间断骨架密实型（通用6篇）
间断骨架密实型 篇1
一般而言, 良好级配的沥青混合料, 既有坚实的矿质骨架结构, 又具有较高的密实度, 且空隙含量适中的特点, 其路用性能就较好, 此外混合料中矿料表面的粗糙度、形状、酸碱性均对强度有明显影响。
提高沥青混合料的高温稳定性, 可采用混合料中增加粗集料含量, 或限制剩余空隙率, 使粗集料形成骨架网络结构, 以提高沥青混合料的内摩阻力;也可适当地提高沥青的粘度, 控制沥青与矿料的比例, 严格控制沥青用量, 采用碱性矿粉, 以改善沥青与矿料之间的相互作用, 从而提高沥青混合料的粘聚力;此外, 使用聚合物改性沥青, 对于沥青和集料粘聚力来说, 可以得到较为满意的效果。
混合料在低温下, 强度与变形能力大小是沥青混合料低温抗裂性的两个重要指标, 较高的强度和较大的变形能力可得到高抗裂性的混合料。但两者不能同时达到最优, 很难同时有明显的增大, 所设计的某种材料在强度或者变形能力任何一方面的增加, 对沥青抗裂性都是一种贡献。因此用强度或变形能力中任一指标评价抗裂性是不合适的。所以需从应力和变形两方面综合考虑。而选用应变能来反映沥青混合料低温性能方面是比较好的指标, 低温应变能越大说明低温抗裂性越好。
沥青混合料的水稳定性, 混合料的空隙率越小越好, 说明细集料越多, 混合料的空隙被填充的越满, 在压实的情况下, 水分很好地封在外边, 大大地减小了沥青混合料的水剥落。但太小的空隙又会在高温时路面产生泛油等病害。
1 粗集料的组分组成设计
根据沥青混合料的结构强度分析, 具有良好路用性能的沥青混合料必须保证两个条件:1) 主骨架充分嵌挤以形成骨架结构, 以保证良好的内摩阻力。2) 沥青胶浆应具有较大的粘结强度且充分填充主骨架的空隙, 使混合料密实。所以我们先从粗集料的级配进行分析, 根据资料表明:在沥青混合料中起到嵌挤作用的是大于4.75的粒料, 所以本文运用均匀设计法进行粗集料的设计, 以最大公称粒径13mm为例, 以13.2mm, 9.5mm, 4.75mm三档分界来进行不用组份捣实密度试验, 试验比例用均匀设计法生成, 如表1。
从表1可以看出, 粗集料中各档孔上的质量百分率比例为:13.2m m∶9.5m m∶4.75m m=23.1%∶45.4%∶31.4%时, 粗集料空隙率最小, 这时对沥青混合料高温稳定性, 低温抗裂性, 水稳定性都可获得较高的性能。
2 细集料比例设计
根据确定的最小空隙的粗骨料级配, 按照逐级填充的原则确定细集料的各档级配。在逐级骨架中填入2.36mm, 1.18m m, 0.6m m, 0.3m m, 0.15m m, 0.075m m各档粒料, 每档粒料的数量以即将破坏骨架结构为度。首先按前面试验结果所得的最小VCA的组合, 确定粗集料的级配13.2m m∶9.5m m∶4.75m m=23.1%∶45.4%∶31.4%, 测定其VCA=40%, 以1000g粗集料为准, 选粗集料的1%作细集料的各档用量加入已确定的级配中, 进行VCA的测试, 如将2.36mm粒径取10克, 与上述粗集料搅拌均匀, 捣实后发现VCA=42.5%>40%, 结果表明, 加入10克2.36m m集料即可挤开粗集料的骨架结构, 所以本文认为2.36mm筛上部分设为0, 则不会出现骨架挤开的现象。以此类推, 对1.18m m, 0.6m m, 0.3m m, 0.15m m, 0.075m m集料进行加入试验, 从1%到10%的比例进行添加, 过程中, 如果VAC开始变大, 则认为此档集料在开始变大时正好填充了较粗一级的集料空隙。逐级试验, 试验结果如表2。
所以此合成级配如表3。
3 级配性能验证
本文设计级配与SMA-13, AC-13进行沥青混合料的性能试验, 设计级配标记为DESIGN-13, 沥青选用SBS改性沥青, 包括高温低温水稳方面试验, 试验全为标准试验, 选择级配如表4, 试验结果如表5。
从表5可以看出, 运用间断密级配DESIGN-13残留稳定度, 冻融劈裂强度比, 动稳定度和最大荷载都高于AC-13, SMA-13, 说明级配对残留稳定度, 冻融劈裂强度比, 动稳定度和最大荷载影响较大, 尤其是对沥青混合料的动稳定度的影响, 此种间断密实型沥青混合料在高温下靠集料的嵌挤网络结构, 使荷载大部分以集料之间的摩阻力的方式提骨架供, 水损坏方面靠沥青混合料的高密实作用, 使水分很难进入沥青混凝土的内部, 引起水对沥青和集料表面的剥落, 对于低温来说, 主要表现在沥青的低温性能, 其试验结果和AC-13, SMA-13的性能基本相同。
4 结论
1) 间断骨架密实型沥青混合料的高温稳定性明显高于传统密级配。
2) 级配中2.36m m的筛上百分率对骨架密实的形成至关重要, 必须断开才能达到骨架密实的要求。
3) 间断骨架密实型的水稳定性得到一定的提高, 控制水分的进入沥青混凝土中是关键。
4) 改善沥青混合料的低温性能方面, 提高沥青胶结料性能最为重要。
参考文献
[1]申爱琴, 蒋庆华, 祁秀林.矿料级配对沥青混合料路用性能的影响[J].长安大学学报 (自然科学版) , 2002.
[2]赵明华, 马红.集料级配组成设计的方法研究[J].中南公路工程.1996.
