水泥稳定碎石基层质量控制要点及控制措施.doc

水泥稳定碎石基层质量控制要点及控制措施 【摘要】本文从原材料质量、混合料质量、碾压工艺、外观质量、施工延迟时间等方面入手，提出水泥稳定碎石施工控制要点及控制措施，为提高水泥稳定碎石基层质量提供切实可行的施工方法。【关键词】水泥稳定碎石质量 控制要点 控制措施 路面基层是路面结构的主要承重层。由于水泥稳定碎石混合料与二灰碎石混合料相比：具有早期强度高、施工过程控制明确、施工周期短、试验检测方便等优点，近几年已在高速公路及一级公路基层施工中得以应用。但水泥稳定碎石混合料作为路面基层填料的起步较晚、应用地区不多，至今尚无成熟经验可以借鉴，所以我们在施工中对关键工序进行分析、总结很有必要。本文以泰州市沿江高等级公路路面工程施工中对水泥稳定碎石基层的认识和体会，提出原材料质量、混合料质量、碾压工艺、外观质量、施工延迟时间是水泥稳定碎石基层质量的控制要点，并明确在施工中相应的控制措施，与同行探讨。1 工程概况 泰州市沿江高等级公路起自沿江开发高等级公路扬州段高港大桥衔接处，向东经高港区，接泰兴泰常公路，经过靖江市，终点与沿江开发高等级公路南通段相接，路线全长94.65 Km。Y-5、Y-6两个标段全长19.83 Km。合同段基层设计为3040cm水泥稳定碎石，分两层施工，每层厚度为 1520cm，总量约为35万吨。泰州沿江项目水泥稳定碎石层施工中，围绕质量控制要点，我们采取了科学、有效的措施，很好地消除了水稳基层质量通病。通过对原材料、混合料质量控制，碾压工艺优化、外观质量提高以及施工延迟时间的缩短，在路面基层施工中收到了明显的效果，在全线作为样板路段。2 原材料控制要点及控制措施 2.1 水泥 泰州沿江项目水泥采用江苏磊达股份有限公司生产的32.5级普通硅酸盐缓凝水泥，初凝时间大于3h15min，终凝时间大于5h10min，其它指标满足规范要求。在缓凝水泥质量控制要点中，首先是初凝结时间，必须大于3h，确保施工延迟时间（从混合料加水拌和到现场碾压结束所需的时间）不大于水泥初凝时间。若因初凝时间较短，在施工中必须通过缩短施工延迟时间来满足以上要求；其次是水泥胶砂强度，个别厂家因生产技术不过关，虽然凝结时间满足了要求，但强度较低（因缓凝剂加入造成水泥强度下降所致）。而且水泥强度的变化应作为混合料水泥剂量调整的主要依据。最后应注意散装水泥使用时的温度，不得高于500C，否则将造成混合料水化热加快、水份散失加速，混合料含水量降低，基层压实度和强度下降。因此，我们在进行水泥厂家选择和水泥使用过程中除按国标准验收外，应重点控制以上项目的检测。2.2 碎石 泰州沿江项目碎石使用江苏船山股份有限公司生产的石灰岩，混合料由四种规格料掺配而成：1料（1631.5mm）、2料（4.7516mm）、3料（2.364.75mm）、4料（2.36mm）。14料表观密度分别为： 2.716g/cm3、2.707 g/cm3、2.704 g/cm3、2.658 g/cm3；13料吸水率分别为：0.3%、0.4%、0.6%。其它指标满足规范要求。碎石质量控制要点是：一是材质的坚固性（压碎值指标）与颗粒形状（针片状含量）满足要求。二是材质的稳定性（因规格料的密度与吸水率变化，混合料的最大干密度、最佳含水量也将发生改变）。三是规格料级配的稳定。14料分界点粒径的通过率与混合料配比设计中原材料相应点的通过率的误差应控制在10%以内（以保证混合料级配稳定）。四是4料质量，4料必须采用与粗集料相同的石料粉碎而成，严禁使用风化石和软石等材料加工，呈乳白色、黄色、粉红色等。控制措施是：固定矿场并定期进行生产过程检测，保证各规格料材质及级配稳定，定期对矿场筛孔进行检查，出现筛孔破损或筛片安装变形应及时进行修正；不得已更改矿场，必须重新进行混合料配比试验；严格石料出矿场质量及验收质量控制；加强4料粉尘及砂当量试验，杜绝以次充好现象发生。