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集料级配和粉尘含量对水稳成型质量的影响

发表时间：2020/11/24 来源：《基层建设》2020年第22期作者：姜胡梁成瑜李先超王喻徐加明

[导读] 摘要：水稳生产中，集料的级配和粉尘含量是最重要的两个指标，为保证水稳成型质量，需要从级配和粉尘含量两个方面进行控制。

        中建八局西南公司成都 610041
        摘要：水稳生产中，集料的级配和粉尘含量是最重要的两个指标，为保证水稳成型质量，需要从级配和粉尘含量两个方面进行控制。本文通过分析集料级配和粉尘含量对水稳钻芯取样的影响，根据水稳钻芯取样完整性和结合情况，判断并提高水稳的成型质量。
        关键词：水稳集料级配粉尘含量水稳取芯
        Effects of aggregate gradation and dust content on water stabilized forming quality
        Jiang Hu Xianchao li YU Wang Jiaming Xu
        （China Southwest Construction Eighth Engineering Division.corp.ltd，chengdu，610051）
        ABSTRACT：In water stable production，the gradation of aggregates and dust content are the two most important indexes.In order to ensure the quality of water stable forming，two aspects of gradation and dust content should be controlled.In this paper，In this paper，the influences of aggregate gradation and dust content on water-stabilized core sampling are analyzed，and the forming quality of water-stabilized core sampling is judged and improved according to the integrity and combination of water-stabilized core sampling.
        Keywords：water stable aggregates；grading；dust content；water stable core
        0 引言
        随着基础设施领域的不断发展，沥青道路的应用也越加广泛，沥青加水稳的组合模式是其最常见的一种道路施工模式，而水稳层施工质量尤其难以控制。钻芯取样水稳层质量控制的重点，通过芯样可以测得水稳层厚度，判断水稳料结合情况，也可以检测水稳结合料的强度。而钻芯取样的结果往往不太理想，主要表现在芯样长度不足，芯样断裂，局部松散等方面。
        影响芯样完整性的因素很多，包括集料质量、水泥质量及掺量、拌和质量、碾压质量等，其中最难以控制，复杂多变的就是集料质量。通过研究集料质量变化对水稳钻芯取样的影响，可以在一定程度上改善水稳的成型质量，保证道路基层实体质量。
        1 工程概况
        天府机场航站区配套市政工程道路是进入天府机场航站楼的咽喉要塞，市政道路承担着机场大部分的货运任务，同时还兼顾着人流交通的重任。道路路面采用半刚性水稳基层和柔性沥青路面层相结合的方式，施工技术较为成熟，适用性和耐久性优越。受到施工成熟度和地材的影响，控制水稳成型质量被列为本工程的重点。通过取芯验证水稳基层成型质量，不断改进水稳成型方法，不断提高水稳成型质量，从而达到水稳基层施工质量优良的目标。
        2 水稳成型机理及施工参数
        水泥稳定碎石的作用机理是以集料作为骨料构成结构骨架，掺加一定数量的胶凝材料并形成足够的灰浆体积填充骨架的空隙，根据嵌挤原理，通过摊铺碾压使其达到密实状态，从而形成骨架密实结构，同时具有较高强度较好的抗渗和抗冻性能。
        基于水稳的特性分析，确定了水稳施工的三个主要控制点，分别为集料的质量、胶凝材料的用量及拌和、碾压质量。根据设计配合比[1]，可以得出基础集料掺配和水泥用量，同时可以得出理论最大干密度和最佳含水率，基本参数如下：

根据试验段，可以确定压实机具组合、碾压遍数、松铺系数等参数[2-5]，相关参数如下：

        在确保以上各项参数均正常的情况下，现场取芯发现不同的水稳段落出现了不同的压实效果，施工段落的取芯质量低于试验段。通过进一步分析原因，水泥剂量、生产方式和施工方式都没有明显变化，只有集料的质量发生了一定的变化，最终导致了水稳取芯质量的不同。集料产生变化的指标为两个方面：级配和粉尘含量。
        3 集料级配与成型质量的关系
        3.1 级配变化
        由于水泥稳定碎石的集料颗粒特性，集料级配在一定范围内波动，试验段使用的集料级配处于范围中值，施工段集料级配较试验段级配产生了一定的变化，具体级配数据如下：

