水泥稳定碎石施工的研究

　　【摘要】水泥稳定碎石具有良好的板体性和抗冻性，且具有早期强度高、强度易控制、较为经济等特点。本文主要从水稳施工要点的角度，探讨施工中如何更好的把控质量。
　　【关键词】机械，离析，裂缝
　　
　　一、前述
　　水泥稳定碎石具有良好的板体性和抗冻性，且具有早期强度高、强度易控制、较为经济等特点，被广泛应用于高等级公路的路面基层。
　　摊铺机铺筑的施工方法，具有施工速度快、能力强、特别是带有自动找平装置使施工精度高、工程质量便于控制等优点。适合于高等级公路基层对路面平整度要求较高的工程施工。
　　在施工所用的时间方面，应有意安排现场的施工能力略大于混合料的拌和能力，始终能够保证混合料运到现场后，随即摊铺并碾压成型。
　　二、施工质量控制中的注意要点和研究
　　注意事项及防治措施
　　1.机械设备的选型与配套
　　1．1高等级公路建设有严格的标准和质量要求，只有使用先进的筑路机械，合理组织施工，才能确保工程质量和施工进度。选择施工机械时，不仅要考虑机械的先进性和可靠性，而且还要考虑到各种机械必须匹配。为保证供料连续不中断，拌和能力应大于摊铺能力的10%-15%。
　　1．2设备性能如何是制定工艺方案的重要考虑因素，对这方面有较为充分的了解，才能在此基础上，使所制定的施工工艺方案有利于设备性能的发挥。随着施工机械性能的提高，设备操作对工程质量的影响也越来越重要，在制定关于保证质量的机械操作守则时，同样需要借助对设备性能的了解。因此，作为施工管
　　第一作者简介:赵卫国(1978-),男，助理工程师，研究方向:高速公路养护管理，邮政编码：214000
　　理者，为在机械化施工更有效的管理，应增加自身在这方面的知识。
　　
　　2.混合料离析
　　在水泥稳定碎石混合料的设计、制配、贮存、运输和摊铺过程中，存在着许多因素破坏其原有特性，其中以混合料的离析影响最大。离析使路面基层的整体强度和稳定性降低。为保证基层质量，研究水稳碎石混合料的离析原因，进而减少或消除离析现象。
　　2.1混合料的离析原因
　　物料混合过程中，大粒径料与小粒径料非人为的分别聚集的现象称为离析。离析与随机最佳混合相对立，属于严重不均匀混合状态，当从水泥稳定碎石混合料基层的外观明显的粗结构和细结构处分别取样时，检测其同种粒子的含量差别一定很大。这种取样检测的方法，可以表示局部区域是否产生离析，但不能表示该处基层厚度方向产生的离析。实际厚度方向的离析是始终存在的，即在路面基层施工中，使用机械平整、输送、摊铺时，混合料在厚度方向始终存在着大粒径料向上层分离的倾向。
　　水泥稳定碎石集料粒径相差较大，拌和前处于原始混合状态，拌和后相互间的粘附性较小，因而离析十分容易。所以就混合料离析倾向而论，水泥稳定碎石的离析倾向最大，二灰稳定材料离析倾向较小，沥青混合料离析倾向最小。因此，归纳离析产生的原因：混合料粒径（或堆密度）的差别，级配的不成比例是混合料产生离析的内因；外力作用（含机械作用）于各粒子，使其受力的大小和方向的不同是产生离析的外因；稳定剂（水泥）或结合剂（如沥青）及其它外界条件（如温度等）是产生离要的的重要影响因素。
　　2.2施工时离析现象的控制
　　1）混合料的拌和
　　（1）由厂拌设备来完成。
　　（2）皮带输送机的倾斜度应在使用范围内取较小值，或在皮带上设多道横板，防止大粒径碎石下滑而导致离析。
　　（3）搅拌混合料时应让搅拌机连续稳定作业，混合料随机最佳混合状态产生于搅拌过程的某一时区，因此严格控制搅拌时间。
