无机结合料稳定基层应用技术研究
2023-01-13苑亮
苑亮
武汉中和工程技术有限公司 湖北 武汉 430080
引言
在道路建设中,使用的材料种类繁多,消耗巨大。不同的建筑环境,所使用的材料也是有区别的。无机黏结剂是目前基层常用的一种材料,如果使用效果不理想或工艺过程中出现问题,将会严重影响整个工程的质量。在一些高速公路项目中,采用了无机黏结剂,并收到了较好的效果。在我国,水泥稳定碎石已成为半刚性路面基层的基础材料。在城市道路建设中,水泥稳定碎石基层因其良好的物理力学性能、水稳定性、抗冻性、抗侵蚀性和抗疲劳性而得到广泛应用。随着国民经济的发展,超重型车辆的数量不断增加,路面结构的破坏程度日益加剧。
1 无机结合料工艺以及常见类型
1.1 原料加工技术
在道路建设的基础上,所采用的无机黏结剂必须经过加工才能得到。在原料制造过程中,要注意控制配合比。长期以来,在我国的道路建设中,没有使用无机复合材料。总之,这种材料比较新,缺乏足够的实践经验。所以,必须加强生产过程的管理,确保产品的质量,并严格控制生产过程,尽量减少物料的损耗,从而更好地保障工程建设的质量。在制作材料时,需要使用水泥、石灰、工业废渣等。在保证产品质量的前提下,不仅要保证以上原料的配比,还要保证产品的品质。如何有效地控制水泥水化热,确保无机黏结剂的质量,是建筑工人必须重视的问题。
1.2 常用的物料种类
无机黏结剂是高速公路工程基础的一种总称,其种类繁多。在早期的无机黏结剂中,可以采用的种类,是有限度的。但随着技术的进步,随着对材料的研究越来越多,这种材料的种类也越来越多,越来越多的分支材料被用于工程中,并且在某些领域中起到了很好的作用。不同的材料,在性能上也有很大的差别,从各个方面来看,都是独一无二的。了解各种不同类型的特殊情况,可以使其充分满足建筑材料的要求,为路面基层的总体稳定打下坚实的基础。
石灰稳定土、水泥稳定土、石灰工业废料稳定土是三种常用的材料,它们的组成和比例各不相同。在实际工程中,只采用一种无机黏结剂,就可以确保地基的稳定性。但是要注意,每种类型都有其适用范围。所以,必须按照公路建设的要求,结合相应的质量标准,合理地选用合适的材料。通常认为,水泥稳定土的稳定性是比较差的。所以,在对建筑质量有严格要求的情况下,不宜采用。石灰稳定土的稳定性比较好,但是使用这种无机黏结剂,很容易造成路面的不平整,影响到司机的使用。所以,对这种物质的选择也是十分必要的[1]。
2 使用无机结合料稳定基层的方法
本文通过一个具体的实例,简单介绍了在基础上采用无机黏结剂的方法。该项目位于我国某地区,具有广泛的施工范围性和高水平的施工质量。道路担负着运送货物和行人的任务。所以,必须保证工程的质量,保证地基的稳定性和承载能力。为此,本文从摊土施工和材料选择两个角度,对其应用进行了论述。
2.1 原料试验
2.1.1 水泥:通过研究,适宜使用32.5级P·C级水泥。
2.1.2 骨料:实验选择了标准的石灰岩骨料。粗集料粒径范围为4.75~9.5mm,9.5~26.5mm;集料0~4.75mm(机制砂),集料以中砂为主。
2.2 配合比设计
水稳碎石基层可分为悬浮压实、骨架压实和骨架压实三种类型。
集料级配的确定通过试验研究,骨料级配比例选择为粗骨料9.5~26.5mm,粗骨料0~4.75mm=51%:22%:27%。
2.3 摊土施工
从铺土法的观点来看,铺土工程的施工质量是其施工质量的关键。在公路建设中,经常会出现土壤微粒,或含有多种有害物质,如腐殖质,对工程的质量造成很大的影响。在铺土过程中,如果不及时清理这些土壤,将会造成铺土质量的影响。今后,就算采用各种方法控制地基的质量,也很难保证其满足设计要求。可见,在铺土过程中,应及时清理过多的泥土和其他杂物。在进行铺土作业时,也要注意混凝土摊铺问题,并要留意天气情况。实际情况表明,在下雨的情况下,必须暂时停止施工,否则会造成路面基础水分含量过高,从而对铺土效果和提高基层的稳定性产生不利影响。
2.4 选材
正确选用公路工程基础材料,对确保基层的稳定性具有重要意义。无机黏结剂是一种重要的原料。但是,仅采用这种材料仍不能完全满足该项目的建设需要。在施工过程中,为了进一步提高其机械性能,必须在施工期间添加一些矿渣。指出,在选用矿渣时,并不是所有的矿渣都能达到施工的要求,如果矿渣的浓度太低,不但不能保证工程的质量,而且会对基层的稳定性产生不利的影响。因此,对基础材料的合理选用是十分必要的[2]。
水泥用量的确定。本试验拟出水泥用量为2.5%,3%,4%,5%,5.5%,7%,对于不同水泥用量的混合料。
在分析试验数据的基础上,综合考虑路用性能、经济效益、施工性能等因素,对水稳定性、抗压回弹模量、在长期无侧限抗压强度和劈裂强度试验中,对配合比的抗冻性和收缩性进行了测试和分析。
3 道路表现
3.1 无侧限长期抗压强度和劈裂强度
