水泥稳定风化岩（精选3篇）
水泥稳定风化岩 篇1
1 工程概述
信南高速公路信泌段N O.8合同段, 起讫里程K63+200～K71+000, 全长7.89km (其中长链90m) , 路基宽度为34.5m, 我标段路基填料全部采用强风化岩。根据设计要求填方路基和土质挖方路基路床进行全宽改良处治, 路床处治设计厚度为80cm, 路床处治原设计采用8%～10%石灰土处治。后业主根据路基实际施工情况, 考虑本项目挖方主要为强风化岩, 石灰处治风化岩效果不佳, 将路床处治方案变更为下路床50cm采用风化石掺3%水泥处治, 上路床30cm采用风化石掺5%水泥处治, 填料采用筑路拌和机拌和, 振动压路机压实。
2 掺水泥处治方案的选择
(1) 原设计路床处治全部采用8%～10%的石灰改良土施工, 因石灰用量大, 受地材供应商限制, 用量不能满足现场施工需要, 而我标段路基填料全部采用强风化岩, 因此, 在工期紧的情况下, 为保证原材料供应, 经变更申报批复对路床处治由石灰变更为水泥改良。
(2) 石灰在消解、过筛、布灰等过程中容易污染环境, 而且石灰价格与水泥价格差异不大, 在确保工程质量标准不降低的情况下, 选择水泥改良风化岩。
(3) 石灰对提高低液限粘土强度效果非常好, 但对于处治风化岩效果并不佳。生石灰与土拌和过程中引起水份蒸发, 生石灰的水化吸水作用, 也就是氧化钙转换为氢氧化钙的过程, 它将吸收超过25%～35%的水份, 可相应地减少土中含水量, 使含水量降低。而强风化岩石本身含水量较低, 掺入石灰容易使拌合物由于过干而难于拌合压实。要达到规定的压实标准, 除了控制碾压厚度、碾压遍数和碾压机械吨位之外, 最关键的是要保证填料碾压时的含水量在最佳含水量±2%的范围内, 显然采用石灰不能保证含水量要求。而且由于缺水石灰不能充分水化, 强度达不到要求。此外, 石灰土改善路床的压实度会出现衰减, 如文献[2]采用石灰土, 第十天开始压实度检测就达不到规范要求, 出现压实度不合格现象, 压实度最大衰减为3%。而采用水泥改善风化岩就不存在压实度衰减的情况。
综合以上考虑, 选用水泥处治风化岩的方案。
3 水泥改良风化岩的技术优点与经济分析
3.1 技术优点
水泥稳定土方案的可行性受路床含水量影响较大, 含水量较大时可能需要较大剂量的水泥, 而且该方案有一定的适应范围, 雨季施工时, 采用低剂量水泥稳定土或级配碎石方案处理路床难以满足设计要求, 其计算路表弯沉高于设计弯沉值。而文献[5]经试验对比指出, 路床经过水泥稳定碎石换填处理后, 弯沉有所减少, 97.5%保证率下的弯沉值完全满足设计要求;换填后的压实度也达到了设计要求 (>96%) , 同时施工完毕后该方案受天气影响相对较小, 表明该方案是可行的, 施工质量有一定保障。该文献同时指出, 路床处理层厚度在20cm以上时, 处理方案有2%～4%水泥稳定碎石, 3%以上水泥稳定石屑和水泥稳定土方案。
3.2 技术要点
用洒水湿拌的方式拌和。先用拌和机将铺好水泥的风化石料翻拌两遍, 使水泥分布在风化石中, 但不翻拌到底, 以防止水泥落到底部, 第一遍由路中心开始, 同时机械应慢速前进, 第二遍相反由两边开始, 接着用拌和机再拌和两遍后, 并随时检查和调整翻拌深度, 使水泥土全部翻透。