　　（4）泄料的位置与方向。泄料口的尺寸在满足泄料能力的原则下，不要取得过大。较小的泄料口可以迫使物集中地泄出，以减少离析现象的产生。
　　（5）成品料仓的设置。成品料仓的最小容量不小于一辆自卸车承载量的1.3-1.5倍，且的防止由于贮存泄空，锥形仓底对混合料产生离析作用。
　　2）混合料的运输和装料、卸料
　　混合料运输过程中，以下情况是物料产生离析现象的主要原因；凹凸不平的道路造成车辆的颠簸；向车箱中部集中泄料；自卸车车箱升起速度过慢，造成粒料的滚落等。为减少以上原因产生的物料离析现象，应采取以下措施：
　　（1）单一向自卸车车箱中央装料，会使粗料落到车箱前方、后方和两侧。自卸车向施工路段卸料时粗料总是最先或最后卸下，形成两次卸料接合部铺层的粗料较多。为改变这种状况，应向自卸车矩形车箱的前方和后方两处或三处堆装（第三处堆装在车箱中央），迫使料在车箱中部落下，这样在自卸车卸料时粗、细料会再次混合。
　　（2）平整并碾压施工现场的道路，适当降低车辆行驶速度，以减少因车辆颠簸造成的混合料的离析。
　　（3）自卸车向摊铺机受料斗卸料时，在确保车体稳定情况下，须将车箱大角度、快速升起，使物料整体向后滑下，以减少粗料向外侧滚动、堆积。
　　3）混合料的摊铺
　　用沥青混合料摊铺机摊铺水泥稳定碎石混合料时应采取：
　　（1）适当减少摊铺宽度，一般摊铺宽度在6m左右。较小的摊铺宽度可以使摊铺机稳定连续地工作，并减少用螺旋分料形成的离析。
　　（2）粗料在摊铺机受料斗两侧的堆积和翼板翻转是造成物料离析原因。因此摊铺作业中不要把受料斗底的物料掏空。使粗料馈入斗底。其意义是物料比较容易被刮板输送器向后推送，减少粗料在底板上的滚动倾向。
　　（3）摊铺过程中摊铺机受料斗后端的闸门尽量开大，确保向后部充分供料。
　　（4）螺旋分料器应作如下调整：在保证摊铺厚度的前提下，螺旋下边缘与路基的距离调到最小；选用大直径的螺旋叶片，其直径不得小于铺层虚方厚度的1.5倍；调整分料螺旋的转速，使其稳定在连续布料状态，摊铺室内的物料高度应始终保持在螺旋叶片高度的2/3处。
　　（5）采用混合料摆渡车（不采用自卸直接）供料，以保持对摊铺机的稳定连续供料，避免运料车顶撞摊铺机、粗料在受料斗两侧的堆积。保持摊铺室料流连续稳定，使摊铺机自始至终连续工作，防止混合料由于含水量不均匀而产生离析现象。
　　2.3水泥碎石基层裂缝原因及解决措施
　　2.3.1干缩裂缝的产生及控制措施
　　（1）没有覆盖保护而遭受曝晒
　　新铺水泥稳定碎石基层随着混合料水分的减少产生干缩应力，水分减少的越快，产生的干缩应力越大，水减少的慢，干缩应力缓慢产生，逐渐增长。由于材料的松驰应力和强度随龄期增长，抗应变能力增强，如果铺完后养生不及时，导致水分散失较快，干缩应力急剧增长，而此时的抗应变能力还能低，就易产生干缩裂缝，并随时间增长裂缝增加。因此水泥稳定碎石基层每一段碾压完成并经压实度检查合格后应立即开始养生。养生应采用覆盖养生法，用砂厚（7-10cm）或草帘均匀覆盖，并不断洒水，使整个养生期始终保持表面潮湿。养生期结束后，应及时铺筑沥青封层（或透层）和沥青面层防止曝洒，如不能及时铺筑上层，要继续养生。
　　（2）混合料中土的含量及其塑性指数的大小
　　混合料中如塑性细土的含量过大，特别是采用水泥稳定时很容易产生干缩裂缝，并且随土含量的增大和塑性指数的增加而明显增多。因此在用水泥稳定粒料基层时要严格控制土的含量和其塑性指数。
　　（3）集料的平均粒径与水泥剂量的影响