        根据上表可以得出试验段集料级配居于各粒级范围中值，级配良好；施工段①集料粒径总体通过率小，粒径偏大；施工段②集料粒径总体通过率大，粒径偏小；施工段③集料中间粒径通过率小，两边粒径通过率大，出现轻微断档。
        3.2 取芯情况
        分别在集料级配不同的段落进行水稳取芯，分析各个级配的实际压实情况，现场取芯情况如下图所示：

        试验段                                   施工段①
        施工段②                                  施工段③
        试验段芯样非常完整，碾压密实，基本无气泡空洞，粒料分布均匀；施工段①芯样基本完整，底部松散，有部分空隙；施工段②芯样不完整，难以取出完整芯样，且芯样松散，粘聚力较差；施工段④芯样较完整，中部以下空隙较大，且芯样底部松散。
        3.3 相互关系
        通过对芯样的分析，再结合每一段落的级配，可以得出不同级配的芯样质量，从而推断其不同级配水稳的压实情况。试验段的集料级配良好，芯样完整，压实效果最佳；施工段①的集料粒径偏大，芯样基本完整，底部成型质量不佳；施工段②的集料粒径偏小，无法取出完整芯样，压实效果差，成型质量差；施工段③集料轻微断档，芯样较差，空隙率大，不利于压实成型。
        4 集料粉尘含量与成型质量的关系
        4.1 粉尘的作用机理
        集料的粉尘含量是指集料中粒径小于0.075mm的颗粒含量，粉尘又分为破碎石屑、黏土、细砂等，其中黏土质的粉尘液塑限较大，承载比较低，属于有害成分。集料中允许有一定的粉尘含量，其主要作用一是与胶凝材料一起形成粘结物质，二是作为灰浆填充集料微空隙。
        4.2 不同粉尘含量钻芯取样的结果
        根据试验段级配调整施工级配，确保施工集料级配基本一致，调整粉尘含量并对粉尘含量1%，3%和5%的施工段落分别进行钻芯取样，得到的取芯情况如下图所示：

        ⑤粉尘含量1%                             ⑥粉尘含量3%                             ⑦粉尘含量5%
        集料粉尘含量为1%时，芯样如图⑤所示，芯样较完整，有一定的空隙率，水稳料结合质量一般；集料粉尘含量为3%时，芯样如图⑥所示，芯样完整，表面光滑，水稳料结合质量良好；集料粉尘含量为5%时，芯样如图⑦所示，芯样较完整，水稳料结合质量差，表面粉尘较多。
        4.3 相互关系
        根据集料粉尘的作用机理和现场取芯的结果，一定量的粉尘含量有助于水稳成型，粉尘含量略低，水稳料会有一定的空隙率，影响水稳的透水性及整体承载力，粉尘含量略高则会出现样不够完整，水稳料结合质量差，水泥被严重消耗，整体承载力较低，粉尘含量3%时，取芯完整，水稳成型良好。
        5 结语
        集料的级配和粉尘含量都会对水稳成型效果产生较大的影响，为保证水稳的成型质量，需要对集料的级配和粉尘含量进行控制。集料粒径偏大或粉尘含量较低，水稳料会产生一定的空隙率，影响成型效果，集料粒径偏小或粉尘含量较高，水稳料结合质量较差，水泥胶结作用受到影响；集料断档则会产生较大空隙，压实质量和透水性收到影响。施工时应根据设计和试验段的结果，选取合适的级配，保证集料和胶凝材料形成骨架密实结构，同时应确保粉尘含量为某一适宜值，可以有效的促进水稳成型。
        参考文献：
        [1]刘树堂，刘时俊.骨架密实型水泥稳定碎石级配设计方法[J].华侨大学学报（自然科学版）.2020（5）：582-558.
        [2]林兆明.抗裂嵌挤型水稳碎石强度影响因素试验分析[J].建材与装饰.2020（13）：49-51.
        [3]侯伟辉.市政道路工程水稳层施工技术及质量控制措施研究[J].工程建设与设计.2020（8）：183-184.
        [4]李志军.公路路面的水稳施工工艺及质量控制[J].交通世界.2020（9）：40-41.
        [5]柳青.市政道路工程路面水稳层施工技术探析[J].四川水泥.2020（3）：46.