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胶粉水泥稳定碎石施工质量控制

发表时间：2021/4/20 来源：《基层建设》2020年第33期作者：冯瑞雪

[导读] 摘要：随着我国城市化进程的加快，道路交通建设的发展也出现了高潮。

        天津五市政公路工程有限公司 300171
        摘要：随着我国城市化进程的加快，道路交通建设的发展也出现了高潮。在道路施工中，水泥稳定碎石的应用也越来越广泛，针对水泥稳定碎石基层抗变形能力不足和水稳定性较差的缺点，橡胶粉的加入可以在大大提高半刚性材料抗变形能力和水稳定性的同时，避免对水泥稳定碎石的强度造成较大的影响。本文结合道路工程施工质量控制方面内容的研究，对如何控制胶粉水泥稳定碎石的施工质量问题进行重点的论述。
        关键词：胶粉水泥稳定碎石；施工质量；控制
        随着我国国民经济和交通基础设施建设的迅猛发展，大批高等级公路和城市主干道相继建成通车。基于水泥稳定碎石混合料承载能力强、刚度大、板体性好、施工工艺简单易控以及良好的温湿稳定性等优点，绝大多数已建或在建工程均采用水泥稳定碎石基层沥青路面结构形式。在大量的应用过程中发现，尽管传统的水泥稳定碎石混合料作为沥青路面基层具有很多优点，但同时也存在着难以解决的问题，其中最突出的就是其开裂所引起的沥青路面的早期损害问题。而这种开裂现象，不仅使得沥青面层出现反射裂缝，同时也将使路表下渗雨水逐步渗入路基结构层且难以排出，直接导致路面承载能力大幅度降低，而且在行车荷载及温度环境的复杂作用下，裂缝会急剧扩展，从而成为水泥稳定碎石应用于路面基层的致命缺陷。
        针对上述问题，为充分利用水泥稳定碎石的优点，并尽可能减少其干缩及温缩现象造成的开裂问题，我国道路科技工作者希望通过采取一定的措施在保证水泥稳定碎石原有技术优点的基础上适当地降低材料刚度，提高材料柔性，以增加其抗变形能力，更好地适应环境温度和湿度的变化，减少或阻止其产生开裂，从而提高路面使用性能并延长寿命。
        废旧轮胎是由橡胶、炭黑、软化剂、硫化剂等多种材料组成的含交联结构的材料，主要化学成分为天然橡胶和丁苯橡胶，具有高弹性和高韧性的特点，有很强的弹性恢复能力，由其加工制成的橡胶粉具有天然橡胶的弹性和再交联特性，分子呈三维空间网络结构，富有弹性而不具有粘性和可塑性，在较大的温度范围内均能够维持较好的柔韧性。废旧汽车轮胎属于固体废弃物，资源丰富且价格低廉，从理论上来讲，将废胎胶粉应用于水泥稳定碎石材料，不仅能够有效利用废物、变废为宝、节约资源，减少黑色污染，而且能够充分发挥废胎胶粉和传统水泥稳定碎石各自的技术特性，减小水泥稳定碎石的收缩开裂性，显著改善其柔韧性和抗变形能力，从而提高路面使用性能及寿命。我公司承建的外环线路面二标右幅第二层基层施工中，即采用了胶粉水泥稳定碎石进行施工。
        1. 配合比设计
        1.1级配设计
        本工程采用的是连续级配。因需要在细集料内投放胶粉颗粒，因此所用集料分为五种规格：19～26.5mm 、9.5～19mm，4.75～9.5mm，2.36～4.75mm，0～2.36mm，代号分别为 1#、2#、3#、4#和5#料。五种料的比例（质量比）为 1#:2#:3#:4#:5#=16:38:13:8:25。集料合成级配。
        1.2胶粉颗粒参量设计
        掺入60目胶粉颗粒，掺入量控制在集料质量的1%，水泥剂量为4%。
        2. 施工准备
        2.1拌和楼
        施工采用外购商品水泥稳定碎石混合料。由于大部分水泥稳定碎石粒料拌合机均为四料仓，为配合胶粉水泥稳定碎石施工，因此需要对拌合机进行改造，增加一个进料仓，调整传送带的长度，满足生产要求。
        2.2摊铺机
        试验段基层施工宽度为22米，压实厚度18厘米，施工中选用一台中大DT1600型摊铺机（施工宽度16米）和一台徐工摊铺机（摊铺宽度6.5米）梯队作业。施工前对摊铺机的技术参数进行调整，确保基层摊铺厚度一致，完整无缝，平整度好（摊铺机螺旋布料器前挡板加设橡胶板以减少跌落高度造成的离析）。
        2.3运输车辆、装载机、洒水车
        数量应与拌和设备、摊铺设备、压路机相匹配，根据运距和摊铺能力配备10辆运输车。
        2.4压路机
        配备自重22t单钢轮振动压路机2台，26t单钢轮压路机1台和30t轮胎压路机3台，进场前对压路机均进行过磅称重，保证压路机的吨位满足要求。
        2.5胶粉专用添加设备
        要求装配高精度电子动态计量器，精确控制胶粉添加量，因胶粉颗粒小，因此投放在0-2.36档料仓中。