间断骨架密实型 篇2
关键词：骨架密实,水泥稳定碎石,基层施工
新的[公路沥青路面设计规范]JT-GD50-2006将半刚性基层按照其其混合料的机构状态分为四类, 即: (1) 悬浮密实结构; (2) 均匀密实结构; (3) 骨架空隙结构; (4) 骨架密实结构骨架密实结构宜做高速公路、一级公路的基层或上基层。但由于[公路路面基层施工规范]JTJ034-2000水泥稳定碎石混合料级配中细集料含量太高, 半刚性基层在使用过程中容易出现开裂及抗冲刷能力不足的缺陷。越来越多的工程技术人员开始关注骨架密实型混合料。
1 施工工艺特点
1.1 室内成型方式与现场碾压方式接近匹配
以采用振动成型机初步确定混合料干密度为基础, 试验段校正压实度控制指标这一方式, 使现场质量控制更为合理, 并且压实机械压实效率的进步同步提高基层的压实密度, 建立了与时俱进的联动机制。
1.2 抗压强度提高
振动成型试件抗压强度远大于静压成型试件抗压强度。可以降低水泥剂量1%-1.5%, 这样不仅降低了工程造价, 满足强度设计要求, 更重要的是显著提高了半刚性基层的抗裂能力。
1.3 抗裂性能提高
采用优化的骨架密实型级配, 减少了细料含量, 振动压实降低了最佳含水量, 降低了材料的自身收缩。
1.4 承载能力提高
通过提高压实机械效率和优化压实工艺与骨架密实型级配相匹配, 增加了混合料的单位体积质量, 提高了基层回弹模量。
2 施工工艺要点分析
2.1 操作要点
2.1.1 碎石。
基层单个颗粒的最大粒径均不应超过31.5mm (方孔筛) , 一律采用4～6种规格料配制, 不得使用0mm～30mm或0mm～20mm级配碎石料;压碎值不大于30%, 0.075mm以下颗粒含量不大于5%;有机质含量不应超过2%;硫酸盐不应超过0.25%;所用碎石粗细集料粒径规格应按表1规定生产和使用。
2.1.2 水泥
水泥可选用普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥;标号32.5或42.5散装水泥均可;选用时应注意初凝时间3h以上和终凝时间6h以上;快硬、早强水泥以及受潮结块变质的水泥不得使用。
2.2 混合料配备比的设计
抗离析问题在水泥稳定粒料的配比设计中没有专门得到考虑, 在实际应用中仅在施工中提出了一些能够避免混合料离析的措施, 这与目前规范中水泥稳定粒料类的结构类型属于密实悬浮结构有关, 对于骨架密实型的水泥稳定粒料而言, 出现离析后会严重地改变混合料的结构类型, 应从各个方面进行考虑。
2.2.1 集料级配的选择
在骨架密实结构水泥稳定碎石中, 粗集料通常指粒径在4.75～31.5mm之间的石料, 从集料级配考虑, 在此粒径范围内粗集料也可能有多种级配形式。不同级配种类粗集料 (4.75～31.5mm) 的物理、力学试验结果表明:连续级配中各档料含量相对均匀有利于整个混合料的抗离析能力, 因此对于骨架密实结构水泥稳定碎石, 粗集料宜选用连续级配类型。骨架密实结构中细集料的最大粒径不应太大, 以免将粗集料撑开, 影响骨架结构的性能, 再者细集料的级配应有利于细集料在与水泥混合后形成更为密实的结构。因此细集料应该选用容易密实的连续级配, 最大粒径小于4.75mm, 同时2.36～4.75mm的颗粒不能太多。
2.2.2 用水量与水泥用量
骨架密实结构水泥稳定碎石混合料组成设计中除了要选定合理的集料级配外, 还需要确定水泥用量及拌和水用量。在水泥稳定碎石的拌和、运输和摊铺阶段, 水泥与水形成的水泥浆将粗、细集料以微弱的粘结力混在一起, 当粘结力足够时, 较细的集料就能够粘附在较粗的石料上, 并随着粗集料一起移动, 此时离析现象不明显。反之当结合料浆体不能提供足够的粘结力时, 细集料就难以附着在较粗石料的表面, 并在混合料的拌和、运输、摊铺压实过程中与粗石料分开, 形成离析现象, 因此水泥浆的稠度对混合料的抗离析能力同样非常重要。对于骨架密实水泥稳定碎石而言, 混合料中实际用水量在考虑以压实标准试验中确定的最佳含水量以外, 还应该从抗离析角度考虑, 适当地增加或减少用水量。
2.2.3 标准密度试验及无侧限强度试件成型方法
传统的重型击实法及静压法, 采用更能够模拟现场压实方式的振动法进行室内试验及检测。1) 采用振动成型方式设计的水泥稳定碎石材料级配与传统设计结果相比有重大改进, 主要表现为水泥剂量降低, 同时强度提高、抗裂能力提高。与国内外同类技术相比, 水泥剂量降低1-1.5%, 强度提高1.5-2.0倍, 相同水泥剂量下, 振动成型试件干缩抗裂系数是静压成型条件下的1.5倍, 表明振动成型材料抗裂能力大幅度提高。2) 振动碾压施工的基层芯样无侧限抗压强度大于室内静压法制作试件的无侧限抗压强度, 而更接近于振动成型试件的无侧限抗压强度。
2.3 施工放样及测量放样
2.3.1 施工准备
在铺筑水泥稳定碎石基层之前必须对下承层进行严格的检查和验收, 按10m一个断面, 每个断面5个点进行 (即距中线1.0m、3.0m、6.0m、9m、11m处) 。验收的内容包括平整度、纵断高程、中线偏位、宽度、横坡、压实度等, 以上交验合格后再对下承层进行彻底清扫, 并洒布水泥静浆 (1～1.5kg/m2) , 以增强层间的结合, 洒布长度不大于摊铺机前30m～40m。
2.3.2 测量放样
采用全站仪控制整段中线。恢复时每10m一个桩位, 并钉好其相应的边桩桩位 (宽度控制桩) , 距水稳边缘外侧30cm处放样定出基准钢丝的标高控制点, 分别在已放好的两侧基准桩位置处打基准钢钎。采用DS3型水准仪控制各桩位的高程, 测出各个桩位桩顶标高。
