关于水泥稳定粒料基层的简单探讨
作者：李伟聪
来源：《城市建设理论研究》2012年第33期
摘要：随着我国交通事业的不断发展，水泥稳定粒料基层被越来越广泛用于高速公路路面基层或底基层。笔者结合以往工程的实践经验，就水泥稳定粒料基层材料的组成、检验、配合比的比选以及施工质量的控制做简单探讨。
关键词：水泥稳定材料，检验，质量控制；
中图分类号：O213.1 文献标识码：A 文章编号：
1．引言：众所周知, 水泥稳定粒料基层材料最为关键的步骤是水泥稳定材料的选择,因为基层材料组成设计直接影响施工质量和生产成本。 本文借鉴从以往的工程实践经验, 探讨了水泥稳定粒料材料组成设计, 并就施工质量控制提出了一些方法。
2．原材料质量检验
2. 1水泥
水泥作为集合料的一种稳定剂,其质量对集料的质量是至关重要的,施工时选用终凝时间较长,标号较低的水泥。为使稳定土有足够的时间进行拌和、运输、摊铺、碾压以及保证其具有足够的强度,不应使用快凝水泥、早强水泥以及受潮变质水泥。水泥标号宜选用32.5或42.5水泥, 标号过高, 水泥剂量较小, 拌和料难免产生不均匀现象, 会导致局部松散。水泥剂量应控制在不超过6%。水泥品种宜选用普通水泥、硅酸盐水泥、矿渣水泥, 但应选用应初凝时间3h以上和终凝时间较长(宜在6h以上)的水泥, 以保证从拌和至碾压结束时,水泥未终凝。
2. 2集料
2. 2. 1粗集料的压碎值
粗集料的压碎值是反映石料强度的一个很重要的指标。高速公路、一级公路基层石料压碎值应≤30% , 主要考虑就地取材原则。但是在选材有较大余地时, 应该选取压碎值尽可能小的粗集料。粗集料的品种粗集料一般有机制碎石和天然砂砾石两种。碎石的表面粗糙, 颗粒有棱角, 和水泥的粘结能力好, 石料之间的内摩阻力大,碾压密实后, 能够形成较高的强度和较好的水稳性。砾石表面光滑, 和水泥的粘结能力差, 需要较高的水泥剂量稳定。如果在砾石中掺部分机制碎石或碎卵石, 能够提高基层的强度和水稳性,同时又能减少碎石用量, 降低成本, 具有良好的技术经济性。
2. 2. 3集料级配
按照规范规定, 基层集料的级配应是连续级配, 但是, 只要强度和施工工艺能够满足要求, 水泥稳定粒料的级配可以是间断级配。间断级配的优点是密度高强, 缺点是容易离析, 所以一般情况下应采用摊铺机施工, 尽量不采用平地机施工, 并应随机清理粗、细集料窝、带。无论是连续级配、间断级配, 要想获得较大的干密度, 首先要保证要有足够的细集料填充粗集料的空隙; 其次要保证细集料有较好的级配。细集料的级配不好, 不能采用。细集料中> 0. 075 mm 的微颗粒含有一定量时, 能够显著提高干密度。因为
2. 2. 4细集料的塑性指数
细集料中含有塑性的颗粒时, 基层的收缩大, 同时需要较高的水泥剂量稳定才能获得足够的强度和水稳性。塑性指数过大时, 遇水后易湿软, 水稳性差。可以添加部分石灰进行综合稳定,或添加部分没有塑性指数的细集料, 如石屑、砂等。
2. 2. 5集料的最大粒径
集料的最大粒径愈大, 拌和机、平地机和摊铺机等施工机械愈容易损坏, 混合料愈容易产生粗集料的离析现象, 铺筑层的平整度也愈难达到高的要求。但是在实际工作中, 一味地要求限制最大粒径, 是不经济的, 甚至有时根本没有足够的合格材料满足施工进度要求。从技术角度考虑, 采用部分大粒径集料, 能够提高干密度和强度, 并且, 严格控制现场施工质量, 也是能够获得理想的效果的。因此, 实际工作中, 允许将集料的最大粒径限制放宽至50 mm , 但应保证掺入的数量不宜过多, 并应采用连续级配。
