影響水泥穩(wěn)定碎石底基層、基層質(zhì)量因素及采取措施

1、影響水泥穩(wěn)定碎石底基層、基層質(zhì)量因素及采取措施 吳 曉1、概述水泥穩(wěn)定碎石底基層、 基層質(zhì)量主要是現(xiàn)場強(qiáng)度沒有很好的檢測方法, 規(guī)范 中不是采用現(xiàn)場強(qiáng)度評(píng)定, 而是采用現(xiàn)場取樣室內(nèi)試驗(yàn)成型試件, 室內(nèi)養(yǎng)護(hù)的試 件強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)定的,造成室內(nèi)試驗(yàn)強(qiáng)度是合格,現(xiàn)場鉆芯不成形,返工多,爭議 多,也就是說,室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場質(zhì)量沒有很好聯(lián)系起來,參數(shù)差別較大,有些參 數(shù)差別更大,現(xiàn)場強(qiáng)度鉆芯不科學(xué),數(shù)量也不夠,認(rèn)為操作等影響,有些屬于內(nèi) 在因素如水泥穩(wěn)定碎石本身強(qiáng)度不夠。影響水泥穩(wěn)定碎石基層質(zhì)量的因素很多, 主要有原材料(級(jí)配波動(dòng)、水泥初、終凝時(shí)間 、配合比、施工時(shí)含水量、碾壓 時(shí)間、拌和料運(yùn)輸時(shí)間、環(huán)境(溫

2、度 、機(jī)械設(shè)備等等。2、影響水泥穩(wěn)定碎石底基層、基層強(qiáng)度因素2.1配合比對(duì)水泥穩(wěn)定碎石底基層、基層強(qiáng)度的影響在級(jí)配范圍內(nèi), 用大于 4.75mm 顆粒含量 P 作分界線, 不同的含石量 P 做擊 實(shí)曲線,得到最大干密度與含石量 P 的關(guān)系,如圖圖 1 圖中最大干密度中有一個(gè)最大的最大干密度 P1, 其對(duì)應(yīng)的含石量為 60%, 含石量為 60%時(shí)做篩分試驗(yàn),其級(jí)配曲線如圖示: 根據(jù)密實(shí)原理, 最大的最大干密度是在級(jí)配范圍內(nèi)最密實(shí)的, 其級(jí)配曲線與 規(guī)范上限之間叫 A 區(qū),其級(jí)配曲線與規(guī)范下限之間叫 B 區(qū),在 A 區(qū)內(nèi),最大干 密度是上升的,增大的,表示越來越密實(shí),空隙越來越小;在 B 區(qū)內(nèi),最

3、大干 密度是下降的,減少的,表示越來越不密實(shí),空隙越來越小。 A 區(qū)叫懸浮結(jié)構(gòu), B 區(qū)叫骨架結(jié)構(gòu), c 線為懸浮和骨架結(jié)構(gòu)分界線。在 A 區(qū)內(nèi),水泥穩(wěn)定碎石強(qiáng)度 主要是水泥與碎石粘結(jié)強(qiáng)度,在 B 區(qū)內(nèi),水泥穩(wěn)定碎石強(qiáng)度由水泥與碎石粘結(jié) 強(qiáng)度和骨架嵌擠組成。相同的水泥劑量下,級(jí)配在 B 區(qū)的水泥穩(wěn)定碎石強(qiáng)度比 級(jí)配在 A 區(qū)的水泥穩(wěn)定碎石強(qiáng)度要高。從膠砂強(qiáng)度角度也容易理解,在 A 區(qū)內(nèi) 的碎石小于 4.75mm 顆粒含量大于在 B 區(qū)內(nèi)的碎石小于 4.75mm 顆粒含量, 也就 是說,在 A 區(qū)內(nèi)的碎石比表面積大于在 B 區(qū)內(nèi)的碎石比表面積,相同水泥用量 下, A 區(qū)的水泥穩(wěn)定碎石強(qiáng)度小于 B