2.4 混合料的拌合及运输
2.4.1 混合料的拌和、装车注意事项
高等级公路水泥稳定碎石基层施工时, 均采用厂拌法拌和混合料。当混合料的各种组成材料进入拌和机后, 拌和时间过短或过长均会使混合料产生离析。原因是搅拌时间太短, 各组成材料不能充分混合, 而过长的搅拌时间会使加入的水分散失, 同时造成粗集料下沉。因此, 当搅拌机连续稳定作业时, 应严格控制搅拌时间。
2.4.2 混合料运输
在混合料的运输过程中, 引起混合料离析的主要原因是因施工便道凹凸不平引起车辆颠簸造成的, 对于这种情况可以采取降低车辆行驶速度的方法来解决。此外, 若经过检测认为底基层的强度能够满足要求时, 在采取适当的保护措施后, 可以考虑让运料的自卸汽车在底基层上行驶。
2.5 混合料的摊铺
水泥稳定碎石基层施工中, 通常采用沥青混凝土摊铺机摊铺基层材料。摊铺过程中水泥稳定碎石混合料要被摊铺机的螺旋分料器向两侧分料以达到一定的摊铺宽度, 分料过程中往往会造成粗集料被拨向两侧并与细料分离, 使得压实后基层两侧由于粗集料增加导致空隙率变大。较小的摊铺宽度有利于摊铺机连续稳定地工作, 并可减少因螺旋分料形成的离析。因此在实际施工中可根据路幅大小适当减少摊铺宽度, 一般摊铺宽度在6m左右为宜。
2.6 混合料的组合碾压
组合式碾压工艺是将两台进口单刚轮振动压路机组合在一起进行碾压, 有利于提高压实的均匀性, 压路机行车速度均控制在2～3km/h。1台18t双钢轮振动压路机专门作为初压用;1台30t胶轮压路机专门作为终压用;1台22t国产单钢轮振动压路机、1台32t进口单钢轮振动压路机组合, 同步前进、同步后退, 专门作为复压用。碾压注意事项:碾压时保证主动轮朝向施工前进方向, 原路返回方向再向前碾压时开始错轮, 并遵循由边部向中央、由低侧向高侧的顺序进行。振动压路机前进、后退换挡时, 应先关振动在停机换挡。压路机不得在位压实的路面上停放、掉头或及制动、急转弯。从加水到碾压终了时间不超过4小时。
2.7 接缝的处理
横向接缝的处理:摊铺机摊铺混合料时, 尽量避免随意中断, 摊铺机因故中断摊铺超过2h或当天工作段结束时要设置横缝, 摊铺中断或每段工作结束时, 摊铺机驶离摊铺的混合料末端, 压实后碾压末端形成一个斜坡, 摊铺新混合料之前, 用3m直尺检测接缝处平整度, 沿垂直于路中心线方向将不合格部分垂直切去, 然后再摊铺新的混合料。纵缝处理:摊铺时用两台摊铺机成梯队摊铺, 保证中间不留纵缝, 同时两台摊铺机接缝处着重检查平整度, 遇不平处人工找平。
2.8 混合料养生和交通管制
碾压检测合格后立即进行洒水覆盖保湿养生, 覆盖保湿必须7d以上。水泥稳定碎石成品的养护覆盖材料采用无纺土工布, 每天的洒水次数不少于4次。采用沙袋进行压盖, 避免因刮风引起露白现象。刚刚碾压完成的结构层严禁洒大水, 必须采用雾化较好的水车洒水。
3 质量控制
3.1 平整度控制
设专人负责摊铺机的传感器, 避免掉线现象的发生, 当摊铺机高程与设计不一致时, 严禁其他人员随意调动传感器的手动旋钮。压路机每碾压一遍和碾压完成后, 应设专人用3m直尺检查平整度, 尤其要注意压路机碾压接头的位置。对于检查不合格的位置要设专人进行耙松处理, 然后再进行下一遍的碾压。
3.2 厚度控制
控制厚度时应采用控制高程和控制松铺系数的双重控制方案, 单采用高程控制时会因下承层高程不准影响水稳厚度, 单采用松铺系数控制时会造成高程不准, 应采用控制高程和控制松铺系数的双重方案。施工前, 尤其是下基层施工以前, 应设专人对下承层的高程进行复核。当下承层偏高时, 应予以铲除, 确保各结构层的厚度, 同时要注意顶面高程的准确性。铺时要有专人控制松铺系数, 用钎插法检查松铺厚度, 以保证压实厚度满足设计要求, 并现场做好记录。
参考文献
[1]俞冬旺.骨架密实型水泥稳定碎石基层施工控制[J].公路交通科技 (应用技术版) , 2011.
[2]朱锡来.线路工程基础施工要点[J].中国高新技术企业, 2011.
间断骨架密实型 篇3
关键词：水泥稳定碎石,基层,配合比,施工
基层是路面结构的重要组成部分。在我国, 很多高等级道路均采用半刚性材料作为基层。半刚性基层具有强度大、水稳定性与抗冻性较好等优势, 是我国最主要的路面基层结构形式之一。但随着路龄的增长, 在行车的反复载荷作用下, 路面出现了裂缝、唧泥、坑槽等早期病害, 甚至在远不到设计年限的情况下, 路面毁损情况严重。除了半刚性材料自身收缩徐变及对荷载敏感等原因外, 施工质量控制不严格是一个很重要的原因。因此, 本文作者结合自己的施工经验, 并参考国内外相关文献, 论述了骨架密实型水泥稳定碎石基层施工中, 应该注意的关键问题, 以期借鉴。
1 骨架密实型水泥稳定碎石基层的特点
半刚性基层包括石灰与粉煤灰稳定类、水泥与粉煤灰稳定类、石灰稳定类及水泥稳定类四类。水泥稳定类相比其他三类, 具有较高的强度和模量, 良好的水稳定性与耐久性, 是目前应用最广的路面基层。
水泥稳定类包括悬浮密实结构、骨架孔隙结构及骨架密实结构三种类型 (见图1) 。在我国, 一般二级及二级以下公路的基层采用悬浮密实型混合料;高速公路、一级公路的基层或上基层选用骨架密实型混合料。
骨架密实混合料是在连续级配的粗集料之间形成的相互嵌挤骨架, 在骨架空隙中以水泥及细料为填充, 形成一种骨架嵌挤密实结构的无机结合料。
骨架密实混合料具有以下特点:
1) 级配碎石作骨料, 摊铺压实后, 形成嵌挤锁结原理, 使得基层具有很高的强度。
2) 采用振动成型法进行无侧向抗压强度成型, 以其作为选择水泥剂量依据, 使得水泥剂量比传统工艺降低20%左右, 可有效的减少路面基层裂缝。
