水泥穩(wěn)定材料(cement stabilized material)是以水泥為結(jié)合料,通過(guò)加水與穩(wěn)定材料共同拌和形成的混合料。包括水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石、水泥穩(wěn)定級(jí)配礫石、水泥穩(wěn)定石屑、水泥穩(wěn)定土、水泥穩(wěn)定砂等。將此混合物經(jīng)攤鋪、碾壓和養(yǎng)生后,可作為路面的基層或底基層。
水泥穩(wěn)定碎石,是將水泥、級(jí)配碎石、石屑和水按一定比例混合攪拌,攤鋪碾壓后形成的一種半剛性結(jié)構(gòu)層,在壓實(shí)和養(yǎng)生后,其無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度符合規(guī)定的要求。水泥穩(wěn)定碎石作為路面基層材料具有良好的力學(xué)性能和整體性、穩(wěn)定性、耐久性、抗凍性以及與面層能夠很好地結(jié)合的技術(shù)特點(diǎn),在公路路面基層或底基層得到廣泛的應(yīng)用。為了充分發(fā)揮其優(yōu)良的材料功能特點(diǎn),必須切實(shí)做好水泥穩(wěn)定碎石的施工工藝和管理各項(xiàng)要求,控制好整個(gè)施工管理的各個(gè)環(huán)節(jié),達(dá)到規(guī)范規(guī)定的各項(xiàng)質(zhì)量要求。
水泥穩(wěn)定碎石是以級(jí)配碎石作為集料,原材料質(zhì)量控制要求水泥、集料的相關(guān)參數(shù)要達(dá)到規(guī)范要求,采用一定數(shù)量的膠凝材料和足夠的灰漿體積填充骨料的空隙,按嵌擠原理攤鋪壓實(shí)。其壓實(shí)度接近于密實(shí)度,強(qiáng)度主要靠碎石間的嵌擠鎖結(jié)原理,同時(shí)有足夠的灰漿體積來(lái)填充骨料的空隙。它的初期強(qiáng)度高,并且強(qiáng)度隨齡期而增加很快結(jié)成板體,因而具有較高的強(qiáng)度、抗?jié)B度和抗凍性較好。混合料的組成設(shè)計(jì)按照水泥穩(wěn)定粒料保濕養(yǎng)生6d、浸水1d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度3~5MPa的標(biāo)準(zhǔn),確定水泥劑量和混合料的z佳含水量。水泥用量一般為混合料3%~6%,7d的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度控制以5MPa為宜,實(shí)際配合比控制強(qiáng)度為4~4.5MPa,較其他路基材料高。水泥穩(wěn)定碎石成活后遇雨不泥濘,表面堅(jiān)實(shí),是**路面的理想基層材料。
(1)水泥作為結(jié)合料的一種穩(wěn)定劑,其質(zhì)量控制是很重要的??刹捎闷胀ü杷猁}水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥,強(qiáng)度等級(jí)為32.5或42.5。為使水泥穩(wěn)定碎石有足夠的時(shí)間進(jìn)行拌和、運(yùn)輸、攤鋪、碾壓以及保證其具有足夠的強(qiáng)度,不應(yīng)使用快凝水泥、早強(qiáng)水泥以及受潮變質(zhì)水泥。
(2)所用水泥初凝時(shí)間應(yīng)大于3h,終凝時(shí)間應(yīng)大于6h且小于10h。
(3)采用散裝水泥,在水泥進(jìn)場(chǎng)入罐后要停放7天,安定性合格后才能使用;夏季高溫作業(yè)時(shí),水泥入罐溫度不能高于50℃,否則,應(yīng)采用降溫措施。
(1)碎石的z大粒徑一般為31.5mm,宜按粒徑19~31.5mm、9.5~19mm、4.75~9.5mm和0~4.75mm四種規(guī)格備料。建議采用堅(jiān)硬、潔凈、無(wú)雜質(zhì)的玄武巖、石灰?guī)r或輝綠巖。
(2)石子壓碎值、針片狀顆粒含量、0.075mm以下粉塵含量、軟石含量均應(yīng)符合規(guī)范要求。
(1)細(xì)集料應(yīng)潔凈、干燥、無(wú)風(fēng)化、無(wú)雜質(zhì),并有適當(dāng)?shù)募?jí)配。
(2)細(xì)集料砂當(dāng)量≥50%。