拌和结束后, 及时检测混合料的含水量, 含水量不够时用洒水车进行洒水补湿, 拌和机应紧跟在洒水车后面进行拌和, 并随时快速检测含水量, 水份较最佳含水量大0.5%～1%, 以补偿施工过程中水份蒸发, 并有利于减轻延迟时间的影响, 在施工中, 人工配合捡出大块及超尺寸的风化岩石, 当混合料没有灰条、灰团和花面时, 没有粗细颗粒“窝”, 水份应适时 (含水量大于最佳含水量0.5%～1%) , 则已拌和均匀。
在拌和结束后, 及时进行灰剂量检测, 不够时及时加水泥再重新拌和。
3.3 经济分析
水泥稳定碎石相对于水泥稳定土和石灰稳定土而言, 造价要高。原因主要在于水泥和风化岩碎石的原材料比相应取石灰和土时要高, 但其技术性能保证率高。由于本项目所用碎石为强风化岩, 本身价格不高, 因此, 利用水泥改良强风化碎石可以减少工程造价。
4 水泥稳定风化岩的前景分析
水泥稳定风化岩的强度主要来源于水泥自身的水化反应, 反应产生出具有胶结能力的水化产物, 水化产物分散于碎石颗粒之间并逐渐硬化, 同时碎石中存在着大量的SiO2、Al2O3、Na2O等, 水泥水化产生的Ca2+与碎石中的Na+离子交换反应, 当Ca2+较多时还会与SiO2、Al2O3、发生硬凝反应, 从而使混合料逐渐胶结在一起形成强度。因此, 用水泥稳定风化岩可以有效地提高基层强度, 提高高速公路的承载能力。
对路面基层及底基层而言, 水稳性是一项很重要的指标, 水稳性直接关系到路面基层及底基层抑制水损害的能力。有文献指出, 当水泥稳定风化岩龄期90d后, 水稳性系数在85%左右, 说明水泥稳定岩抵抗水损害的能力较强。而且, 水泥稳定风化岩试件的冻稳性良好, 不同龄期的水泥稳定风化岩抗冻性系数均在80%以上。随着龄期的增长, 抗冻性增强。由此看出, 水泥稳定风化岩水稳性和抗冻性能良好, 可以有效地提高公路运营后的耐久性能。
综上所述, 虽然风化岩本身强度较低, 但经过水泥稳定后其强度增长很大, 完全能够满足规范规定的底基层的强度要求, 水泥稳定风化岩水稳性和冻稳性均较好, 温缩系数及干缩系数较小, 因此它是较好的底基层材料。充分了解风化岩的各种性能, 适当添加结合料改善其路用性能, 使其在公路修筑中大量应用, 必将大大降低工程造价, 保护环境, 促进公路事业更快地发展。
摘要：介绍了信南高速公路水泥稳定风化岩的路床处治施工概况, 论述了选择水泥改良风化岩的原因, 并分析了水泥改良风化岩的技术优点与经济性对比, 最后, 对水泥稳定强风化岩对于提高公路的承载力和耐久性做了分析。实践表明水泥稳定风化岩是切实可行的路床处治技术。
关键词：路床处治,水泥稳定风化岩,经济性,技术优点,前景
参考文献
[1]张献平.高速公路5%水泥土处治路床施工技术[J].中国外资, 2008 (3) .
[2]崔志军.石灰改善土路床压实度衰减情况实验总结[J].中国科技信息, 2008 (14) .
[3]罗志华.石灰改善土路床施工技术[J].辽宁高职学报, 2004 (4) .
[4]罗昭全.路床调平层在灰岩地段 (填石路堤) 中的应用[J].公路交通技术, 2008 (3) .
[5]杨若冲, 等.高速公路拓建工程雨季路床处理技术经济分析[J].公路交通科技, 2007 (12) .