3) 采用振动成型法工艺进行施工, 其最大干密度和最佳含水量选择最优。
4) 在施工中对基层的碾压的要求高, 有效提高路基的压实度。
2 水泥稳定碎石基层配合比设计
工程实践表明, 水泥稳定碎石作为路面基层, 要想发挥水泥稳定碎石的优良性能, 其配合比组成设计就尤为重要。在配合比的设计中, 应对路基性能进行综合考虑, 如路基强度、回弹模量、收缩和抗冲刷能力等, 从而进行集料的级配选择、水泥剂量以及含水量的确定等。
1) 水泥。
普通的硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥及火山灰质硅酸盐水泥都可使用;宜选择32.5或者42.5级水泥;水泥各龄期强度、安定性等必须符合GB 175—2007通用硅酸盐水泥中的相关规定, 其中:初凝时间应不得小于3 h、终凝时间不得小于6 h。
由于早强水泥水化热比较大, 对温缩不利, 不宜采用早强水泥拌制混合料。
2) 集料。
碎石宜采用反击式破碎机破碎, 应保持表面洁净、干燥, 粗糙、棱角性好、无风化、无杂质;最大粒径不得超过31.5 mm, 按以下四种规格进行备料:1号, 16 mm~31.5 mm (或9.5 mm~31.5 mm) ;2号, 4.75 mm~16 mm (或4.75 mm~9.5 mm) ;3号, 2.36 mm~4.75 mm;4号, 小于2.36 mm。其压碎值不得超过28%;在粗集料中, 针片状的碎石含量不宜超过15%;要求碎石中小于0.6 mm的颗粒必须做液限和塑性指数试验, 液限不得超过28%, 塑性指数不得超过9;4号备料中, 0.075 mm通过率必须严格限制, 不得大于15%。建议砂当量应不得低于55%。
3) 级配设计。
应当根据集料的类别分别进行水洗并筛分, 按颗粒组成进行计算, 以确定各类型碎石的组成比例;组成混合料的级配要求应当符合指导意见中的范围规定, 且4.75 mm, 2.36 mm, 0.075 mm的通过量应接近级配范围的下限。
4) 确定水泥剂量、最佳含水量、最大干密度。
水泥剂量按3.5%~5.5%范围, 取4种~5种比例制备混合料试件, 分别为:3.5%, 4.0%, 4.5%, 5.0%;一般做9个试件, 用振动成型法确定各组混合料的最佳含水量和最大干密度。
5) 强度检验。
根据确定的最佳含水量, 拌制不少于5组的水泥稳定碎石混合料;按照压实度 (振动击实标准, 98%) 的要求进行混合料试件制备, 在标准条件下养护6 d, 进行养护的要求温度为 (20±2) ℃, 浸水1 d后将其取出做无侧限抗压强度试验;要求的水泥稳定碎石7 d无侧限抗压强度代表值应不小于设计值 (介于3.0 MPa~5.0 MPa之间) 。
为减少基层裂缝, 设计时注意的要点:在水泥稳定碎石混合料中, 0.075 mm以下粉料的含量越多, 则其抗温缩能力就越差;粘粒含量越大, 温缩系数越大;整体级配越细, 干燥收缩越大, 级配越接近悬浮结构, 干缩性越大, 且干缩破坏主要发生在早期。因此, 为减少干缩, 减少基层裂缝, 应做到三个限制:在满足设计强度的前提下, 水泥用量应该限制;在减少水泥含量的同时, 细料及粉料的用量应该限制;根据施工现场的气候条件进行含水量的限制。
3 水泥稳定碎石基层的施工控制要点
质量优良的水泥稳定碎石基层, 不仅需要良好的配合比设计, 还需要正确的施工。
1) 施工材料现场管理。
在施工场地, 材料堆放场地面积应符合堆料要求, 不得出现集料混堆现象;各类材料有良好的隔离设施 (见图2) , 且隔离高度必须满足堆料要求;良好的硬化措施, 且有良好的排水设施;各类型原材料标识清楚。
2) 施工准备。
主要包括:清除作业面表面的浮土、积水等 (见图3) ;对施工的作业面洒水使其湿润;间隔10 m进行测量放样;挂导线, 根据松铺系数算出松铺厚度, 间隔为10 m或5 m, 张力不小于800 m, 长度不小于100 m。
3) 试铺。
验证用于施工混合料的配合比;调整拌和及运输时间, 确保混合料均匀性;确定铺筑的松铺厚度和松铺系数 (约1.20~1.30) ;确定标准的施工流程和方法, 组织协调拌和、运输、碾压等作业流程, 尽量缩短延迟时间;合理确定每一作业段的长度。
4) 拌和。
根据施工现场气候条件, 合理确定当天的施工配合比;含水量要比最佳含水量略高1%以内, 并应根据气温、失水等施工现场的综合情况进行合理的调整;随时在线检查配比、含水量是否变化;为有效筛除超出粒径规格的集料及杂物, 可在料斗入口处装上钢筋网盖, 同时, 为防止发生串料的情况, 料斗可加高隔板;混合料进行装车时, 为保证混合料的均匀性, 车辆前后移动, 分成三次装料。
5) 运输。
根据各个工序所需时间, 组织协调好运输及卸料流程, 车辆数量要满足拌和出料与摊铺需要;进行装料作业前, 必须将装载车厢清洗干净;出料后应尽快将混合料运送到施工现场, 尽量缩短延迟时间;当混合料的运输时间超过水泥初凝时间后, 则必须将其予以废弃;在运输途中, 为减少水分损失, 应使用毡布等将混合料进行覆盖 (见图4) ;运输车进行卸料作业时必须有专人进行指挥。
6) 摊铺 (如图5所示) 。
在摊铺机前30 m~40 m范围内, 喷洒水泥净浆;在保证待卸料车辆不少于5辆的情况下, 应确保摊铺机连续进行摊铺作业, 不得出现停机待料现象。控制摊铺速度, 一般是1 m/min左右。可采取一些防止混合料离析的措施, 如在安装摊铺机时, 降低布料器前挡板的离地高度等;进行摊铺时, 螺旋布料器应有2/3埋入混合料中等。在摊铺过程中, 应尽量减少收放料斗的次数;在摊铺机后面应设置专人进行离析消除作业。