實(shí)踐證明,利用級(jí)配良好的碎石拌和的基層混合料強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好。
符合現(xiàn)行《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》GB 5749—2022的飲用水可直接作為基層、底基層材料拌和與養(yǎng)生用水。
(1)用于二級(jí)及二級(jí)以上的公路基層和底基層的級(jí)配碎石和礫石,應(yīng)由至少4種規(guī)格的材料摻配而成。
(2)級(jí)配碎石或礫石細(xì)集料的塑性指數(shù)應(yīng)不大于12。不滿足要求時(shí),可摻加石灰、無(wú)塑性的砂和石屑。
(3)從料場(chǎng)選擇有代表性的試樣進(jìn)行篩分,通過(guò)試算法(正規(guī)方程法)或圖解法確定各檔集料的摻配比例。
(4)級(jí)配碎石用作基層時(shí),高速公路和一級(jí)公路公稱z大粒徑應(yīng)不大于26.5mm,二級(jí)及二級(jí)以下公路公稱z大粒徑應(yīng)不大于31.5mm;用作底基層時(shí),公稱z大粒徑應(yīng)不大于37.5mm。碎石的篩分分析結(jié)果見(jiàn)表1。
建議基層混合料設(shè)計(jì)級(jí)配曲線在C-B-1級(jí)配范圍優(yōu)選,宜落在級(jí)配范圍中離下限曲線稍近的位置,并重點(diǎn)控制19mm、9.5mm、4.75mm、2.36mm、0.6mm、0.075mm這些關(guān)鍵篩孔的通過(guò)率在級(jí)配范圍之內(nèi),31.5mm通過(guò)率要求100%,26.5mm篩上允許有不超過(guò)3%的顆粒含量。
水泥穩(wěn)定碎石中0.075mm以下的含量較高時(shí),將影響混合料的收縮性能,容易開(kāi)裂,應(yīng)控制在5%以下;同時(shí),為了保證混合料具有良好的抗疲勞性能,0.075mm以下含量的下限控制在2%。
水泥的劑量對(duì)水泥穩(wěn)定層質(zhì)量起著關(guān)鍵作用。劑量太小,不能確保水泥穩(wěn)定碎石基層施工質(zhì)量;而劑量太大,既不經(jīng)濟(jì),還會(huì)使基層的裂縫增多、增寬,從而引起面層相對(duì)應(yīng)的反射裂縫??紤]到施工時(shí)各種損耗,工地實(shí)際施工采用的水泥劑量應(yīng)比試驗(yàn)室內(nèi)確定的劑量增加0.5%~1%,以確保水泥穩(wěn)定基層的質(zhì)量,但應(yīng)控制不超過(guò)6%。
如果含水量過(guò)大,會(huì)影響基層的壓實(shí)度,也會(huì)影響混合料的干縮性,使結(jié)構(gòu)層容易產(chǎn)生干縮裂縫;含水量過(guò)小,混合料不易碾壓成型,也會(huì)影響基層的壓實(shí)度和強(qiáng)度。施工過(guò)程中要根據(jù)天氣情況和運(yùn)輸距離等因素及時(shí)調(diào)整含水量的大小,使混合料在碾壓時(shí)達(dá)到z佳含水量。根據(jù)路面基層施工技術(shù)規(guī)范及施工經(jīng)驗(yàn),一般情況下實(shí)際拌和的含水量應(yīng)比z佳含水量略高0.5%~1%。若氣溫較高或運(yùn)輸距離較長(zhǎng)時(shí)應(yīng)提高1%~1.5%,以彌補(bǔ)混合料運(yùn)輸、攤鋪和碾壓過(guò)程中水分的損失,確保混合料的z佳含水量。
z大干密度直接影響著兩個(gè)重要的質(zhì)量技術(shù)指標(biāo),即7天無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度和現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)度?;旌狭显诠さ噩F(xiàn)場(chǎng)實(shí)際達(dá)到的干密度與室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)z大干密度的比值就是水泥穩(wěn)定碎石基層的壓實(shí)度。
