1、水泥穩(wěn)定碎石作用原理
水泥穩(wěn)定碎石是以級(jí)配碎石作骨料,采用一定數(shù)量的膠凝
材料和足夠的灰漿體積填充骨料的空隙,按嵌擠原理攤鋪壓實(shí)。其壓實(shí)度接近于密實(shí)度,強(qiáng)度主要靠碎石間的嵌擠鎖結(jié)原理,同時(shí)有足夠的灰漿體積來(lái)填充骨料的空隙。它的初期強(qiáng)度高,并且強(qiáng)度隨齡期而增加很快結(jié)成板體,因而具有較高的強(qiáng)度,抗?jié)B度和抗凍性較好。水穩(wěn)水泥用量一般為混合料3%~7%,7天的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度可達(dá)1.5~4.0%MPa,較其他路基材料高。水穩(wěn)成活后遇雨不泥濘,表面堅(jiān)實(shí),是高級(jí)路面的理想基層材料。
根據(jù)交通部《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》規(guī)定,水穩(wěn)中含有水泥等膠凝材料因而要求整個(gè)施工過(guò)程要在水泥終凝前完成,并且一次達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),否則不易修整。因而施工中要求加強(qiáng)施工組織設(shè)計(jì)和計(jì)劃管理,增加現(xiàn)場(chǎng)施工人員的緊迫感和責(zé)任感,加快施工進(jìn)度,加大機(jī)械化施工程度,提高機(jī)械效率。水穩(wěn)的施工方法也符合現(xiàn)代化大規(guī)模機(jī)械化發(fā)展的方向。因而水穩(wěn)在市政工程中的應(yīng)用會(huì)得到很快推廣。
2、材料要求
水穩(wěn)材料主要由粒料和灰漿體積組成。粒料為級(jí)配碎石,灰漿體積包括水和膠凝材料,膠凝材料由水泥和混合材料組成。
2.1水泥
根據(jù)基層施工技術(shù)規(guī)范,普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥和火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥均可做結(jié)合料,但應(yīng)選用終凝時(shí)間較長(zhǎng)(宜在6H以上,為了根據(jù)實(shí)際情況調(diào)節(jié)初凝、終凝時(shí)間,可以摻入0.5%~2%的緩凝劑)的水泥??煊菜?、早強(qiáng)水泥以及已受潮變質(zhì)的水泥不應(yīng)使用。不得采用標(biāo)號(hào)較低(為325)的水泥。水泥品質(zhì)必須滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。
2.2混合材料
混合材料分活性和非活性兩大類?;钚圆牧鲜侵阜勖夯业任镔|(zhì),可與水泥中析出的氧化鈣作用。非活性材料是指不具有活性或活性甚低的人工或天然的礦物材料,對(duì)這類材料的品質(zhì)要求是材料的細(xì)度和不含有害的成分。
2.3集料
應(yīng)用人工集配碎石,可在沿線附近選購(gòu)符合規(guī)范要求的石料,用做非機(jī)動(dòng)車(chē)道時(shí)集料的最大粒徑不應(yīng)超過(guò)37.5mm,顆粒組成范圍,用表2中1號(hào)級(jí)配,用做機(jī)動(dòng)車(chē)道時(shí),集料的最大粒徑不應(yīng)超過(guò)31.5mm,顆粒組成應(yīng)在表2所列2號(hào)級(jí)配范圍內(nèi)。
2.4水
通常適合于飲用的水,均可拌制和養(yǎng)護(hù)水穩(wěn)。如對(duì)水質(zhì)有疑問(wèn),要確定水中是否有對(duì)水泥強(qiáng)度發(fā)展有重大影響的物質(zhì)時(shí),需要進(jìn)行試驗(yàn)。從水源中取水制成的水泥砂漿的抗壓強(qiáng)度與蒸餾水制成的水泥砂漿抗壓強(qiáng)度比,低于90%者,此種水不一用于水穩(wěn)施工。