同一龄期的无侧限抗压强度和劈裂强度随水泥用量的增加而增加;在一定龄期内,无侧限抗压强度和劈裂强度随龄期的增加而增加。
3.2 压缩回弹模量
水泥稳定碎石基层的抗压回弹值较高。压缩回弹模量随养护龄期的增加而增加。路面基层抗压回弹模量过低,容易产生变形,导致公路整体养护水平下降;过大的压缩回弹模量会导致表面因过大的拉伸应力而开裂[3]。
3.3 水稳定性
水泥稳定碎石的水稳定性系数随龄期的增加而增大;各龄期的水稳定性系数均在85%以上,水稳定性良好。
3.4 抗冻性
水泥稳定碎石的抗冻性随龄期的增加相应增加,当它增加到一定值时,它不会随着年龄的增长而增加。
4 建筑质量管控
采用无机黏结剂可以在一定程度上提高混凝土的施工质量。但是,在工程建设过程中,若没有对工程质量进行有效的管理,将会对工程的最后结果产生不利的影响。这一节着重从各种无机黏结剂的种类入手,归纳了它们的质量控制方法[4]。
4.1 水泥砂浆地基
对于这种无机黏结剂,在使用时,必须对其原料性质进行充分的保障。石灰是这种物质的基本原料。如果石灰的品质有问题,就会造成基础材料的整体性能不合格。因此,应严格选用石灰,以防止以上问题的发生。如果项目采购的石灰未达到质量标准,或者有关参数不合理,就不能使用,必须再次采购。此外,在施工过程中,当地的气温和湿度也会对水泥稳定土的施工产生一定的影响。解决该问题的关键是尽量避免在天气条件较差的情况下进行施工。分层施工是公路建设中最重要的基础施工技术。在施工过程中,要对各层的质量进行严格的控制。要确保一层一层的连接。实践表明,在春、夏两个季节进行施工,一般都能收到较好的效果。鉴于项目的维修费用和施工质量问题,推荐在以上时间内进行施工。
4.2 水泥加固地基
本项目施工中,质量控制的关键是确保混凝土的配比合理,并对建筑工地的温度、湿度进行严格的控制。从原理上说,质量控制程序和内容与石灰稳定土是一样的。从水泥的角度来看,必须要达到合适的水化热等性能指标。混凝土的用量,要控制在6%左右。如果超出这个范围,就会使基础的稳定性降低。在选择不同的季节时,推荐选用春天和夏天,气温和湿度都比较合适,这样可以有效地确保水泥稳定的地基,提高工程的质量[5]。
4.3 水泥工业废料的稳定土
针对石灰行业的废渣(常用的是石灰粉煤灰稳定土),其质量控制的关键是石灰、粉煤灰的掺入量、最大干重和最佳含水率、稳定土搅拌的均匀性。在对所使用的物料进行品质控制时,必须确保所使用的物料达到了国家有关的标准。最大粒径不得大于38mm,粒子含量应为建筑物料总重量的75%。在此基础上,在进行混凝土的掺和、拌和时,要做到混凝土的最佳含水率和干密度,以满足城市道路、高速公路的总体要求。
4.4 本研究案例建筑质量管控
4.4.1 测量。所有使用的材料的成分应准确,通常在质量方面应严格把控。
4.4.2 混合料。搅拌水泥稳定碎石混合料时,要做到首选在工厂搅拌。详细观察水泥稳定碎石混合料的拌和程度是否达到均匀,混合料颜色标准,没有离析、结块的情况,测试水泥用量和含水量。混合料颜色一致,混合均匀,无夹层、结块、骨料离析现象。搅拌结束时不得出现离析现象[6]。
4.4.3 摊铺。水稳碎石路面基层采用稳定土摊铺机或平地摊铺。使用平地机摊铺混合料时,根据路面厚度和要求的压实密度计算每辆车混合料的摊铺面积;当混合物在道路宽度的中宽处均匀卸载时,混合物也可以卸载成两条线;根据松铺系数用平地机摊铺混合料,从试验段确定松铺系数。摊铺机或平地机后面应派专人消除粗细骨料离析,特别是清除局部粗骨料的“窝”,用新拌混合料填充,或加入拌和良好的细混合料,然后加入粗骨料,使其混合均匀。
4.4.4 施工缝和裂缝处理。①混合料基层作业不要让其纵向接缝。作业过程,纵向接缝要垂直连接,不可以斜接。②同一天完成的两个工作段的接缝应重叠。前一段施工时,施工端预留0.5~0.8m进行碾压。后一段施工时,应将前一段的未压实部分留下,掺入一些水泥。③如果隔天不在进行工程,那结束的前一天的最后项工作缝的混合料拌和完成后,沿稳定层在摊铺层的全宽和全深上挖一个约10~15cm的台阶,以避免接缝处出现贯穿缝。在继续施工之前,应将松散颗粒分散并回收,直到将适当的水泥和水加入搅拌站并混合均匀。接缝部分浇水后,摊铺混合料。④如果需要将机械转移到水泥稳定层上,应采取措施保护转弯作业段。
5 结束语
水泥稳定碎石基层具有良好的物理力学性能、水稳定性、抗冻性和抗收缩性。当地农贸城一期路面基层工程已成功应用,给予今后现实施工应用理论的支持。为了提升公路的使用寿命和服务水平,本课题结合某城市当地材料的特点,编制了无机结合料路面稳定基层的施工方法,对工程技术和施工质量管控阐明了详细的标准。
总之,该项目在基础层稳定、维修费用低、行车安全、延长道路使用寿命方面,均采取了无机复合材料。今后,可以借鉴这方面的经验,采用无机黏结剂进行施工。在确定好的材料种类后,要按照项目的要求和公路的质量水平来确定,在选定后要主动地进行质量控制,从而使公路工程的整体质量得到提高。