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低温地区水泥稳定粒料基层裂缝控制研究

发表时间：2020/9/23 来源：《基层建设》2020年第17期作者：王家玉姚斐张鹏飞

[导读] 摘要：随着交通行业快速发展，高速公路路面施工质量标准要求较高，为了减少北方低温地区水泥稳定粒料基层裂缝发生，苏化乌市项目通过优化配合比设计，打造品质工程。

        中交一公局集团有限公司北京 100000
        摘要：随着交通行业快速发展，高速公路路面施工质量标准要求较高，为了减少北方低温地区水泥稳定粒料基层裂缝发生，苏化乌市项目通过优化配合比设计，打造品质工程。
        关键词：配合比设计；拌和摊铺工艺；裂缝控制
        1引言
        中交一公局苏化乌市项目位于内蒙古自治区化德县，项目区处于蒙古高气压控制下，具有典型的大陆性气候特点，气候属典型的温热干旱、半干旱大陆性气候，气候干燥少雨风大，年最低气温—35.2°C。主线全长36.926km；采用高速公路建设标准，化德东连接线全长7.73km。采用一级路建设标准，基层设计127.9万㎡，底基层设计124.7万㎡，苏化乌市项目被交通运输部选为品质工程班组规范化管理试点项目，路面施工加强过程控制，从而提高成品质量，延长路面使用年限。
        2配合比设计
        2.1原材料
        试验路段所用水泥为宣化金隅有限公司生产的 P•S•A 32.5 水泥，粗、细集料为化德县齐心沟生产，依据要求进行了集料的指标试验。
        2.2水泥稳定碎石混合料级配要求
        本次水泥稳定碎石混合料级配范围采用施工指导意见中C-B-2级配,见下表。

        2.3级配设计
        （1）混合料组成设计时，主要控制9.5mm、4.75mm、0.075mm的参配比例。
        （2）为了防止基层大面积裂缝产生，必须做到三个限制：
        在满足强度的基础上，限制水泥用量；
        在满足强度的基础上减少含泥量，限制细集料、粉料掺配比例；
        根据施工气候条件限制含水量。
        （3）在规范及设计水泥剂量范围内，强度如不满足设计要求，应采取调整配合比设计和更换碎石原材，不得随意提高水泥剂量的方式。
        依据“基层施工技术细则”对公称最大粒径 31.5mm 水泥稳定碎石备料规格的要求，本次设计选用 1#样品（G2）、2#样品（G8）、3#样品（G11）、4#样品（XG1）及细集料（XG2）进行掺配，根据集料的筛分结果初选四种级配（级配 1、级配 2、级配 3、级配 4）。各级配曲线见图 2-1。

        2.4击实试验
        依据“技术细则”及设计经验，将各种集料筛分成单一粒径的规格逐档配料，水泥用量分别按 0.04、0.045、0.05、0.055、0.06五种不同比例设计混合料配合比，并制备无侧限抗压强度试件，采用重型击实法确定各组水稳试件的最佳含水量和最大干密度。
        2.5强度试验
        根据试验确定的最佳含水量和最大干密度，采用静压成型无侧限抗压强度试件。成型试件在20℃±2℃，相对湿度≥95%的条件下养护6天，浸水1天后取出试件，进行无侧限抗压强度检测，检测结果见下表