7) 碾压 (如图6所示) 。
碾压是确保水稳碎石基层施工质量很关键的一步。碾压组合:双钢轮压路机+振动压路机+胶轮压路机;碾压长度:一般50 m~80 m为一个碾压单元, 高温状况下可将其适当缩短;碾压工艺:稳压→轻振动碾压→重振动碾压→胶轮稳压, 直至碾压至无轮迹时为止;碾压速度:第1遍, 2遍宜为1.5 km/h~1.7 km/h, 以后各遍为1.8 km/h~2.2 km/h;碾压时间:最好2 h以内, 最迟不超过3 h;压实度标准达到98%以上。
8) 养生及交通管制。
封闭交通;采用土工布覆盖养生, 经常补水, 保持润湿;7 d内保湿, 28 d内正常养护;洒水车的喷头要用喷雾式 (见图7) 。
4 施工中需特别注意的几个问题
1) 稳定料源。
由于骨架密实型水稳碎石基层的级配范围较窄, 对材料的质量要求比普通的水稳混合料更高。因此, 稳定的料源就十分重要。对进入施工现场的每批材料都要及时进行筛分, 调整用料比, 以保证骨架密实型水稳碎石混合料的级配。
2) 严格控制级配。
要在粗集料间形成良好的相互嵌挤的骨架结构, 必须要严格控制4.75 mm, 2.36 mm, 0.075 mm集料的通过率, 将其控制在规定的范围内。
3) 机械的定期检查。
要定期进行拌和机器标定, 定期进行施工机械的检修、保养, 及时排除故障。
4) 施工中应严格控制水泥剂量。
施工中, 要对水泥剂量实行动态控制, 加大水泥剂量检测的频率;实行每日总量控制;还需要注意检查水泥罐仓向拌和机输送水泥用量的准确性。
5) 加强施工中的含水量控制。
含水量控制包括碾压时含水量和拌和出料时的含水量质量标准;拌和出料时的含水量应略高于最佳含水量1%之内, 碾压时的含水量由于受温度、运距和风速等的影响, 变化幅度较大, 因此, 施工过程中应注意根据混合料的含水量变化及时调节拌和时的进水量。
参考文献
[1]杭州公路工程监理咨询公司象山港大桥及接线工程第七监理办.振动成型法施工质量控制交流材料[Z].2012-07-18.
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间断骨架密实型 篇4
1拌合设备防控措施
1) 采用稳定土拌合设备拌和混合料时宜长拌锅式拌合设备, 石灰及粉煤灰料斗下加装振捣及破碎装置, 保证细集料料斗不堵塞, 并应经常目测二灰碎石混合料拌和的均匀性, 使出厂的混合料色泽均匀, 无离析、成团块现象, 保证混合料拌和均匀;2) 稳定土拌合设备拌锅下斜皮带传送坡度不宜过陡, 可通过降低出料仓高度或提高拌锅高度来解决;3) 斜皮带至出料口处加装软皮条, 防止混合料从斜皮带上直接落到出料仓;4) 出料仓安装高度或临时储存混合料高度不宜过高, 应及时放料装车。
2装卸运输防控措施
1) 二灰碎石混合料无需要求连续摊铺, 但宜用大型自卸车运料;2) 运输车辆装车时, 车辆应前后倒车分3次～4次接料;3) 运输车辆向摊铺机卸料时宜分多次升顶, 不可一次将油顶升到最高。
3摊铺过程中防止离析
1) 摊铺机收料斗不宜过勤, 收料斗时易造成大料集中, 离析现象严重。待一车料卸完另一车未上摊铺机时, 将料斗收起, 若下一辆车能直接卸料时最好不收料斗, 集中2车～3车收一次料斗;2) 摊铺机料斗收起后, 不宜将料斗中混合料全部输送到搅笼 (螺旋布料器) , 应留一半待新料放入后一起输送到搅笼;3) 摊铺机搅笼位置一般可以调整, 应将搅笼调整到中间位置, 切不可因减轻摊铺机负荷而将搅笼调至最高点;4) 摊铺机铺筑时, 通过感应探头或手动调节使送料槽中的二灰碎石混合料高度在螺旋布料器中轴以上, 避免发生两边缺料或料过满造成离析现象;5) 摊铺机螺旋布料器叶片宜选用间距小的 (根据摊铺机机型而定, 有的摊铺机不可调) , 螺旋布料器最外侧与挡板间安装反向叶片, 防止混合料过多堆积;6) 摊铺机螺旋布料器与外侧挡板间距离不宜过大, 过大易造成混合料大量堆积, 造成严重离析;7) 在摊铺机螺旋布料器前挡板下安装较厚的橡胶或厚皮条, 高度与地面齐平, 在摊铺机向前行进时阻止混合料从挡板下流出。
4其他防控措施
1) 骨架密实性二灰碎石基层不宜用半幅全宽一次铺筑的摊铺机, 因为层厚, 用料量大, 往往出现摊铺机送料槽中靠两侧缺料甚至无料, 造成离析, 有条件时应尽量采用两台摊铺机成梯队铺筑;2) 若采用两台摊铺机梯队摊铺时, 后台摊铺机宜搭接已铺完成30 cm～50 cm, 并且安排专人将前一幅边部离析的混合料清理回搅笼;3) 摊铺后的作业面上出现粗集料集中处, 采用人工将集中的粗集料换填成新拌和均匀混合料的方法处理;4) 洒水养生时, 应使喷出的水成雾状, 不得将水直接喷射或冲击二灰碎石基层表面, 将表面冲成松散状态或产生新的集料窝 (带) 。
5结语
根据多条道路的基层现场施工经验, 经过从拌合设备、装卸运输、摊铺过程及其他方面的防控, 能较好的减少或避免离析现象的发生, 有效保证骨架密实型二灰稳定碎石基层的施工质量。
摘要：根据多条道路的基层现场施工经验, 从拌合设备、装卸运输、摊铺过程及其他方面出发, 探讨了一系列二灰碎石基层离析防控措施, 经过这些措施的实施, 减少或避免了离析现象的发生, 保证了骨架密实型二灰碎石基层的施工质量。
关键词：二灰碎石基层,离析,防控措施
参考文献
[1]JTJ 034-2000, 公路路面基层施工技术规范[S].
[2]JTJ 034-2009, 公路路面基层施工技术规范[S].