4、 區(qū)的水泥穩(wěn)定碎石強(qiáng)度,也就是說,相同 強(qiáng)度下,在 A 區(qū)內(nèi)的碎石水泥用量大于在 B 區(qū)內(nèi)的碎石水泥用量。通過試驗(yàn), 3%水泥劑量, 95%保證率強(qiáng)度,上限:2.3Mpa ,中值:2.7Mpa ,下限:3.6Mpa 。 做水泥穩(wěn)定碎石配合比時(shí),其級(jí)配在 B 區(qū)內(nèi),其強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求,而施工時(shí), 碎石級(jí)配在 A 區(qū)內(nèi),即室內(nèi)試驗(yàn)的碎石和現(xiàn)場施工時(shí)的碎石出現(xiàn)偏差,或施工 時(shí)碎石的波動(dòng),可能造成水泥穩(wěn)定碎石強(qiáng)度不能滿足設(shè)計(jì)要求。實(shí)際情況, 懸浮和骨架結(jié)構(gòu)分界線并不是一條線, 而是一個(gè)范圍值, 與碎石 的針片狀、尺寸、形狀有關(guān)。南友路 15個(gè)合同段配合比試驗(yàn)結(jié)果,最大的最大 干密度對(duì)應(yīng)的含石量 P 在

5、 55%60%之間。 懸浮和骨架結(jié)構(gòu)分界線可能是拋物線, 也可能是 S 線,如圖 2、圖 3: 2.2含水量對(duì)水泥穩(wěn)定碎石底基層、基層強(qiáng)度的影響含水量對(duì)水泥穩(wěn)定碎石底基層、 基層強(qiáng)度有很大影響, 做水泥穩(wěn)定碎石基層 配合比時(shí)的最佳含水量是保證水泥充分水化的基本含水量, 實(shí)際施工時(shí)適當(dāng)加含 水量,只能加最佳含水量 +2%,且在保養(yǎng)期內(nèi)必須保證灑水養(yǎng)護(hù),保證水泥水化 反應(yīng)。 當(dāng)施工時(shí)水泥穩(wěn)定碎石拌和料含水量偏小, 或施工時(shí)溫度較高, 拌和料中 的水分容易蒸發(fā),含水量偏小,或養(yǎng)護(hù)期內(nèi)不及時(shí)、不充分,不能保證水泥水化 作用, 水泥用量得不到充分利用, 現(xiàn)場水泥穩(wěn)定碎石強(qiáng)度降低, 得不到室內(nèi)配合 比水泥

6、穩(wěn)定碎石強(qiáng)度,不能滿足設(shè)計(jì)要求。2.3碾壓時(shí)間對(duì)水泥穩(wěn)定碎石底基層、基層強(qiáng)度的影響碾壓時(shí)間對(duì)水泥穩(wěn)定碎石底基層、 基層強(qiáng)度有較大影響, 水泥穩(wěn)定碎石混合 料從拌和站出來到攤鋪現(xiàn)場到碾壓需要一定的時(shí)間, 碾壓時(shí)間一般在 12.5h, 混 和料與碾壓成型的混和料顆粒之間間距不同,未碾壓的混和料顆粒之間間距大, 水泥水化結(jié)果到不到有效充分體現(xiàn), 致使碾壓不及時(shí)的混合料成型強(qiáng)度降低, 延 遲 2h 強(qiáng)度一般降低 0.40.6Mpa,延遲 4h 強(qiáng)度一般降低 0.741.0Mpa,延遲時(shí)間 對(duì)強(qiáng)度影響見圖 4 2.4環(huán)境(溫度、濕度對(duì)水泥穩(wěn)定碎石底基層、基層強(qiáng)度的影響施工環(huán)境對(duì)水泥穩(wěn)定碎石底基層、 基層

7、強(qiáng)度有較大影響, 特別是溫度較高時(shí), 空氣濕度較低, 而拌和料的濕度較大, 混合料中的水分向空氣中遷移, 造成混合 料中水分減少, 混合料的濕度和空氣中的濕度差別越大, 水分的遷移也越快, 混 合料中的水分減少越多, 水泥的水化反應(yīng)得不到保證, 水泥得不到充分利用, 成 型的基層強(qiáng)度自然會(huì)降低。2.5機(jī)械設(shè)備對(duì)水泥穩(wěn)定碎石底基層、基層強(qiáng)度的影響機(jī)械設(shè)備包括運(yùn)輸、 攤鋪、 碾壓設(shè)備組合等, 每一個(gè)設(shè)備對(duì)水泥穩(wěn)定碎石底 基層、基層強(qiáng)度有影響,運(yùn)輸路程遠(yuǎn)或爆胎,攤鋪局部也有不均勻的地方,壓路 機(jī)的輕重組合、 輕重順序、 碾壓順序、 碾壓遍數(shù)、 沒有達(dá)到設(shè)計(jì)要求的壓實(shí)度等, 3采取措施3.1配合比優(yōu)化