        由上表可以看出，级配1和级配4在水泥剂量选用4.5%时，强度代表值满足“施工图设计”的要求，结合以往施工实际应用经验，本次选择级配1为项目基层施工设计级配。
        3拌和摊铺施工工艺
        3.1混合料拌和
        拌和站配套设施都要求安装高精度电子动态计量器，且必须经有资质的计量部门进行计量标定后方可投入使用。
        加水系统必须配置流量计或涡轮流量传感器，控制精度高，响应时间快。在现场摊铺水泥稳定碎石混合料之前，拌和站安排专人必须先调试所用的设备，确保混合料的级配组成和含水量均满足现场施工要求。
        高温摊铺时，根据气温变化情况适当调整含水量，在拌和厂取料，每1h测定一次混合料含水率，每2h滴定一次水泥剂量，并做好检测记录。
        拌和机必须使用新旧程度八成新以上，设备先进程度满足业主要求，混合料装车应前、后、中分三次装料，减少混合料离析现象。
        3.2混合料的运输
         混合料采用自卸车进行运输，根据运距远近、现场摊铺能力，灵活配备50t自卸运输汽车数量，形成不间断的供料车流，为便于管理，车辆统一编号。考虑到车辆检修等特殊情况实际配备车辆。
        混合料运输过程应用篷布将箱体覆盖严密，减少水分损失。直到准备卸料时方可打开篷布，如运输车辆中途出现故障，必须立即以最短时间排除。混合料从装车到运输至摊铺现场，时间不大于1小时，出料大于2h未摊铺应作为废料处置。
        3.3混合料的摊铺
        混合料摊铺应保证标高符合设计要求，碾压成型后每层的厚度不宜小于设计厚度
        1、摊铺前的准备工作
        （1）施工必须是在验收下承层合格的基础上进行。
        （1）对路基验收的项目：弯沉、压实度、中线偏位、高程、横坡、宽度、平整度应满足规范要求；
        （2）钢模板不少于400m,钢模板支撑宜用三角架固定，铝合金导梁及支架，钢钎、钢丝绳、紧线器、线绳等满足施工要求。
        （3）平口铁锹、洋镐、平耙、扫帚、白灰、小推车等辅助工具满足施工要求。
        （4）施工队内部人员分工要细致，责任要明确。
        （5）钢丝长度要求不得超过150m，每10m设置一钢丝支架，拉紧确保10米内没有垂度，摊铺前检查钢钎钉得是否牢固、钢丝的标高是否满足设计要求，钢丝线按照测点位置的标高绑牢，如有异常，及时与现场技术员联系。
        （6）根据路面的设计宽度，设计拼装两台摊铺机的摊铺宽度。每日施工前驾驶员提前排查机械故障情况，确保施工运行正常。
        （7）根据现场松铺系数，严格控制底基层、基层厚度和设计高程，保证路拱横坡满足设计及规范要求。
        3.4混合料的碾压及养生
        初压采用22t以上的钢轮压路机，先强振后弱振压实工艺，先压实底部混合料，一次碾压长度宜30～40m左右。碾压应做好段落划分，安装施工方案摆放初压、复压、终压指示标志牌。
        采用22单钢轮压路机初压时，先稳压1-2遍。复压应采用22吨以上的单钢轮振动压路机，碾压速度应为2.2～2.5km/h，碾压遍数不小于7遍。建议振碾组合方式：弱振1遍、强振4遍、弱振1遍、静压1遍。终压采用钢轮压路机，碾压至无明显轮迹为止。初压、复压和终压作业应密切衔接配合、中间不得停顿、拖延，尽量缩短碾压作业时间。如有局部晒干和风干迹象，应及时喷水雾进行补水。
        （8）使用振动压路机时应先起步后再开振动，停止时应先关闭振动再停机。在第一遍初步稳压时，倒车后应原路返回。养生采用一布一膜+布袋压顶节水养护工艺。覆盖2h后再用洒水车洒水；确保在7d内应保持基层处于湿润状态，养生期宜延长至上层结构开始施工前2d,定期洒水。养生结束后，应将覆盖物清除干净。
        养生期间，应采取硬隔离措施封闭交通，严禁养生外一切车辆通行。洒水车行驶速度应控制。行驶过快，容易造成养生路段覆盖材料的损坏。
        5、养生7d后，施工需要通行重型车辆时，应专人指挥，按规定车道行驶，行驶速度应小于30Km/h。以保护基层（底基层）骨料不受破坏。
        3.5裂缝控制
        通过优化混合料配合比、优化现场施工工艺，经现场实地调查统计，裂缝密度及数量明显下降。详见下表

        4经济效益
        水稳粒料类基层、底基层通过进行优化配合比设计和施工工艺研究控制，其裂缝密度小，可节约由此带来的裂缝处治费用和后期路面反射裂缝的养护费用，水泥剂量降低近1%左右，摊铺过程省去人工处理离析费用，按12个月工期计算，可节约人员成本约40万元。
        5社会效益
        通过不断优化配合比不断优化施工工艺，确定了混合料的最佳含水量和最大干密。通过实体工程验证，对其效果进行分析，有效减少了水泥稳定粒料半刚性基层、裂缝频度及几率，提高了水泥稳定粒料基层施工质量保证结构耐久性，提高了高速公路使用寿命。
        6结论
        通过低温地区水泥稳定粒料基层抗裂控制研究，大大鼓舞了员工的士气，路面施工质量得到大幅提升。
        参考文献
        [1]公路路面基层施工技术细则.