2. 3水
采用普通自来水即可。
3配料选择
3. 1拟定方案
根据料源供应情况和原材料检验结果, 按照规范要求, 选取合适的材料, 拟定三种以上方案进行组成设计。方案越多, 挑选的余地越大, 并且可以进行技术经济比较, 以便选取最佳方案进行施工。
3. 2材料组成选取步骤
3. 2. 1掺配集料
如果一种集料不能满足要求, 必须用2～ 4 种集料掺配时, 可以按照图解法进行集料的比例计算, 但是集料种类不宜过多, 过多会由于某种集料供应不及时, 而影响施工进度。集料的颗粒组成范围可以按照规范采用。在不得已的情况下, 可以采用间断级配, 但必须保证有足够的细集料填充粗集料的空隙。粗细集料比例为粗集料: 细集料= (1- N ) : N。其中N 为粗集料的空隙率。
3. 2. 2选用合适的水泥剂量, 进行重型击实试验
根据规范的推荐值和其它参考资料选用合适的水泥剂量进行重型击实试验。集料级配愈小, 石料的强度愈好, 可以选用较小的水泥剂量, 相反应选取较大的水泥剂量。在没有经验时, 可适当将间距拉大, 进行试验。制试件时, 其它剂量混合料的最佳含水量和最大干密度用内插法确定。击实试验前应检查击实仪是否符合规范要求, 每次使用前应对仪器进行校核。
3. 2. 3根据击实试验结果制备试件
在规定条件下养生6 d, 饱水1 d 后进行无侧限抗压强度试验。试验时, 当试件压至破型时观察试件是否有一面已被压坏,而另一面仅出现横纹的现象。这种情况是偏心受压所致。试件出现横纹系被拉裂, 而不是压坏。这时应对仪器进行校正, 并且, 已破型的结果无效。
3. 2. 4延迟时间的试验
延迟时间是指从加水拌和至碾压结束的时间。试验内容为干密度和强度试验, 试验时, 延迟时间分别为0、1h、2h、3 h、4 h,至少应做2 h、4 h。将水泥加入闷好的料放置相应时间, 分别进行各项试验。根据无侧限抗压强度试验结果计算干密度和强度降低率。以标准最大干密度×98% 的干密度、标准强度×80% 的强度结果对应的延迟时间作为施工控制参数, 并拟定相应的施工方案。如果平地机施工不能缩短延迟时间, 应采用摊铺机施工或减少工作段长度、缩短施工时间等措施, 以保证延迟时间, 不超过要求。
3. 3配合比单价分析
根据材料配料设计, 分析单价, 并结合料源及施工工艺要求和技术要求, 计算成本单价, 选取比较经济且能满足技术要求的配合比组织施工。
4施工质量控制
4. 1压实度
试验室所测数据在一定程度上, 并不能起到控制施工的作用, 实际工作中应对击实试验结果进行验正和校核。试铺时, 先边后中, 先轻后重, 先慢后快, 并重叠1／2～ 1／3 轮迹的原则碾压方案, 在综合碾压八遍以上时, 测定干密度, 并用正在摊铺的混合料击实。根据实测干密度和击
实干密度综合确定最大干密度。一般来讲, 用重型压路机按照合理的碾压方案在最佳含水量状态下碾压, 压实度应在99%～ 100% 之间。
4. 2施工方案
当压实厚度≥20 cm 时宜分两层铺筑。下基层宜用平地机摊铺, 用以找补底基层或垫层的不平整和标高不合适的地方。上基层应用摊铺机施工, 摊铺机施工可以使水泥强度受工艺的影响降到最低程度。也可以用摊铺机铺筑碾压完毕后, 用平地机将表面仔细找补一遍即可。
5.结束语
总之，在今后的施工中，我们要不断学习和总结，这样才能更好地进行材料选择、配合比设计、控制施工质量，从而发挥水泥稳定粒料基层最优越的工程性能。
参考文献
公路路面基层施工技术规范（JTJ034-93）