8、設(shè)計(jì),選級(jí)配范圍配合比設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)充分考慮碎石的來源、加工設(shè)備類型、工人的熟練程度、 母巖或設(shè)備是否多種多樣、碎石的級(jí)配、是否分級(jí)堆放等,無論采取那種方法, 必須使配合比設(shè)計(jì)時(shí)一定要符合實(shí)際情況?，F(xiàn)場取樣法:現(xiàn)場取樣做配合比。適應(yīng)范圍:碎石可以是不是分級(jí)堆放,同 一種母巖,同一種加工設(shè)備,級(jí)配波動(dòng)較小的碎石。擬用代表法:找出代表樣做配合比。 適應(yīng)范圍:同一種母巖, 碎石波動(dòng)不大, 可以是分級(jí)堆放的碎石。覆蓋法:級(jí)配的上限、下限和中值分別做配合比。適應(yīng)范圍:多種母巖,碎 石波動(dòng)大但級(jí)配在規(guī)范規(guī)定范圍內(nèi)的碎石。根據(jù)上面配合比對(duì)水泥穩(wěn)定底基層、 基層強(qiáng)度影響的分析, A 區(qū)內(nèi)的碎石的 水泥穩(wěn)定碎石強(qiáng)度

9、低于 B 區(qū)內(nèi)的碎石的水泥穩(wěn)定碎石強(qiáng)度, A 區(qū)的上限的水泥 穩(wěn)定碎石強(qiáng)度低于下限的水泥穩(wěn)定碎石強(qiáng)度, 也就是說規(guī)范上限的級(jí)配碎石水泥 穩(wěn)定碎石強(qiáng)度是最小的, 只要這個(gè)級(jí)配的水泥穩(wěn)定碎石強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求, 在規(guī) 范規(guī)定內(nèi)的級(jí)配碎石水泥穩(wěn)定碎石強(qiáng)度一定會(huì)合格, 因此, 對(duì)于分級(jí)堆放的碎石,或者是統(tǒng)一料也可以參配成規(guī)范規(guī)定級(jí)配上限來做無側(cè)限抗壓強(qiáng)度, 其強(qiáng)度符合 設(shè)計(jì)要求,現(xiàn)場的碎石在規(guī)范規(guī)定內(nèi)波動(dòng),都能滿足要求。碎石在 B 區(qū)內(nèi),骨 料過多,施工和易性差,容易離析,現(xiàn)場施工質(zhì)量不穩(wěn)定,對(duì)于統(tǒng)一料,最好不 要選用該區(qū)的級(jí)配的碎石。對(duì)于分級(jí)堆放,施工時(shí)把碎石參配在 A 區(qū)內(nèi)。小于 4.75mm 顆粒

10、含量多,施工和易性好,不易離析。3.2施工含水量控制做配合比時(shí),室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)得到的最佳含水量是保證水泥水化反應(yīng)的最小含 水量, 施工時(shí)嚴(yán)格控制含水量不能低于最佳含水量, 否則, 水泥得不到充分利用, 相應(yīng)的強(qiáng)度得不到保證。含水量控制要與天氣聯(lián)系,溫度不高,陰天,混合料含 水量控制在最佳含水量就可以。當(dāng)溫度較高,陽光充足,太陽光較強(qiáng),混合料的 含水量比最佳含水量多 1%2%,最多也只能多 2%。當(dāng)溫度較高(大于 35 , 陽光最充足,太陽光最強(qiáng),不適合施工,宜停止施工。當(dāng)工期較緊,可選擇早上 或旁晚施工。3.3控制碾壓時(shí)間和混合料運(yùn)輸時(shí)間從拌合機(jī)拌和出來的料到壓路機(jī)碾壓所需要的時(shí)間越短越好,對(duì)水

11、泥穩(wěn)定碎 石強(qiáng)度質(zhì)量越好, 越有利, 嚴(yán)格控制碾壓時(shí)間超過水泥的終凝時(shí)間, 建立從出料 到攤鋪登記卡制度, 記錄運(yùn)輸車輛的牌號(hào)、 出料時(shí)間, 攤鋪現(xiàn)場管理人員核準(zhǔn)時(shí) 間并簽認(rèn), 避免由于汽車輪胎爆臺(tái)或其他原因, 運(yùn)輸車輛不能及時(shí)按時(shí)間到達(dá)的 料或超過終凝時(shí)間的混合料的使用,確保混合料是合格的?，F(xiàn)場水泥穩(wěn)定碎石強(qiáng)度的評(píng)定,是用室內(nèi)試驗(yàn)成型試件強(qiáng)度來反映評(píng)定的, 為更準(zhǔn)確反映現(xiàn)場情況,室內(nèi)試件成型時(shí)間要與現(xiàn)場碾壓時(shí)間相對(duì)應(yīng)、要一致。 3.4最低限度減少環(huán)境(溫度、濕度對(duì)施工的影響高溫施工對(duì)水泥穩(wěn)定碎石強(qiáng)度影響較大,高溫使混合料中水分蒸發(fā)較快,對(duì) 質(zhì)量不利,因此,盡可能縮短從出料到碾壓時(shí)間,施工可選