3 混合料控制要点及控制措施 混合料质量控制要点是：级配、含水量、水泥含量、粉尘含量及拌和楼计量系统的准确性。表1为泰州沿江项目基层水泥稳定碎石混合料的实测指标，图1 为混合料级配对比图，供参考。表1 混合料技术指标统计表 级 配 通 过 率 （%）设 计含水量 设 计灰剂量 筛孔（mm）26.519.09.54.752.360.60.075规范上限100.89.067.049.035.022.07.04.6%4.5%规范下限90.072.047.029.017.08.00.0规范中值95.080.557.039.026.015.03.5设计级配98.082.955.640.728.213.04.1实测均值96.080.455.839.927.113.54.84.5%4.6%备 注最大干密度为2.358/cm3,级配均值样本数为84个、含水量均值样本数为168个、灰剂量均值样本数为128个。3.1 混合料级配3.1.1控制要点主要控制混合料级配与设计级配关键筛孔通过率允许偏差范围，即26.5mm、4.75 mm 、2.36 mm 、0.075 mm通过率的允许偏差范围，建议值依次为：6%、6%、5%、2%，同时严格控制混合料级配的稳定性。3.1.2控制措施 1进场前后原材料级配控制：进场前严格按规格料要求进行级配检验，超出要求范围的料严禁进场，进场后（使用前）对料仓内原材料取样进行筛分试验，若级配变化较大（与设计配比中原材料筛分结果相比，通过率差值大于5%时）应及时根据筛分结果进行生产配比调整，确保混合料的合成级配尽量与设计级配相近似；2原材料装卸及使用过程中出现的级配离析处理：用挖机在料仓里打堆时进行均匀；使用过程中出现的离析在每天开机前用装载机或挖机进行均匀。3混合料生产过程中级配微调：每天开机后按频率取样进行筛分试验，一般进行白料筛分，以此作为拌和楼的生产级配调整的依据。4前场摊铺过程中目测出现离析现象（局部级配变化）：必须先分析原因，若装卸或摊铺过程造成的级配离析，及时进行装卸方式调整或摊铺机设定参数的调节；是混合料本身出现的离析，及时进行拌和楼配比的调整，并取样进行验证。5混合料检测或目测出现级配不稳定现象（在允许偏差范围内），必须进行配比的优化，确保混合料级配的稳定。3.2混合料含水量 3.2.1控制范围混合料碾压前含水量控制范围建议在：Wopt1.0Wopt1.0内（Wopt为混合料最佳含水量）。3.2.2控制措施1.每天开机前进行原材料含水量测定，出据生产配比单，作为拌和楼初始配合比设定值。2.开机后及时取样，测定混合料的含水量（酒精燃烧法或炒干法），进行含水量调试。3.前场摊铺过程中测试（或目测后）出现含水量偏差现象，应及时进行调整。4.施工过程中因气温或运距发生变化应及时进行调整，调整值通过实测含水量运输过程中损失大小确定。水稳混合料含水量变化对其施工质量影响大且敏感性强，碾压时含水量偏低（小于Wopt1.0，对表1混合料而言，试验表明，若混合料含水量小于3.5%），混合料因起润滑、粘接作用的水泥浆缺乏，和易性变差，碾压困难，压实度偏低，且在基层表面易出现松散现象，芯样出现不完整现象；碾压时含水量偏高（大于Wopt1.0，对表1混合料而言，试验表明，若混合料含水量大于5.5%），施工较易进行，但基层成型后表层产生裂缝的机率增大。所以严格控制水稳混合料的含水量，对提高水稳基层整体质量至关重要。3.3 混合料粉尘含水量、水泥剂量控制 3.3.1 控制范围粉尘含量控制范围建议为：46%；水泥剂量控制范围建议为：设计值0.5%，宜控制在5%内，严禁大于5.5%。3.3.2 控制措施首先要控制原材料的粉尘含量，并根据施工配比估算混合料粉尘含量在要求范围内。