水泥稳定风化岩 篇2
水泥稳定风化砂砾同其他水泥稳定粒料一样, 其抗压强度和抗弯拉强度来自骨料的嵌挤、水泥的水解和水泥矿物与集料表面的充分反应和有机结合。而且, 由于风化砂砾中含有较多的土和细砂颗粒, 使得水泥稳定风化砂砾更容易形成早期强度。但是, 水泥稳定风化砂砾强度的不稳定性始终是一个非常棘手的问题。其主要原因就在于风化砂砾自身的不均匀性和颗粒的不稳定性。
1 水泥剂量
水泥剂量是指水泥质量与集料干质量的比。水泥稳定风化砂砾强度随着水泥剂量的增大而增大, 但并不呈直线变化。在某一剂量区间, 水泥稳定风化砂砾的强度增幅较小;而有的区间, 强度会发生突变。这也正是我们所要寻找的对于某一特定粒径等级的集料最合理、最有效的水泥用量。高于或低于此区间, 强度的增长都是较缓慢的, 而且水泥剂量越大, 水泥稳定风化砂砾的干缩变形也会越大。
2 颗粒粗细及开采方式
所谓的颗粒粗细不仅仅指试验用风化砂砾的最大粒径, 也指其平均粒径。风化砂砾颗粒本身强度一般都较低, 容易进一步破 (粉) 碎成更小的颗粒。只不过是由于风化程度、风化砂砾源岩的性质等差别, 颗粒进一步破碎所需要的外力稍有区别而已。这就是前面所说的风化砂砾颗粒的不稳定性。这里所讨论的, 主要指来源于同一料场不同深度、不同开采方法得到的不同粗细的风化砂砾。事实上, 1#风化砂砾是在某一料场取得的浅层的、推土机剥离的试样, dmax=5-7mm;而2#风化砂砾是在同一料场取得的深层的、挖取的试样, dmax=7-9mm。可以看出, 在同一水泥剂量下, 二者的强度差别是较大的。其主要原因分析为:较粗颗粒 (2#) 的风化砂砾试样在砂砾与水泥的搅拌过程中没有进一步破碎, 而在接下来的击实 (碾压) 过程中大量地破碎, 但破碎后的颗粒间并没有水泥颗粒进入, 致使成型后的水泥稳定风化砂砾基层并不是一个均匀的、水泥颗粒与集料颗粒充分接触的整体, 从而无法得到预期的强度。而1#风化砂砾因其在搅拌前即已完成较大规模的颗粒破碎, 且其粒径总体较细, 不至于形成较大的无水泥胶结的层面, 所以成型后的水稳风化砂砾基层强度较高。
所以风化砂砾的开采应尽量采用薄层剥离的方法。对于挖取的风化砂砾, 不妨在稳定土搅拌前预压一次, 然后再进行拌和。
3 土颗粒的含量
从表可以看出, 在相似的颗粒粗细程度和相同的水泥剂量条件下, 土颗粒的含量对最终水稳风化砂砾强度的影响还是相当明显的。但并不能说土颗粒的含量越高越好。因为随着土颗粒含量的增大, 集料的比表面积也增大, 所需要的能够达到水泥稳定风化砂砾强度的水泥剂量也必须增大, 这势必会引起水泥稳定风化砂砾干缩变形的增大。同时, 土颗粒含量高, 虽然水泥稳定风化砂砾早期 (至少7d) 强度较高, 但会削弱其后期强度的增长率, 同时降低了路面基层的水稳定性。所以水泥稳定风化砂砾用于高等级路面的基层和底基层, 应合理地控制土颗粒的含量。
需要指出的是, 土颗粒的含量大并不意味着风化砂砾的最大粒径或平均粒径也小, 也就是说, 含土量的大小不能说明颗粒的粗细。从实践经验 (包括前述试样) 看, 往往土颗粒含量高但最大粒径还较大 (颗粒较粗) 的风化砂砾的试验强度还较高。这主要是由形成风化砂砾的源岩矿物成分决定的, 在此不做深入的讨论。
4 掺配碎石及掺配数量