12、擇早上或旁晚等,攤 鋪碾壓好的底基層、基層及時(shí)覆蓋,保養(yǎng)期內(nèi)保持濕潤。3.5選擇攤鋪設(shè)備組合,選良好級(jí)配,嚴(yán)控壓實(shí)度攤鋪機(jī)、運(yùn)輸車輛、穩(wěn)定土拌和機(jī)及壓路機(jī)等機(jī)械一定要配套,能滿足整個(gè) 合同段施工需要, 機(jī)械配套是保證混合料從出料到攤鋪碾壓在水泥終凝前完成的 基本條件, 也是硬條件, 是保證質(zhì)量最關(guān)鍵工序, 是整個(gè)施工組織實(shí)現(xiàn)的基本前 提,涉及因素最多、需要的人員最多、工作量最多等。要做好該工作,需要有經(jīng) 驗(yàn)的工程師和熟練的技術(shù)人員、工人等。性能好的壓路機(jī)很快把攤鋪好的混合料碾壓到所需的壓實(shí)度, 多輪膠輪壓路機(jī) 或震動(dòng)后達(dá)到 3040噸的壓路機(jī)都能達(dá)到攤鋪施工要求。 振幅小、 頻率高的震動(dòng) 壓路

13、機(jī)最好。從碾壓角度出發(fā), 碾壓時(shí)混合料含水量在最佳含水量時(shí)最好, 在優(yōu)化配合比時(shí) 選擇級(jí)配在 A 區(qū),屬于懸浮結(jié)構(gòu),含水量大,起彈簧,壓不實(shí),考慮施工碾壓、 配合比等因素, 選擇碎石的級(jí)配在 C 線是最理想的, 從目前 15個(gè)合同段試驗(yàn)看, C 線范圍,其含石量在 55%60%,即小于 4.75mm 顆粒含量在 40%45%之間較 好, 其級(jí)配組成是拋物線的碎石最好。 對(duì)于分級(jí)堆放的碎石, 參配成上述級(jí)配是 可以做到的,對(duì)于統(tǒng)一料,在加工前調(diào)整也可以調(diào)整或接近該范圍的碎石。 在規(guī)范規(guī)定的級(jí)配范圍內(nèi)的碎石的最大干密度,通過不同含石量的擊實(shí)試驗(yàn), 從圖 1可以看出, 2.252.33g/cm3,從

14、 15個(gè)合同段試驗(yàn)看,最大干密度在: 2.212.39g/cm3,變化比較大,若碎石是多種機(jī)型加工的,級(jí)配波動(dòng)較大但級(jí)配 在規(guī)范規(guī)定范圍內(nèi)的, 屬于合格的碎石, 可以用一點(diǎn)一標(biāo)準(zhǔn)控制壓實(shí)度, 其最大干密度采用含石量與最大干密度關(guān)系查得, 對(duì)于分級(jí)堆放的碎石, 其級(jí)配是通過 參配的, 只要多做試驗(yàn), 參配的碎石的級(jí)配波動(dòng)不會(huì)大, 可以采用一個(gè)最大干密 度來控制壓實(shí)度, 對(duì)于一個(gè)機(jī)械加工的碎石, 其生產(chǎn)的碎石級(jí)配波動(dòng)不大, 也可 以采用一個(gè)最大干密度來控制壓實(shí)度。 無論采取那種方法, 都必須符合實(shí)際情況, 否則造成不必要的返工浪費(fèi)。除了上面提到的內(nèi)容要做好外, 做好水泥穩(wěn)定碎石底基層、 基層是不夠的, 要 一個(gè)符合實(shí)際情況的良好的施工組織計(jì)劃, 還要測量、 試驗(yàn)等密切配合, 才能有 把握作好,但是,影響水泥穩(wěn)定碎石底基層、基層質(zhì)量因素太多,有些是不與人 的意志為轉(zhuǎn)移的, 機(jī)械設(shè)備幾萬個(gè)零部件