　　水泥稳定碎石的水泥剂量在5%-6%时其收缩系数最小，超过6%时，混合料的收缩系数增大。水泥剂量过大虽然使水泥稳定碎石的强度和稳定性得到提高，但却易造成基层的干缩缝裂。试验证明，在水泥剂量不变的条件下，改善水泥碎石的级配，可以大幅度增加混合料的强度和耐久性。因此，在进行水泥碎石的施工配合比设计时，应根据设计图纸对基层的强度要求，在水泥剂量不大于6%的前提下尽可能的调节碎石和细集料的配合比，使混合料既满足设计强度要求，又使水泥剂量不会过大，可以减少干缩裂缝。
　　（4）含水量的影响
　　含水量过大，会增大水泥碎石混合料的干缩性，使结构层容易产生干缩裂缝。应严格控制压实含水量，使碾压时混合料的含水量不超过最佳含水量的1%，以改善水稳碎石的缩裂性质。在碾压过程中如水分蒸发过快，可及时补洒水量的水，但不可洒太多的水，否则也会造成基层表面的缩裂。
　　2.3.2温缩裂缝
　　试验指出，水稳碎石的温缩系数较干缩系数要大4-5倍，所以水泥碎石基层的温缩裂缝大多在冬季气温-50C以下时发生，缝宽为0.2-2mm。可在基层施工中设置缩缝，缩缝宽5-10mm深为层厚的0.5-1.0倍，内填沥青砂。水稳碎石基层施工完成，如要过冬（第二年摊铺沥青面层）时，上面必须覆盖不小于20cm的素土，以防基层冻裂。
　　2.3.3压实的原因
　　（1） 压路机在碾压的段落上停顿、调头、转弯、急刹车。
　　（2） 压实机械行驶方向错误，没有使驱动轮在前，从动轮在后。
　　（3） 没有采用阶梯形的形式碾压，采用的压实组合不恰当。
　　以上各点都将使原本无任何缺陷的混合料在碾压过程中产生不可愈合的裂缝，但只要提高压实机械操作人员的操作知识和技术，正确选择压实机具及其组合，就可避免因压实不当而造成的裂缝。
　　2.3.4其它原因
　　在水泥稳定碎石基层的施工中，不到养生期便过早的开放交通，会使基层因强度不够而造成破损和裂缝。尤其在大雨过后，其层表面局部存水，经过交通车辆的反复碾压，会使用不到养生期的基层表面形成一层软化层而使将来的沥青面层过早的龟裂破坏。因此，在水泥碎石基层的施工中，养生期间必须封闭交通。即使过了养生期，在基层上未铺面层以前，除施工车辆可慢速（不超过30km/h）通行外，也应禁止其它一切机动车辆通行。
　　在水泥终凝后再继续用压路机碾压，也会使水泥稳定基层形成破坏性的裂缝。因此，经摊铺、整平的水泥碎石，要在水泥终凝前完成碾压，并达到要求的密实度。如果水泥已过终凝期，发现密实度不够，必须清除混合料，重新摊铺合格材料。
　　
　　三、结束语
　　水泥稳定碎石作为基层它起着承上启下的作用，但要让它达到应有的效果，必须严格控制施工程序，保证工程质量，特别是要把好原材料关。水泥作为唯一的稳定剂，要控制好它的质量和用量。集料的级配、含泥量以及混合料的含水量都是影响水稳质量的敏感因素，施工中要从严控制，做到集料级配满足规范要求，含泥量不超标，保证混合料在最佳含水量下充分压实，这样水稳基层的强度就能得到保证。另外，由于稳定剂——水泥的特性决定着这种混合料受时间约束比较明显，施工时工序要紧凑，确保在水泥的终凝时间内完成从加水拌和到混合料全部碾压完毕的全部工序。再者，摊铺、碾压、养生施工工艺也要进一步完善。鉴于目前的经验和设备水平情况，只有通过各方面的重视和控制，一种均匀、密实、平整、强度和厚度等各项指标都能满足规范要求的水稳基层才能真正实现。
　　
　　参考文献：江苏省高指《水泥稳定碎石基层施工指导意见》

《水泥稳定碎石施工的研究》

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