z大干密度是水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石施工過(guò)程中的重要質(zhì)量控制參數(shù),直接決定基層壓實(shí)度的大小,而壓實(shí)度是反映基層內(nèi)在質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)。若基層壓實(shí)度不夠,會(huì)導(dǎo)致基層的抗壓能力不足,主要表現(xiàn)為基層開(kāi)裂,裂縫反射到瀝青面層上,導(dǎo)致瀝青路面開(kāi)裂,大大降低路面的使用性能。
(1)水泥穩(wěn)定碎石優(yōu)先使用振動(dòng)攪拌,就是在攪拌的同時(shí)施以振動(dòng)作用,使混合料中的水泥顆粒處于顫動(dòng)狀態(tài),從而破壞黏聚的水泥團(tuán)單元體,使水泥顆粒得以快速均勻地分布。與普通靜力攪拌相比,振動(dòng)攪拌可以提高水泥穩(wěn)定碎石中水泥石與粗集料界面過(guò)渡區(qū)的微觀結(jié)構(gòu),改善水泥漿體的外觀和水泥穩(wěn)定碎石的孔隙率和孔結(jié)構(gòu)分布,從而提高水泥穩(wěn)定碎石耐久性和力學(xué)性能。
(2)各料倉(cāng)、水泥電子秤在使用前須經(jīng)有資質(zhì)的檢測(cè)單位進(jìn)行標(biāo)定,使用前還需進(jìn)行動(dòng)載試驗(yàn)校核,確保計(jì)量準(zhǔn)確。
(3)開(kāi)盤(pán)前,應(yīng)預(yù)先抽樣檢測(cè)粗、細(xì)骨料的含水率,計(jì)算當(dāng)天的施工配合比,以控制整個(gè)攪拌過(guò)程中的用水量。實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中要達(dá)到“手握成團(tuán),落地開(kāi)花”的狀態(tài),用此經(jīng)驗(yàn)方法檢測(cè)含水率方便實(shí)用、簡(jiǎn)單易行。
(4)水泥穩(wěn)定碎石出料攪拌完成的經(jīng)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)是混合料色澤一致,沒(méi)有灰條、灰團(tuán)和花面,沒(méi)有粗細(xì)集料“窩”,且水分合適均勻。
(5)生產(chǎn)過(guò)程中,應(yīng)對(duì)成品料及時(shí)進(jìn)行取樣分析,檢查混合料的級(jí)配情況以及含水率的均勻性,用EDTA滴定法及時(shí)測(cè)量水泥劑量。為保證混合料的質(zhì)量,需經(jīng)常進(jìn)行取樣分析并及時(shí)調(diào)整。
(1)運(yùn)輸車(chē)輛一定要滿足拌和出料與攤鋪的進(jìn)度,并略有富余。
(2)車(chē)上的混合料應(yīng)覆蓋,減少水分損失。當(dāng)車(chē)內(nèi)混合料不能在水泥初凝時(shí)間內(nèi)運(yùn)到工地?cái)備亯簩?shí)時(shí),必須予以廢棄。
(3)攤鋪前做好施工放樣工作,根據(jù)試驗(yàn)路段確定的松鋪系數(shù)進(jìn)行掛線,以保證水泥穩(wěn)定基層的設(shè)計(jì)厚度。
(4)下承層表面應(yīng)平整、堅(jiān)實(shí)、干凈,施工前對(duì)下承層灑水潤(rùn)濕。
(5)基層施工宜采用多臺(tái)攤鋪機(jī)全幅攤鋪,攤鋪機(jī)的規(guī)格、型號(hào)要一致,前后間距5~10m,攤鋪時(shí)攤鋪機(jī)攤鋪速度設(shè)定為1~1.5m/min。
(6)前后兩臺(tái)攤鋪機(jī)重疊50~100mm,中縫輔以人工修整。攤鋪機(jī)在攤鋪過(guò)程中應(yīng)連續(xù)、均勻、不間斷攤鋪。
(7)盡量減少攤鋪機(jī)收放料斗,在攤鋪機(jī)前后設(shè)專人消除粗細(xì)集料離析現(xiàn)象,特別應(yīng)鏟除粗料料窩,然后用新拌混合料填補(bǔ),以確保配合比穩(wěn)定統(tǒng)一。
(1)要及時(shí)進(jìn)行碾壓。碾壓過(guò)程中,混合料表面應(yīng)始終保持濕潤(rùn),如水分蒸發(fā)過(guò)快,應(yīng)及時(shí)噴灑少量水;宜先用輕型兩輪壓路機(jī)跟在攤鋪機(jī)后及時(shí)碾壓,后用重型振動(dòng)壓路機(jī)繼續(xù)碾壓,經(jīng)拌和的水泥混合料宜在2小時(shí)以內(nèi)碾壓完成,并達(dá)到要求的密實(shí)度。
(2)壓路機(jī)碾壓時(shí)的速度,宜控制在第1~2遍為1.5~1.7km/h,以后各遍應(yīng)為1.8~2.2km/h,且碾壓時(shí)應(yīng)重疊1/2輪寬。