间断骨架密实型 篇5
水泥稳定碎石基层在我国各级公路建设中占有特殊的重要地位, 是最为广泛的路面基层材料, 具有强度高、承载能力较高和整体性好等优点。然而随着水泥稳定碎石混合料的大量运用, 逐渐发现水泥稳定碎石基层存在着一些亟待解决的问题, 如对温度、湿度的敏感性以及耐冲刷性能较低等。随着近些年来基层材料技术的提高和对材料路用性能的深入认识, 集料在混合料的分布状态对其路用性能的影响显得越来越关键[1]。因此, 较好的水泥稳定碎石级配设计是近年来基层混合料的发展趋势。通过采用良好的水泥稳定碎石级配设计, 改变水泥稳定碎石的结构类型, 即由传统的悬浮密实结构转变为骨架密实结构, 可以改善其路用性能不足之处。
目前, 国内外对矿料级配设计的研究较多, 本文从逐级填充法、试验法和体积法等三个方面, 总结了骨架密实型水泥稳定碎石级配设计的研究成果, 评述了存在的缺点, 阐述了今后的研究与发展方向。
1 逐级填充法
逐级填充法是以嵌挤为原则, 以填充理论为基础, 以追求空隙率最小的密实结构为目的的一种级配设计方法。其主要思想是基于填充理论、粒子干涉理论以及最大密度曲线理论的级配原则。依据填充理论, 集料最松散状态下的空隙率为48%, 用细小粒径的颗粒来填充主骨料的空隙而不用次级粒料填充能得到更好的效果。而粒子干涉理论认为, 为达到最大密度, 在次一级颗粒粒径不大于前一级颗粒间隙之距离的条件下, 由次一级颗粒填充前一级颗粒之间的空隙, 进行逐级填充, 否则大、小颗粒粒子之间势必发生干涉现象[2]。最大密度曲线理论则认为, 矿质混合料的颗粒级配曲线越接近抛物线, 则密度越大[2]。填充理论确保集料更加密实, 增加内摩阻力, 粒子干涉理论以及最大密度曲线理论则赋予混合料拥有较高的凝聚力。
国内谭学政[3]、彭波等[4]依据逐级填充嵌挤原则确定粗集料级配, 采用I法进行细集料级配设计, 通过7 d无侧限抗压强度来确定粗集料与细集料的比例, 从而得到骨架密实型级配;蒋应军[5]利用嵌挤原理从理论上计算不同级别集料的空隙率, 再进行逐级填充, 从而得到主骨料的级配;徐永丽等[6]采用逐级振捣填充方法, 通过最大密实度曲线确定出粗集料级配和粗细集料的填充比例, 得到理想的骨架密实结构。
综观上述文献, 逐级填充法是一种比较成熟的设计方法, 国内大部分学者主要采用这种方法进行骨架密实型水泥稳定碎石级配设计研究。逐级填充法虽然易于理解和操作, 但是结果的离散性较大, 主要追求混合料的最大密实, 缺乏对混合料骨架嵌挤特性的研究和施工和易性的考虑, 难以满足目前水泥稳定碎石基层的路用性能要求。
2 试验法
试验法是通过对集料进行击实或振动试验, 确定各级集料的孔隙率, 然后进行逐级填充, 从而确定混合料的级配。国外对采用试验法确定集料级配的研究较少, 国内刘红瑛等[7]采用试验法设计骨架密实型级配, 从31.5~19 mm, 19~9.5 mm, 9.5~4.75 mm, 4.75~2.36 mm, 2.36~1.18 mm, 1.18~0.6 mm分别逐级填充;腾旭秋从4.75 mm以上开始逐级填充, 采用传统重型击实和振动成型击实法来确定各级集料的孔隙率, 从而确定主骨料的级配[8]。
张嘎吱等[9]利用圆型试筒对大颗粒集料 (20~30 mm) 进行振动试验, 确定其剩余孔隙率, 然后按照前一级集料质量的5%递增, 加入次一级粒径的集料, 从而确定集料级配;为避免细集料与结合料产生离析的现象, 又将5~10 mm与10~20 mm粒径的集料按照95%∶5%、90%∶10%、85%∶15%等比例分别掺配成混合料, 并将各种混合料在圆型试筒内振动装满后进行称重, 然后绘制混合料质量与高一级集料百分比的关系曲线, 从而确定最大掺量[9]。李伟雄[8]根据悬浮-密实的设计方法, 考虑到规范要求98%的压实度而预留的孔隙率, 最终确定的骨架密实型水泥稳定碎石配比为:粗集料∶细集料∶水泥 (质量比) =72.4∶22.7∶4.9。
由上述文献可知, 试验法通过具体的试验来确定集料的级配, 能够较准确地得到混合料的孔隙率, 从而判定其密实度, 同时兼顾了不同石料的物理特性, 更加灵活和有针对性。但运用试验法确定集料级配时, 对粗、细集料所占的比例存在较大差异, 并且缺乏对混合料结构的综合考虑, 没有系统地评价粗集料是否形成骨架嵌挤。
3 体积法
体积法是将集料含量和结合料配合比独立设计, 用体积比来确定混合料的组成。通过捣实或振实密度来确定混合料的集料含量, 再以最大干密度的结合料来填充连续级配集料间的空隙。对体积法的研究, 国外主要有贝雷法和Superpave设计法。贝雷法是由美国伊利诺伊州的罗伯特·贝雷发明的一种集料级配设计方法, 其主要思想是以形成的集料骨架作为混合料的承重主体, 同时通过调整粗细集料的比例, 获得合适的矿料间隙率, 以保证设计的混合料具有较好的耐久性[10]。贝雷法通过设计密度来保证骨架密实, 利用粗、细集料各组分的密度, 确定矿质混合料的总质量, 并根据各级粗集料体积与各级细集料体积之和为单位体积, 来确定各集料的合成质量百分比。Superpave设计法采用0.45次方级配图定义集料的级配, 通过控制点来控制骨架密实, 但没有给出明确的设计原则, 属于经验性的方法[11]。