关于水泥稳定粒料基层的简单探讨
作者：李伟聪
来源：《城市建设理论研究》2012年第33期
摘要：随着我国交通事业的不断发展，水泥稳定粒料基层被越来越广泛用于高速公路路面基层或底基层。笔者结合以往工程的实践经验，就水泥稳定粒料基层材料的组成、检验、配合比的比选以及施工质量的控制做简单探讨。
关键词：水泥稳定材料，检验，质量控制；
中图分类号：O213.1 文献标识码：A 文章编号：
1．引言：众所周知, 水泥稳定粒料基层材料最为关键的步骤是水泥稳定材料的选择,因为基层材料组成设计直接影响施工质量和生产成本。 本文借鉴从以往的工程实践经验, 探讨了水泥稳定粒料材料组成设计, 并就施工质量控制提出了一些方法。
2．原材料质量检验
2. 1水泥
水泥作为集合料的一种稳定剂,其质量对集料的质量是至关重要的,施工时选用终凝时间较长,标号较低的水泥。为使稳定土有足够的时间进行拌和、运输、摊铺、碾压以及保证其具有足够的强度,不应使用快凝水泥、早强水泥以及受潮变质水泥。水泥标号宜选用32.5或42.5水泥, 标号过高, 水泥剂量较小, 拌和料难免产生不均匀现象, 会导致局部松散。水泥剂量应控制在不超过6%。水泥品种宜选用普通水泥、硅酸盐水泥、矿渣水泥, 但应选用应初凝时间3h以上和终凝时间较长(宜在6h以上)的水泥, 以保证从拌和至碾压结束时,水泥未终凝。
2. 2集料
2. 2. 1粗集料的压碎值
粗集料的压碎值是反映石料强度的一个很重要的指标。高速公路、一级公路基层石料压碎值应≤30% , 主要考虑就地取材原则。但是在选材有较大余地时, 应该选取压碎值尽可能小的粗集料。粗集料的品种粗集料一般有机制碎石和天然砂砾石两种。碎石的表面粗糙, 颗粒有棱角, 和水泥的粘结能力好, 石料之间的内摩阻力大,碾压密实后, 能够形成较高的强度和较好的水稳性。砾石表面光滑, 和水泥的粘结能力差, 需要较高的水泥剂量稳定。如果在砾石中掺部分机制碎石或碎卵石, 能够提高基层的强度和水稳性,同时又能减少碎石用量, 降低成本, 具有良好的技术经济性。
2. 2. 3集料级配
按照规范规定, 基层集料的级配应是连续级配, 但是, 只要强度和施工工艺能够满足要求, 水泥稳定粒料的级配可以是间断级配。间断级配的优点是密度高强, 缺点是容易离析, 所以一般情况下应采用摊铺机施工, 尽量不采用平地机施工, 并应随机清理粗、细集料窝、带。无论是连续级配、间断级配, 要想获得较大的干密度, 首先要保证要有足够的细集料填充粗集料的空隙; 其次要保证细集料有较好的级配。细集料的级配不好, 不能采用。细集料中> 0. 075 mm 的微颗粒含有一定量时, 能够显著提高干密度。因为
2. 2. 4细集料的塑性指数
细集料中含有塑性的颗粒时, 基层的收缩大, 同时需要较高的水泥剂量稳定才能获得足够的强度和水稳性。塑性指数过大时, 遇水后易湿软, 水稳性差。可以添加部分石灰进行综合稳定,或添加部分没有塑性指数的细集料, 如石屑、砂等。
2. 2. 5集料的最大粒径
集料的最大粒径愈大, 拌和机、平地机和摊铺机等施工机械愈容易损坏, 混合料愈容易产生粗集料的离析现象, 铺筑层的平整度也愈难达到高的要求。但是在实际工作中, 一味地要求限制最大粒径, 是不经济的, 甚至有时根本没有足够的合格材料满足施工进度要求。从技术角度考虑, 采用部分大粒径集料, 能够提高干密度和强度, 并且, 严格控制现场施工质量, 也是能够获得理想的效果的。因此, 实际工作中, 允许将集料的最大粒径限制放宽至50 mm , 但应保证掺入的数量不宜过多, 并应采用连续级配。