其次是在生产过程中通过混合料筛分结果进行检测控制。含量偏高对施工操作有利，但易出现压实度达不到要求，更为主要的是产生基层裂缝，所以必须严格控制上限，但粉尘含量偏低会造成混合料和易性下降，增加施工难度，并对基层强度有一定影响，所以建议控制在46%；水泥剂量控制要以取样检测与总量控制相结合。生产过程中通过随机采样测定混合料水泥剂量，作为拌和楼水泥用量设定值调整的依据，以控制水泥剂量大小与均匀性，每天施工结束后进行实际水泥用量与设计用量比算，控制水泥总量。混合料水泥剂量的控制也应根据水泥强度、试件无侧限抗压强度、基层芯样情况进行优化，在确保混合料强度前提下控制水泥用量。3.4 拌和楼计量系统的精确性拌和楼计量系统的准确性是确保混合料各项性能指标得以实现的重要条件。 3.4.1控制范围 建议拌和楼各种石料计量的动态称重误差控制在5%之内，水泥及水动态称重误差控制在3%之内。3.4.2控制措施首先在使用前进行标定，检验其计量的精确程度，精确性不能满足要求必须进行调试或维修。其次是使用过程中的定期鉴定，使用一定时间（建议一个月内）或间歇时间超过两周情况下进行一次自检。再次是混合料性能指标超出规定范围且对计量系统有怀疑时，应对其进行重新检定。4 碾压工艺的控制要点及控制措施4.1 碾压工艺试验正式施工前必须进行试铺段试验，找出可行、可靠、经济的机械组合方式，并在施工中加以验证。表2是泰州市沿江高等级公路水稳基层试铺段碾压组合方式与压实度关系统计表（各种组合方式在正式施工中已得到验证）。表2 组合方式与压实度关系 组合方式双钢轮平板压路机强振压路机三 轮胶 轮压实度代表值1JY -1JY-1QZ-2-JY-297.7%2JY-1JY-1QZ-3-JY-298.4%3JY-1JY-1QZ-1QZ-2-JY-298.2%4JY-1JY-1RZ-1 QZ-1-JY-297.4%5JY-1JY-1QZ-2JY-1JY-299.9%6JY-1JY-1QZ-2JY-1JY-2100.2%碾压速度1.51.71.51.71.82.21.51.71.51.7单位：Km/h说 明混合料最大干密度、最佳含水量分别为：2.358 g/cm3、4.6% 、要求压实度98%。注：表中符号含义，BW202AHD-2-双钢轮压路机、YZ18J-3-平板压路机、YZ20-强振压路机、YZ18/21-三轮压路机、LRS261-胶轮压路机；JY-静压、QZ-强振、RZ-弱振；1、2、3分别代表碾压一、二、三遍；代表碾压顺序。4.2组合方式与压实度关系分析4.2.1组合方式1、2、3、4压实度偏低，无法确保正式施工时压实度要求；组合方式5、6压实度适宜，既满足要求又有一定的富余系数。4.2.2组合方式1、2、4说明：水泥稳定碎石强振1遍压实度较低，而强振3遍与强振2遍压实度变化不明显（略有增加），说明选择2遍强振是适宜的，采用3遍强振是不经济的。4.2.3由组合方式1、5、6可见：增加三轮YZ18/21一遍稳压可使压实度提高23个百分点，且三轮稳压比YZ18J-3-平板稳压效果好（组合方式3），说明水泥稳定碎石无机结合料进行重型稳压后效果明显。4.2.4组合方式5、6两种碾压都满足施工要求，说明在强振前后采用三轮进行稳压效果较好，但考虑到水泥混合料碾压的平整度与及时性要求，故将三轮静压放在YZ20强振之后。因此在正式时选用的碾压工艺为：双钢轮静压1遍平板静压1遍YZ20强振2遍三轮静压1遍胶轮静压12遍。4.3 碾压工艺控制措施4.3.1碾压过程必须有专人指挥、监督，明确碾压分区、控制碾压速度、严格碾压工艺，杜绝漏压、过压及延迟碾压。4.3.2 压实度控制，复压结束后（胶轮静压前）立即进行压实度检测，对压实度不足处及时进行补压，确保在混合料初凝前压实度达到设计要求。