国内沙爱民等[12]根据基层材料结构划分的定义, 通过控制粗集料与细集料及结合料的体积关系来进行水泥稳定碎石级配设计;沙庆林院士[13]对水泥碎石基层的设计, 采用多碎石沥青混凝土SAC设计方法, 将粗、细集料分开设计, 以获得较好的密实性;冯德成等[14]借鉴沥青玛蹄脂碎石混合料 (SMA) 的设计思想, 采用次一级石料填充上一级石料的空隙, 最后计算骨架结构的空隙体积, 并将其用水泥胶砂填充。
从上述文献可知, 国内外在采用体积法进行级配设计时, 主要考虑粗集料的空隙与细集料体积之间的关系, 未考虑体积法运用于水泥稳定类材料时其最佳预留空隙率是多少, 即水泥稳定类材料达到最佳结构时, 其预留空隙率是多少。其次, 进行水泥稳定碎石级配设计时, 往往没有考虑水的体积。
4 结语
影响水泥稳定碎石基层路面使用性能的关键因素之一是其级配设计, 同时水泥稳定碎石级配设计也是影响其材料功能发挥的关键。对于骨架密实型水泥稳定碎石级配设计今后的研究, 可以从以下几个方面进行。
一是骨架性。即水泥稳定碎石基层级配设计不仅要考虑其密实度, 还应充分考虑其骨架的形成。骨架的形成会使水泥稳定碎石材料发挥更大的功能, 能有效地延缓基层病害的产生, 从而为面层提供稳定可靠的支撑。
二是全面性。即进行骨架密实型水泥稳定碎石级配设计时, 不仅要考虑粗集料的空隙与细粒料之间的关系, 还应考虑水泥砂浆的体积, 以防止水泥砂浆可能将粗集料形成的骨架撑开, 从而影响其路用性能。
三是实用性。即所设计的骨架密实型水泥稳定碎石级配能够指导生产实践, 使用效果明显, 便于广泛应用。以上几种级配设计方法大部分是建立在室内试验和理论计算的基础之上, 而检验其设计质量的标准应是工程上的实际应用效果。
摘要：逐级填充法、试验法与体积法是骨架密实型水泥稳定碎石集料级配设计方法的重要内容。为了解骨架密实型水泥稳定碎石级配设计的研究现状, 在分析水泥稳定碎石特点的基础上, 从逐级填充设计法、试验设计法与体积设计法等三个方面, 总结了国内外有关骨架密实型水泥稳定碎石级配设计的研究成果, 评述了存在的不足, 阐述了今后的研究与发展趋势。
间断骨架密实型 篇6
近年来, 在公路工程的设计中, 二级以上公路的路面结构层多采用沥青路面+水泥稳定碎石基层。这种结构组合固然优点很多, 但传统的悬浮型水泥稳定碎石在实际应用中也出现了一些问题, 严重影响着此类道路的使用寿命, 这其中主要问题是:悬浮型水泥稳定碎石早期会出现过多的裂缝, 进而引起沥青面层出现反射裂缝, 使路面水沿着裂缝进入内部, 危及整体路基路面结构, 缩短道路使用寿命。裂缝产生的主要原因是, 悬浮型水泥稳定碎石基层在温湿度变化时, 极易产生较大的收缩, 导致基层裂缝的产生及引起路面反射裂缝。为了改善传统的悬浮型水泥稳定碎石的抗裂性, 在大量试验的基础上, 提出了骨架密实型水泥稳定碎石基层结构。通过在河南省302省道葛嘴线东段大修工程中的应用, 进一步验证了骨架密实型水泥稳定碎石基层比悬浮型水泥稳定碎石基层的路用性能更加优越。
1 原材料性质及试验方法
1.1 原材料性质
1) 水泥:产地河南省鹤壁市同力水泥有限公司32.5级, 初凝时间3小时9分, 终凝时间4小时45分, 3天抗压强度20.3MPa, 抗折强度5MPa, 28天抗压强度42.6MPa, 抗折强度8.93MPa;
2) 碎石:产地河南省鹤壁市山城区, 表观密度2.78g/cm3, 压碎值9.7%, 含泥量0.4%, 针片状含量11.3%;
3) 石屑:产地河南省鹤壁市山城区, 用作细集料。
1.2 矿料级配
1) 骨架密实型水泥稳定碎石的粗集料用量是按嵌挤原理设计的, 粗集料的空隙由次一级颗粒所填充, 其余空隙又有再次一级颗粒填充。这种既有嵌挤又有填充的集料在理论上应该是摩阻力、凝聚力和密实度最好的混合料;
2) 经过对几种规格的集料筛分, 得出各种集料的通过率:
10mm~30mm:37.5筛孔100%, 31.5筛孔100%, 19筛孔9.25%, 9.5筛孔1.1%, 4.75筛孔0;
10 mm~20mm:37.5筛孔100%, 31.5筛孔100%, 19筛孔74.8%, 9.5筛孔10.4%, 4.75筛孔2.7%, 2.36筛孔0;
5mm~10mm:37.5筛孔100%, 31.5筛孔100%, 19筛孔100%, 9.5筛孔90.25%, 4.75筛孔16.5%, 2.36筛孔1.5%, 0.6筛孔0;
石屑:37.5筛孔100%, 31.5筛孔100%, 19筛孔100%, 9.5筛孔100%, 4.75筛孔100%, 2.36筛孔85.29%, 0.6筛孔46.94%, 0.075筛孔17.03%。
3) 合成级配结果如下:
10mm~30mm:10mm~20mm:5mm~10mm:石屑=20:30:23:27;
合成级配各筛孔通过率为:37.5筛孔100%, 31.5筛孔100%, 19筛孔74.29%, 9.5筛孔50.31%, 4.75筛孔30.49%, 2.36筛孔23.08%, 0.6筛孔10.81%, 0.075筛孔1.84%;
各种筛孔的通过率在规范通过率上线与下线之间, 接近中线值。
1.3 试验方法
首先进行振动成型, 求出混合料的最大干密度和最佳含水量。混合料击实结果:最大干密度2.433g/cm3, 最佳含水量5.6%。然后按最大干密度和最佳含水量以98%的压实度成型试件, 试件为Φ150mm×150mm圆柱体试件, 在标准养生条件下养生6天浸水1天, 进行无侧限强度试验, 测得最大值4.5MPa, 最小值3.8MPa, 平均值4.1MPa, 标准差22.8%, 偏差系数5.5%, Rd/ (1-1.282Cv) =3.2<4.1。