2. 3水
采用普通自来水即可。
3配料选择
3. 1拟定方案
根据料源供应情况和原材料检验结果, 按照规范要求, 选取合适的材料, 拟定三种以上方案进行组成设计。方案越多, 挑选的余地越大, 并且可以进行技术经济比较, 以便选取最佳方案进行施工。
3. 2材料组成选取步骤
3. 2. 1掺配集料
如果一种集料不能满足要求, 必须用2～ 4 种集料掺配时, 可以按照图解法进行集料的比例计算, 但是集料种类不宜过多, 过多会由于某种集料供应不及时, 而影响施工进度。集料的颗粒组成范围可以按照规范采用。在不得已的情况下, 可以采用间断级配, 但必须保证有足够的细集料填充粗集料的空隙。粗细集料比例为粗集料: 细集料= (1- N ) : N。其中N 为粗集料的空隙率。
3. 2. 2选用合适的水泥剂量, 进行重型击实试验
根据规范的推荐值和其它参考资料选用合适的水泥剂量进行重型击实试验。集料级配愈小, 石料的强度愈好, 可以选用较小的水泥剂量, 相反应选取较大的水泥剂量。在没有经验时, 可适当将间距拉大, 进行试验。制试件时, 其它剂量混合料的最佳含水量和最大干密度用内插法确定。击实试验前应检查击实仪是否符合规范要求, 每次使用前应对仪器进行校核。
3. 2. 3根据击实试验结果制备试件
在规定条件下养生6 d, 饱水1 d 后进行无侧限抗压强度试验。试验时, 当试件压至破型时观察试件是否有一面已被压坏,而另一面仅出现横纹的现象。这种情况是偏心受压所致。试件出现横纹系被拉裂, 而不是压坏。这时应对仪器进行校正, 并且, 已破型的结果无效。
3. 2. 4延迟时间的试验
延迟时间是指从加水拌和至碾压结束的时间。试验内容为干密度和强度试验, 试验时, 延迟时间分别为0、1h、2h、3 h、4 h,至少应做2 h、4 h。将水泥加入闷好的料放置相应时间, 分别进行各项试验。根据无侧限抗压强度试验结果计算干密度和强度降低率。以标准最大干密度×98% 的干密度、标准强度×80% 的强度结果对应的延迟时间作为施工控制参数, 并拟定相应的施工方案。如果平地机施工不能缩短延迟时间, 应采用摊铺机施工或减少工作段长度、缩短施工时间等措施, 以保证延迟时间, 不超过要求。
3. 3配合比单价分析
根据材料配料设计, 分析单价, 并结合料源及施工工艺要求和技术要求, 计算成本单价, 选取比较经济且能满足技术要求的配合比组织施工。
4施工质量控制
4. 1压实度
试验室所测数据在一定程度上, 并不能起到控制施工的作用, 实际工作中应对击实试验结果进行验正和校核。试铺时, 先边后中, 先轻后重, 先慢后快, 并重叠1／2～ 1／3 轮迹的原则碾压方案, 在综合碾压八遍以上时, 测定干密度, 并用正在摊铺的混合料击实。根据实测干密度和击
实干密度综合确定最大干密度。一般来讲, 用重型压路机按照合理的碾压方案在最佳含水量状态下碾压, 压实度应在99%～ 100% 之间。
4. 2施工方案
当压实厚度≥20 cm 时宜分两层铺筑。下基层宜用平地机摊铺, 用以找补底基层或垫层的不平整和标高不合适的地方。上基层应用摊铺机施工, 摊铺机施工可以使水泥强度受工艺的影响降到最低程度。也可以用摊铺机铺筑碾压完毕后, 用平地机将表面仔细找补一遍即可。
5.结束语
总之，在今后的施工中，我们要不断学习和总结，这样才能更好地进行材料选择、配合比设计、控制施工质量，从而发挥水泥稳定粒料基层最优越的工程性能。
参考文献
公路路面基层施工技术规范（JTJ034-93）