水泥稳定风化砂砾中掺配碎石可以改善水泥稳定土集料的级配、降低粒料的比表面积、有效地提高水稳风化砂砾的强度、减少其收缩变形和增加其水稳定性, 同时满足高等级公路路面水泥稳定土基层和底基层对集料的级配要求。一般掺配碎石的粒径为5-40mm (底基层) 和5-30mm (基层) 。掺配适量的碎石可以显著地提高水泥稳定粒料的强度。这不仅仅是因为掺配碎石改善了集料的级配, 更重要的是, 碎石嵌挤形成的骨架作用, 可以有效地防止前面所述及的风化砂砾颗粒在碾压过程中的进一步破碎, 从而提高了水泥稳定风化砂砾基层的整体强度。
从较多的水泥稳定土 (不仅仅是风化砂砾) 的试验结果分析, 一般来说, 集料在满足规范要求的级配和适量的水泥剂量条件下, 水泥稳定土基层的性能和强度都是非常好的。所以, 风化砂砾中掺配碎石的数量可以严格地通过风化砂砾和所掺配碎石各自的级配进行设计得到其理论值。事实上, 表3所列风化砂砾的级配设计结果是:如要满足上基层级配要求, 需掺入40%的5-30mm碎石。从试验结果看, 在掺入30%碎石的情况下, 水泥剂量6%足以满足高等级公路路面对上基层的强度要求;但水泥剂量5%还稍差 (虽足以满足下基层强度要求) , 此时的集料仍然属于悬浮结构 (碎石悬浮于风化砂砾中) , 水泥剂量5%还不能使水泥颗粒完全充分地作用于集料颗粒表面。
同时从表3我们还应注意到另一个问题:同样6%水泥剂量下, 掺配50%碎石反倒比掺配30%碎石得到的强度低。这主要是因为过量掺配碎石使集料结构变成了一种非密实的嵌挤结构, 使结构的空隙率增大, 结构的强度过分依赖于碎石间的嵌挤。而且, 在这种情况下, 小幅度增加水泥剂量对提高强度的效果都不会很明显。可以说, 过分地掺配碎石不仅不会增加水泥稳定风化砂砾的强度, 而且从造价上讲也是不经济的.所以, 根据风化砂砾和所掺配碎石各自的级配, 通过级配设计得到需要掺配碎石的数量即可, 过多和过少都是不科学的。
5 结束语
当然, 我们不排除由于试验偏差而引起的个别数据的偶然性。所以也希望在公路建设一线的同行们多注意积累此类试验数据, 以使我们能更好、更准确地分析各种因素对水泥稳定风化砂砾强度的影响, 并能在今后的公路建设中更快捷地确定合理的路面结构方案。
摘要：本文在较多的水泥稳定风化砂砾室内试验的基础上, 对影响其7天浸水 (保湿养生6d浸水ld) 抗压强度的四个因素即水泥剂量、颗粒粗细及开采方式、土颗粒的含量、掺配碎石及其数量进行了理论分析, 并提出了相应的改善措施。
水泥稳定风化岩 篇3
1.1 原材料准备。施工前应进行原材料的试验检测, 包括风化砂的含水量、级配等指标;水泥的初凝、终凝时间, 与胶砂强度。
1.2 机械设备的准备。
施工前对投入施工的机械设备进行检验, 确保设备完好, 尤其要对水泥稳定碎石拌和站进行调试、试拌、检查, 复核拌和站的水泥流量、加水系统水的流量, 确保拌和过程水泥剂量控制的准确性和含水量的均匀性。
1.3 试验仪器设备的准备。
施工需要的水泥剂量滴定设备、灌砂筒、钢板尺、3m直尺、水准仪、钢尺、全站仪、无侧限试件成型设备、压力机等设备已经全部准备完毕, 并标定合格。
2 施工工艺
2.1 测量放样。