2 施工工艺
2.1 振动成型法确定骨架密实型水泥稳定碎石的试验原理
为什么振动成型法设计的骨架密实型水泥稳定碎石比普通击实法设计的悬浮型水泥稳定碎石性能优越?首先, 传统的普通击实法与施工现场的碾压方式差别较大, 因此它所确定的混合料最大干密度与最佳含水量与施工时的差别也较大, 不能指导施工;其次, 传统的悬浮型水泥稳定碎石骨料少, 胶结料多, 既没有形成骨架互相嵌挤, 又因胶结料多收缩量大易引起裂缝。
采用振动成型法原则是室内成型方式要与现场碾压方式尽可能匹配, 粗骨料用量根据嵌挤原理确定。首先用振动成型法获得不同压实时间下的最大干密度, 再使用现场的压实设备, 在试验路段取得最佳压实效果下的实际干密度, 将多组匹配试验进行分析, 确定室内振动压实机符合现场要求的最佳压实时间及方法, 因此用振动成型法确定的级配与实际基本一致, 能较好地指导施工。
2.2 施工工艺流程
确定拌和场地→原材料选择→振动成型法骨架密实型配合比设计→备料→施工前准备→混合料拌和→混合料运输→混合料摊铺→大吨位振动压路机碾压→压实度检测→接缝处理→养生及交通管制→取芯验证强度
2.3 施工工艺要点
1) 原材料的选择与控制
进行原材料外调时, 试验人员同采购人员一道到料场取样, 对样品试验合格的厂家, 选择一个或几个材质好、质量稳定的厂家作为供应商。料场砌砖墙将不同种类的材料隔开, 避免串料使配合比难以调整。细集料进行覆盖, 以方便控制混合料的含水量。所用水泥应符合国家技术标准及施工规范要求。
2) 振动成型法配合比设计
振动成型机的参数及成型方式与现场碾压设备、碾压方式等条件类似。
3) 混合料拌和
用大型拌和设备, 确保集料级配和水泥剂量准确, 产量满足摊铺要求。
4) 施工时间控制
混合料拌和、运输、摊铺、碾压应一气呵成, 从拌和开始到碾压结束的时间不能超过水泥的终凝时间。机械出现故障及其它阻碍施工的因素出现时应及时解决, 对超过时间的混合料进行废弃处理。
5) 养生及交通管制
水泥稳定碎石碾压后用养生布覆盖, 保证7天内湿养。同时, 养生期间进行交通管制, 车辆不得通行, 避免水泥稳定碎石在强度没有完全形成时遭到破坏, 这一点在边施工边通车的大修工程中尤其应该重视。
3 施工步骤
1) 准备工作
水泥碎石施工前, 对下承层进行彻底清扫, 用石灰线划出摊铺边缘线, 两侧按10m一个断面在中线和边线位置以外30cm处打好钢钎, 在基层两侧立上钢模。
2) 拌和
拌和设备有4个料斗, 配有80t的散装水泥贮藏罐 (立式) , 具备400t/h以上的拌和设备1台以上向一个摊铺现场供料, 拌和设备计量全部由电脑控制, 保证配料精确。
3) 运输摊铺
本大修工程基层采用半幅施工, 摊铺宽度为6m, 选用1台自动找平具有振捣夯实功能的大功率摊铺机摊铺。
(1) 用大型自卸汽车运拌和料至施工现场, 运输车的运量应比拌和能力和摊铺速度略有富余, 以保证摊铺机连续作业;
(2) 摊铺前对下承层洒水, 使其表面湿润;
(3) 两侧均设基准线、控制高程;
(4) 摊铺机行进速度要均匀, 中途不得变速 (不管何时) , 其速度要和拌和机拌和能力相适应, 最大限度地保持均速前进、摊铺不停顿、间断。
4) 碾压
本工程水泥稳定碎石基层摊铺厚度为18cm, 根据试验段结果, 配备22T振动压路机2台, 胶轮压路机1台。碾压组合方式为:初压时, 1台22T振动压路机静压一遍;复压时, 2台22T振动压路机强振四遍;终压时, 1台胶轮压路机静压一遍。
5) 摊铺和碾压现场设专人检验, 修补缺陷
6) 检验
除取芯强度7天后检测外, 水泥稳定碎石基层各项指标的检验应在24小时内完成, 各项质量指标应满足标准要求。
7) 养生
养生是水泥稳定碎石非常重要的一道工序, 它直接影响结构层的成型强度和表观质量, 施工单位应设专人和专门设备进行养生。
8) 接缝处理
接缝一律为垂直衔接, 或用方木进行端头处理, 或碾压后挂线直接挖除至标准断面, 用3m直尺进行检验, 以确认接缝处理是否到位。
4 效益分析
1) 从短期看, 骨架密实型水泥稳定碎石基层和常规的悬浮型水泥稳定碎石基层相比, 增加了少量施工成本, 但从延长整个路面使用寿命、减少公路的运营养护成本来看, 综合效益显著;
2) 通过本项目和同期的几个采用常规的悬浮型水泥稳定碎石基层的项目相比, 基层裂缝问题得到了有效解决。裂缝由原来平均间距10m~20m变为500m~800m, 大大增加了道路的使用寿命;
3) 骨架密实型水泥稳定碎石基层能够有效减少反射裂缝, 提高路面的使用寿命, 减少道路的大、中修次数, 提高公路使用者的满意度, 社会效益显著。
5 结论
骨架密实型水泥稳定碎石基层通过近几年的实践已日趋成熟, 现在已广泛应用于高速公路、国道、省道的建设中, 效果良好。
摘要：为了改善水泥稳定碎石基层的路用性能, 在总结国内外研究及应用的基础上, 提出了用骨架密实型水泥稳定碎石代替传统的悬浮型水泥稳定碎石。通过骨架密实型水泥稳定碎石在大修工程中的应用, 并与悬浮型水泥稳定碎石基层相比, 进一步验证了骨架密实型水泥稳定碎石基层具有更好的抗裂性, 具有更好的应用前景。
关键词：骨架密实型水泥稳定碎石,反射裂缝,抗裂性,大修工程中应用
参考文献
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[2]张久伟, 邓陈记.水泥稳定碎石基层质量控制及裂缝的防治[J].安徽建筑, 2003 (3) .