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        3. 下承层处理
        3.1胶粉水稳基层施工前，检查下承层施工质量（高程、中线偏位、宽度、横坡度、平整度、反射裂缝、压实度）。下承层应满足相应的质量指标，表面平整、坚实，具有合适的路拱，没有任何松散和软弱地点。松散、离析严重的路段，必须进行返工处理。
        3.2准备下承层。施工前应保证下承层表面洒水湿润。
        3.3测量放样
        （1）为保证水稳基层边部压实，施工时边部用高度采用钢模进行支挡，根据测量放样的位置，每10m打入一根钢钎，将钢模板摆设到位。
        （2）角撑采用加密形式，每75cm设置一道角撑（分层摊铺采用1.5m一道角撑），以确保重型压路机碾压过程中模板不倾斜，便于边部压实。
        （3）摊铺采用挂钢丝线法进行。测量员结合松铺系数给定两侧钢丝线和中间导梁高程。施工松铺系数为1.28，松铺厚度为23cm。
        4. 混合料的拌和
        （1）水泥稳定碎石混合料采用中心拌和厂（站）集中拌和。
        （2）拌和前，对拌和设备反复检试调整，使混合料符合级配要求，由于需要在0-2.36档料仓内投放胶粉颗粒，因此在正式施工前需要对设备进行再次调试。
        （3）混合料拌和要均匀，含水量要略大于最佳含水量1%左右，使混合料运到现场碾压时的含水量不小于最佳含水量。
        （4）拌和现场应随时监测拌和时的水泥剂量、含水量和各种集料的配比，发现异常要及时调整或停止生产，水泥剂量和含水量应按要求的频率检查并做好记录。
        （5）施工过程中应加强对拌和设备计量装置、检测仪器等设备的检查、维护，以便能及时发现设备出现的问题。对料仓过滤筛网应经常进行检查，发现堵塞和破损现象应及时清理和更换，以便更好地控制配合比。
        5. 混合料的运输
        （1）运料车每次使用前后必须清扫干净。从拌和机向运料车上装料时，车辆应前后移动，分三次装料，以减少混合料离析。运料车运输混合料应用苫布覆盖。
        （2）摊铺过程中运料车应在摊铺机前10cm～30cm处停住，空挡等候，由摊铺机推动前进开始缓缓卸料，避免撞击摊铺机。
        6. 摊铺
        （1）在摊铺机就位的断面预先放置垫块（比虚铺厚度高2cm），每台摊铺机放两处。摊铺机的熨平板缓慢下降。
        （2）开始阶段摊铺速度为1m/min，为了提高初始压实度，摊铺机振幅与频率调整为高频大振幅（振频22HZ，振幅为6mm）。
        7. 碾压
        （1）每台摊铺机后面，应紧跟轮胎压路机、振动压路机或双钢轮压路机进行碾压，一次碾压长度一般为50m～80m。碾压段落必须层次分明，设置明显的分界标志，有专人指挥。
        （2）碾压程序与工艺，由路边向路中、由低向高，先下部密实后上部密实、低速行驶碾压的原则，避免出现推移、起皮和漏压的现象。试验段碾压方案：首先，采用26吨单钢轮压路机静压去，弱振回1遍，再强震1遍；然后采用22吨压路机强震2遍；最后采用胶轮压路机碾压两遍，确保压实度达到要求。
        （3）压路机碾压时的速度，控制在第1～2遍为1.5～1.7km/h，以后各遍应为1.8～2.2km/h，且碾压时应重叠1/3轮宽。
        8. 结束语
        经检测压实度、7天无侧限抗压强度均满足设计要求。本工程对水泥稳定碎石上基层强度要求为不低于3.5MPA，根据取芯情况反映，添加胶粉后，7天无侧限抗压强度基本为不添加胶粉颗粒的80%，需要更加精细化的施工安排和后期养护。
        参考文献：
        [1] 沙庆林.高等级公路半刚性基层沥青路面,北京:人民交通出版社,1998.
        [2] 蒋应军.水泥稳定碎石收缩裂缝防治研究,西安:长安大学,2001.
        [3] 叶智刚,孔宪明,余剑英等.橡胶粉改性沥青的研究.武汉理工大学学报,2003,25(1):11-14.
        [4] 程源.废橡胶粉应用前瞻.合成橡胶工业,2001,24(2):65-66.