4.3.3 外观质量控制，控制碾压速度及均匀性、轮迹重叠宽度、及一次碾压长度，避免表层出现：波浪、推移（混合料级配偏细较易出现）、涌包、明显轮迹。在保证碾压不超时的情况下尽量增加一次碾压长度，减少压路机停止、启动次数，提高外观质量。对于压路机变速、停车造成的波浪、涌包现象在下次碾压前人工予以消除。5 施工延迟时间的控制要点及控制措施 5.1控制要点要求：施工延迟时间不大于混合料的初凝时间。混合料拌和、运输、摊铺、碾压成型以及各环节的间隔时间组成了施工延迟时间，由于水泥稳定碎石混合料初凝时间无法准确测定，一般以水泥的初凝时间作为混合料的初凝时间。5.2控制措施 首先是实测水泥的初凝时间。水泥品种不同、批号不同其初凝时间不尽相同，所以应以每批次水泥实测结果为准。其次是控制施工的延迟时间。混合料拌和、运输、摊铺时间一般是相对固定的，所以控制施工的延迟时间主要是控制碾压成型时间及各环节的间歇时间，碾压成型时间决定于每次碾压段的长度（碾压工艺确定情况下），对不影响施工进度及外观质量的情况下应尽可能缩短每次碾压段的长度，以缩短碾压成型时间（碾压段的长度通过试铺段予以确定）；缩短各环节的间歇时间是控制施工延迟时间的主要手段，通过混合料拌和速度、运输能力、摊铺速度、碾压能力等环节的合理匹配，前、后场紧密配合，尽可能缩短施工延迟时间且满足其不大于混合料的初凝时间。 6 外观质量控制要点及控制措施6.1控制要点控制基层外观质量的有效途径是减少或消除其质量通病，水稳基层外观质量通病主要有：局部离析、松散、裂纹、平整度差等。6.2控制措施6.2.1针对局部离析，首先从原材料入手，控制规格料级配范围、消除装卸、使用过程中出现的离析现象，确保原材料在投入拌和楼料仓前最大限度内均匀一致；其次是消除拌和楼成品仓卸料时产生的离析，装车时车辆前后移动，每车料至少前后移动三次；最后是摊铺时局部离析的消除。摊铺机起、止步，摊铺机中缝、拼缝以及摊铺过程中拢料后都将出现混合料离析，采取的措施是：保证摊铺机布料器及料位传感器性能完好，确保混合料第二次搅拌时的均匀性；作好料车的协调指挥工作，尽力减少摊铺机拢料，杜绝特殊情况外的停机现象；对摊铺机后（碾压前）出现的离析现象，立即进行人工填补，若离析料较多且厚度较大应进行换料处理，以消除表面离析现象。6.2.2局部表层松散造成的原因有：混合料离析（粗料集中）、表层含水量偏低（混合料本身含水量低或因碾压不及时造成表面水份散失）、漏压、养生不充分等。对已出现混合料表层含水量偏低现象，可适当补充水份或替换含水量适宜的混合料并及时碾压成型；碾压过程和碾压结束必须专人跟踪、检查，严格碾压工艺，发现有漏压现象及时进行补压；充分的养生是保证水稳基层表面质量的重要措施，必须认真对待，养生所用的无纺土工布要保证质量，以达到吸水、保水的效果，覆盖要到边到角并用砂袋压住，确保养生期间不出现基层外露现象，洒水养生时间的长短、次数要视气候而定。6.2.3表面裂缝是水稳基层质量通病之一，通过有效的控制措施，能得以较好地控制，在泰州市沿江高等级公路全线施工结束后（23个月内）未发现裂纹现象，与沪宁扩建工程相比，收效显著。主要的措施是：一是严格控制混合料碾压前含水量。统计表明：全线现场实测含水量平均值为4.5%（样本数168个，设计最佳含水量为4.6%），单点值在Wopt1.0Wopt1.0之间且均匀性较好；二是控制原材料中细集料的质量（材质及砂当量）、混合料粉尘含量。统计表明：平均粉尘含量为4.8%（样本数84个），单点值在46%之间且均匀性较好；三是控制水泥用量。统计表明：平均水泥剂量为4.6%（样本数128个，设计水泥剂量为4.5%），单点值在设计值0.5%之间且均匀性较好；四是重视养生，安排专人负责，固定专用洒水车，芯