3、水穩(wěn)混合料組成設(shè)計(jì)
采用水泥、粉煤灰、穩(wěn)定碎石、砂、石屑等筑路材料作為水泥穩(wěn)定碎石基層。
首先,實(shí)驗(yàn)室通過(guò)經(jīng)過(guò)一定數(shù)量的原材料試驗(yàn),進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)、擊實(shí)實(shí)驗(yàn),確定最大干密度和最佳含水量。然后以此配比制成試件,試件在規(guī)定溫度條件下保濕養(yǎng)護(hù)6天,浸水1天后,進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)。
如下圖為水泥4%、粉煤灰10%、級(jí)配碎石86%的重型擊實(shí)試驗(yàn)報(bào)告。
原設(shè)計(jì)推薦配合比:水泥:碎石集料=5:95,后設(shè)計(jì)改為:水泥:粉煤灰:級(jí)配碎石=4:10:86,經(jīng)實(shí)驗(yàn)得知:
⑴經(jīng)過(guò)對(duì)集料為碎石、水泥和集料為粉煤灰、碎石、水泥的兩種配比試驗(yàn),結(jié)果發(fā)現(xiàn)摻加粉煤灰的水泥穩(wěn)定混合料不僅其和易性較好,而且試塊容易成型,成型后的試塊外觀較好,7天平均強(qiáng)度也較高。
?、撇煌浔然彝猎嚰?,7天無(wú)惻限抗壓強(qiáng)度在1.0MPa左右;而不同配比水穩(wěn)試件7天無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度在4~7MPa之間(采用325號(hào)普通水泥,水泥摻量4%~6%)
⑶不同配比灰土試件經(jīng)幾次凍融循環(huán)后,抗壓強(qiáng)度幾乎沒(méi)有;而摻有水泥和粉煤灰的不同配比的水穩(wěn)試件,經(jīng)10次凍融循環(huán)后,仍可測(cè)得一定的強(qiáng)度。
通過(guò)對(duì)灰土基層和水穩(wěn)基層路面彎沉試驗(yàn)測(cè)得:
路面結(jié)構(gòu)層:15cm厚12%灰土,15cm厚12%灰土中摻加30%碎石,13CM厚瀝青
混凝土面層,測(cè)得路面彎趁值1.57mm。路面結(jié)構(gòu)層為:15cm厚12%灰土、15cm厚水穩(wěn),7cm厚瀝青混凝土面層,路面彎沉值為0.5~1.0mm,彎沉值明顯降低。
通過(guò)觀測(cè)、分析不同配比的灰土基層板體性較差,干縮、溫縮系數(shù)大,這樣的基層表層受水浸泡后強(qiáng)度降低,在行車(chē)荷載反復(fù)作用下,容易被面層材料啃噬成粉末狀,極易被滲進(jìn)的水混合成泥漿流走,逐漸使面層脫空,造成油面沉陷、龜裂、脫落,這就是瀝青路面病害產(chǎn)生的主要原因。而由水泥、粉煤灰、碎石、砂、石屑等組成的水穩(wěn)基層,具有強(qiáng)度高、面層薄、板體性、水穩(wěn)定性、抗凍性好等特性,正好彌補(bǔ)了灰土基層的缺陷,從而大大提高瀝青混凝土道路的使用壽命。
4、水穩(wěn)施工方法簡(jiǎn)介
施工過(guò)程應(yīng)注意的問(wèn)題:
(1)首先對(duì)底基層進(jìn)行檢驗(yàn),復(fù)核控制樁高程。
?。?)水穩(wěn)攤鋪前底基層清掃干凈,并適量灑水保持濕潤(rùn)。
?。?)攪拌。廠辦設(shè)備使用前應(yīng)先調(diào)試所用廠拌設(shè)備、各計(jì)量系統(tǒng),使所拌混合物含水量、骨料級(jí)配、水泥含量均符合配比要求,使機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)正常,拌和機(jī)出料量與所用攤鋪生產(chǎn)能力一致起來(lái)。