(3)碾壓過(guò)程中,如有“彈簧”、“松散”、“起皮”等現(xiàn)象時(shí),應(yīng)及時(shí)翻開(kāi)重新拌和或用其他方法處理。
(4)基層應(yīng)采用分層施工方法,分層z大壓實(shí)厚度不宜超過(guò)20cm,z小不應(yīng)小于16cm,壓實(shí)厚度宜為18~20cm。
(5)碾壓原則:先輕后重,先慢后快,盡量縮短從拌和、攤鋪到碾壓之間的延遲時(shí)間。
(6)為了及時(shí)指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)工作,碾壓過(guò)程中,可用核子儀初查壓實(shí)度,不合格時(shí),重復(fù)再壓(注意檢測(cè)壓實(shí)時(shí)間),碾壓完成后用灌砂法檢測(cè)壓實(shí)度。另外,在碾壓過(guò)程中應(yīng)進(jìn)行標(biāo)高、平整度的及時(shí)跟蹤檢測(cè),如發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重超標(biāo),應(yīng)及時(shí)修整。
(7)碾壓應(yīng)達(dá)到要求的壓實(shí)度,并沒(méi)有明顯的輪跡。
(1)水泥穩(wěn)定碎石底基層、基層在碾壓完成后并經(jīng)壓實(shí)度檢查合格后,應(yīng)立即開(kāi)始養(yǎng)生。
(2)養(yǎng)生方法:應(yīng)將麻布或透水無(wú)紡?fù)凉げ紳駶?rùn),然后人工覆蓋在碾壓完成的基層(底基層)頂面。覆蓋2~3h后,再用灑水車(chē)灑水,在養(yǎng)護(hù)期內(nèi)應(yīng)保持基層(底基層)處于濕潤(rùn)狀態(tài)。養(yǎng)生結(jié)束后,應(yīng)將覆蓋物清除干凈。
(3)對(duì)于基層的養(yǎng)護(hù),也可以采用透油層養(yǎng)護(hù)。基層碾壓完成后,透油層噴灑要快速、及時(shí),避免水穩(wěn)層水分散失,且噴灑完成后,必須嚴(yán)格交通管制。
(4)通常情況下,半剛性基層(底基層)養(yǎng)護(hù)期不應(yīng)少于7d。
(5)養(yǎng)護(hù)期結(jié)束后,應(yīng)將覆蓋物清除干凈,并盡快進(jìn)行下一結(jié)構(gòu)層的施工,以防干縮開(kāi)裂。
(1)水泥穩(wěn)定碎石基層7d齡期必須能取出完整的芯樣,如果取不出應(yīng)找出不合格界限,進(jìn)行返工處理。
(2)外形尺寸檢驗(yàn)項(xiàng)目、頻率和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合《公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則》JTG/T F20—2015 表8.4.2的規(guī)定。
(3)各項(xiàng)技術(shù)質(zhì)量指標(biāo)應(yīng)符合《公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則》JTG/T F20—2015 表8.5.6的規(guī)定。
水泥穩(wěn)定料基層是路面的承受層,其質(zhì)量的好壞直接影響到道路工程的使用壽命。水泥穩(wěn)定碎石作為半剛性材料越來(lái)越多地應(yīng)用于各級(jí)公路。為了保證水泥穩(wěn)定碎石基層滿足設(shè)計(jì)和使用要求,在實(shí)際生產(chǎn)、施工要做好水泥穩(wěn)定碎石基層的原材料選擇、配合比設(shè)計(jì)以及混合料的運(yùn)輸、攤鋪、壓實(shí)、養(yǎng)生的各個(gè)工序。加強(qiáng)水泥穩(wěn)定碎石基層的質(zhì)量控制,做好基礎(chǔ)工作,抓住關(guān)鍵環(huán)節(jié),只有把握好生產(chǎn)、施工過(guò)程的各個(gè)程序,才能有效預(yù)防質(zhì)量隱患和杜絕質(zhì)量通病。
在質(zhì)量技術(shù)管理過(guò)程中,要善于總結(jié)、歸納,及時(shí)找出質(zhì)量問(wèn)題的根本原因,在生產(chǎn)施工中z大限度地預(yù)防和避免,提升**質(zhì)量管理,從源頭上、根本上解決問(wèn)題,保證道路工程的質(zhì)量結(jié)構(gòu)安全。