黏土碎石当分层再次碾压后，当施工时用完后,宜继续进行养护7 d后再重新开始铺筑上层再次碾压施工水泥对基层的稳定稳固黏土碎石。室内室外养护宜尽量减少采取室内高温湿润养护方式进行养护,如尽量使用深色无纺布、麻布袋等。在整个室内室外养护期间室内环境应始终保持潮湿、干燥、清洁状态,不应忽干忽湿。另外，室内养护期间还应注意严禁任何车辆在室内行驶通行。

4 结 语

民航机场的民用水泥跑道稳定机和碎石机的施工养护质量控制要求细致、严格,相关机场施工养护部门在准备进行相关施工养护作业时,必须提前做好质量准备处理工作,对进入施工养护环节过程中的重点工程施工养护工序及时进行工程质量风险控制,对已经开始施工的部分工程进行及时的施工养护清洁处理,从而有效提高整体工程质量,为完成机场道路的下一步施工作业提供稳定的保障。

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