?。?)攤鋪、碾壓時(shí),攤鋪系數(shù)1.3~1.5之間,施工中必須貫徹“寧高勿低、寧刮勿補(bǔ)”的原則,全部施工工程力爭(zhēng)在水泥終凝時(shí)間前完成。碾壓完畢立即做密實(shí)度試驗(yàn),若試驗(yàn)結(jié)果達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)重新進(jìn)行碾壓。
?。?)一般情況下水穩(wěn)作業(yè)完成24小時(shí)后才可以砌沿石。其與砌沿石的時(shí)間間隔也不宜太久,否則混合料形成板體后,板體堅(jiān)硬,增加施工難度,敲鑿板體也極易破壞板體整體性。
(6)養(yǎng)生時(shí)間不少于7天,這期間禁止車(chē)輛通行,每日灑水車(chē)灑水養(yǎng)護(hù)2~4遍,保持濕潤(rùn)。
5、質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)
城市道路尚沒(méi)有水穩(wěn)基層的質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范,城市主干道的質(zhì)檢標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)由市政行政主管部門(mén)、市政質(zhì)檢站商定如下:
壓實(shí)度:最佳密實(shí)度的98%
平整度:3m直尺檢查不超過(guò)10mm每40m一個(gè)斷面
終斷高程:(mm)+5,-10每20m一個(gè)斷面
寬度:不小于設(shè)計(jì)值每20m一個(gè)斷面
厚度:+0,-10
橫坡(%):±0.3
強(qiáng)度(MPA):3.0~4.0
水穩(wěn)表面平整密實(shí)、無(wú)坑洼,施工接茬平整、穩(wěn)定。
6、水穩(wěn)幾個(gè)問(wèn)題的分析
6.1加強(qiáng)施工管理,加大機(jī)械化施工程度
由于水穩(wěn)施工要求時(shí)間緊迫,同時(shí)要求一次達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),否則形成板體不易修整。所以必須加強(qiáng)施工管理,加大機(jī)械化施工程度,形成大規(guī)模、標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)方式,才易滿足水穩(wěn)的施工要求。
6.2摻加粉煤灰的水穩(wěn)易于施工后期強(qiáng)度高
從已采用的兩種配合比(一種含粉煤灰,一種不含)集料的使用情況來(lái)看,摻加粉煤灰的效果較好。這是因?yàn)橹患由暗幕旌狭闲杷枯^大,干縮也大,在夏天高溫干旱條件下施工極易出現(xiàn)裂縫,另外在振動(dòng)式
壓路機(jī)碾壓過(guò)程中極易翻漿,不利壓路機(jī)作業(yè)。而粉煤灰混合料對(duì)改善其和易性,降低水化熱溫升均有顯著效果。摻加粉煤灰,可提高水穩(wěn)的后期強(qiáng)度,粉煤灰的活性及球形顆粒表面光滑,在水穩(wěn)中可減少骨料之間摩阻力,相應(yīng)減少拌合物用水量,可改善水穩(wěn)的和易性。粉煤灰使水穩(wěn)產(chǎn)生強(qiáng)度的同時(shí)也發(fā)生一部分熱量,但為數(shù)甚微,從而起到減少溫度裂縫的作用。另外,在水穩(wěn)中摻加一定數(shù)量的粉煤灰也可抑制堿骨料反應(yīng)。摻加粉煤做路基,既處理了電廠排泄的廢棄物,節(jié)約了土地資源,減少了對(duì)環(huán)境的污染,又降低了工程造價(jià),不失為一種利國(guó)利民的良策
6.3水泥用量用水量的控制
在拌和水穩(wěn)時(shí)水泥用量一定要控制準(zhǔn)確,用量太少減少膠凝作用,用量太大加大水化熱反應(yīng)溫度,極易形成裂縫,另外在振動(dòng)式壓路機(jī)振動(dòng)時(shí),極易形成一層水泥漿覆蓋在水穩(wěn)表面,阻止水穩(wěn)水化熱的揮發(fā),不利于壓路機(jī)作業(yè)。