开始摊铺前一天进行测量放样, 边桩和中桩打铁钉, 横向宽参照路幅宽、摊铺机宽与传感器间距, 直线段每间隔10m打一钢钎, 曲线段每间隔5m打一钢钎, 在钎架上架设φ3mm的钢丝 (钢丝平行于设计高程) , 钢钎打在铺设宽度以外30~40cm处以防与施工机械碰撞或由于机械的振动造成钢丝的跳动, 而影响摊铺机自动找平系统。标高控制:钢钎打设完后, 测量铁钉顶标高, 由控制标高 (设计标高+虚铺厚度=控制标高) 和铁钉顶标高推算出固定架高度;挂好钢丝绳后, 用肉眼进行扫描, 检查是否有特殊点存在忽高忽低现象, 如有则应进行标高复测, 直到调整好为止。钢丝绳的拉力应不小于800N, 防止产生悬链, 测量精度按JTJ034-2000《公路路面基层施工技术规范》规定控制 (+5, -15mm) 。施工时由专职测量人员进行标高控制, 具体作法是:两人拉线绳, 高度为钢丝高度;一人负责测量线绳与摊铺顶面的高度, 若有不附, 及时调整摊铺机传感器, 保证摊铺厚度。
2.2 支立模板。施工前在已放样的基层两侧设计宽度处支设高16cm槽钢模板来控制基层铺筑宽度。
2.3 水泥稳定风化砂混合料拌和.
水泥稳定风化砂底基层混合料拌和采用1台WCB600型稳定土拌和站厂拌。集料均采用装载机上料, 水泥为散装水泥罐泵送。根据各种材料目标配合比例和稳定土拌和站的产量, 调节料斗斗门开度, 并根据各种集料的实际含水量调节拌和用水量, 同时在拌和站附近设置一蓄水池并根据产量调节蓄水量。在料斗顶面加设一层3.5cm*3.5cm方格金属网, 用以剔除超粒径集料。
2.4 水泥稳定风化砂混合料的运输.
运输混合料的车辆应根据需要配置车况良好的自卸车运输, 车厢内应保持清洁、装载均匀, 及时将混合料运至现场;当摊铺现场距拌和场较远时, 混合料在运输中应加以覆盖以防水分蒸发。
2.5 水泥稳定风化砂混合料的摊铺。
混合料的摊铺应采用监理人批准的机械进行, 并使混合料按规定的松铺厚度, 均匀地摊铺在要求的宽度上。在铺筑上层前应将下层顶面杂物清除干净并洒水湿润。摊铺时的含水量宜高于最佳含水量0.5%-1.0%, 以补偿摊铺及碾压过程中的水分损失。在摊铺过程中应尽量避免纵向接缝, 必须分两幅摊铺时, 宜采用两台同等型号的摊铺机一前一后相隔5-10m同步向前摊铺混合料, 摊铺的速度、松铺系数、振动频率应保持一致, 并一起进行碾压。
2.6 水泥稳定风化砂混合料的压实。
混合料摊铺后立即在全宽范围内碾压, 遵循先轻后重、先慢后快的碾压原则, 碾压段的长度为40m。先用YZ220振动压路机前静后振碾压1遍, 速度为25m/min;然后YZ220振动压路机振动碾压4遍, 速度为40m/min;最终用XP261胶轮压路机静压2遍, 碾压速度为50m/min。
2.7 横缝处理。横向接缝处理:施工结束时要设置横向接缝, 在与搭板接头处为了保证路面平整度及接头质量也要设置接缝。
根据以往经验, 在施工结束尾部采用自然摊铺后做切缝处理, 用3m直尺测其平整度, 对不符合要求的工作面铲除切缝。
再次开始摊铺时, 将横断面湿润处理, 在摊铺机熨平板下垫等于松铺厚度的木板, 摊铺机摊铺后, 压路机横向碾压, 逐次推进, 然后改成纵向碾压, 确保横缝平整、密实相接。工作接缝采用与路面表面垂直的平接缝, 严禁采用斜接缝。
2.8 养生。压实完毕采用洒水车洒水湿润, 并立即全断面覆盖无纺透水土工布进行保湿养生, 养生期不少于7天。
底基层养生期间要封闭交通, 禁止车辆通行。
3 质量检验
3.1 压实度检验。振动碾压1遍后进行压实度的检测工作, 每增加碾压1遍, 检测1次, 压实度标准为97%。
3.2 灰剂量、含水量检验。
原材料含水量检验:在混合料拌和前检测原材料含水量, 确定施工配合比。混合料含水量、灰剂量检验:在拌和站和施工现场随时进行检测, 确定拌和含水量比施工含水量的提高幅度及灰剂量的稳定性。
3.3 混合料级配检验。在拌和站和施工现场随时进行检测。
3.4 高程、宽度、平整度、横坡检验。在试验段施工完毕后进行检测。
3.5 强度检验。
3.5.1施工现场。按照规范及有关要求每2000m2或每工作班制备一组无侧限抗压强度试件。3.5.2钻芯取样。在7天龄期钻芯取样, 检验强度。
4 主要质量控制措施
4.1 成型时间控制。
试验段用恒泰P.O32.5水泥的初凝时间为4h22min, 水泥稳定风化砂底基层混合料从拌和到碾压成型的延迟时间不能超过4小时, 施工中各个环节要加强配合与控制。施工管理人员要协调工序之间的关系, 减少各工序之间的耽搁时间, 使各工序形成流水作业, 从而保证水泥稳定风化砂底基层的施工质量。
4.2 含水量控制。
含水量控制分为拌和含水量控制和施工含水量控制。施工时将施工含水量控制在比最佳含水量高1%, 根据施工经验控制混合料的拌和含水量。为了保证压实度和避免干缩裂缝, 必须控制混合料的压实含水量接近于最佳含水量。在拌料和压实过程中, 进行含水量跟踪验证, 以控制含水量状态符合要求。
4.3 配合比控制。
在正式拌制混合料之前, 需调试拌和站, 使混合料的颗粒组成、含水量、水泥剂量等达到规定要求, 确保施工配合比的准确性。投料要准确, 用控制拌和站的计算机流量记录及各种材料的实际流量, 检验施工配合比是否符合试验室提供的目标配合比。如发现异常, 则先检准计算机流量记录与实际流量是否相符。同时, 定期在运输带上取样检查各种材料的投料数量, 验证是否与配合比符合。
4.4 压实度检查控制。
施工中, 要控制混合料的均匀性。安排专人对粗料带、粗料窝等易离析部位进行换填处理, 确保混合料均匀。施工中, 要保证混合料在水泥的初凝时间内碾压成型完毕。施工中随时检测压实度, 发现问题及时补压, 但必须保证在水泥的初凝之前压实成型。
4.5 水泥稳定风化砂底基层的防裂控制:
4.5.1加强原材料的质量控制, 包括各种集料的级配和含泥量控制;4.5.2加强施工配合比的准确性控制;4.5.3加强水泥质量的控制;4.5.4加强对混合料含水量控制, 施工含水量只允许比最佳含水量高1%;4.5.5加强成型底基层路面的养生;4.5.6压实成型后要封闭交通。
4.6 施工过程控制。
4.6.1清除集料中的杂物;4.6.2严禁用贴补方法找平, 如局部低洼可采用翻松、添加新拌混合料整平后碾压;4.6.3工作接缝采用与路面表面垂直的平接缝, 严禁采用斜接缝;4.6.4禁止压路机在碾压路段调头和急刹车, 以保证结构层稳定和不受破坏;4.6.5雨季施工时, 注意天气变化, 摊铺一段, 压实成型一段。
参考文献
[1]公路工程施工技术规范 (JTJ041-2000) .[1]公路工程施工技术规范 (JTJ041-2000) .