淺談對二灰碎石基層施工的質量控制

1、淺談對二灰碎石基層施工的質量控制    摘要：論述了二灰碎石基層施工進行全面質量控制的必要性和措施，并對其成效作一對比分析。關鍵詞：二灰碎石 質量控制 必要性措施成效分析半剛性材料中的二灰碎石以良好的力學強度，超群的抗疲勞性能和優(yōu)異的水穩(wěn)定性而著稱，并與水泥穩(wěn)定粒料齊名，因而長期被廣泛應用于各等級公路的基層和底基層，但由于二灰碎石所固有的溫縮和干縮特性，如果不采取有效的措施對其施工質量加以控制，則易使二灰碎石基層產生收縮裂縫，并導致瀝青面層反射裂縫或對應裂縫的產生，造成路面的變形和破壞，嚴重影響到路面的使用品質和汽車的正常行使，實踐表明，加強對二灰碎石基

2、層施工的質量控制，做到全面過程質量管理是提高二灰基層質量，發(fā)揮二灰碎石基層較好的承載傳荷作用的關鍵所在。1 二灰碎石基層質量的影響因素在二灰碎石施工過程中，主要有以下幾方面影響著該基層結構的內在質量：1.1二灰碎石級配的合理性的影響。二灰碎石是用大小不同的材料按一定的比例配合，逐步填充空隙經(jīng)過壓實后，形成充實的結構，二灰碎石基層的強度是由摩阻力和粘結力構成。在二灰碎石中，粒徑4.75mm以上集料稱為骨料，在二灰碎石中起框架作用，而粒徑4.75mm以下細集料及石灰粉煤灰稱為“基體材料”，在二灰碎石中起填充骨料空隙和膠結作用。按JTJ0342000公路路面基層施工技術規(guī)范的中值，粒徑4.75mm以

3、下的細集料占二灰碎石的33%，二灰占17.5%，集料的密度是壓實后二灰的2.2倍左右，二灰與細集料的體積比石38.5：33，在“基體材料”中，細集料在二灰中處于“懸浮”狀態(tài)，而二灰具有較大的收縮系數(shù)(是集料的3倍4倍)，因此“基體材料”成為影響二灰碎石變形的主要因素，這在確定二灰碎石配合比的過程中是必須考慮到的。1.2二灰碎石施工環(huán)境的影響二灰碎石施工受環(huán)境因素影響很大，規(guī)范規(guī)定“石灰工業(yè)廢渣穩(wěn)定土宜在春末和夏季組織施工，施工期的日最低氣溫應在5以上，并應在第一次重冰凍(一3一5)到來之前一個月到一個半月完成”，試驗研究表明，在溫度低于10時，二灰碎石混合料的強度增長非常緩慢，當溫度為5時，強

4、度幾乎無增長，自然極易收縮變形。二灰碎石的拌和條件，碾壓條件及養(yǎng)生條件等都有較強的環(huán)境要求;若稍有不滿足的地方就會影響到二灰碎石的整體質量，留下質量隱患。1.3二灰碎石施工工序銜接的影響二灰碎石施工受上道工序施工質量的影響，路基的壓實程度和沉降速率直接影響著二灰碎石基層的變形量。如果路基壓實不足或軟土路基處理不當發(fā)生不均勻沉降，就會使二灰碎石基層在外部荷載作用下發(fā)生托空沉陷和裂縫現(xiàn)象，影響二灰碎石基層的內在質量。1.4二灰碎石基層原材料質量的影響二灰碎石基層的質量直接受原材料質量好壞的影響，原材料若不過關，則二灰碎石的實體強度就得不到保證，基層內就不會發(fā)生應有的材料化學反應而產生不到應有得質量

5、強度，因而合格的原材料是保證二灰碎石施工質量的關鍵性環(huán)節(jié)。2 二灰碎石施工質量控制措施為了有效地克服各種施工不利因素，確保二灰碎石的工程質量，我們主要采用以下幾方面措施加以控制：2.1 加強對原材料質量加以控制a、石灰：規(guī)范規(guī)定二灰碎石基層用灰不得低于III級灰標準，因為等級高的石灰有更多的活性氧化物，它與粉煤灰中有效的氧化硅，氧化鋁等物質在水和壓力的作用下對二灰碎石起到更好的穩(wěn)定效果，由于石灰經(jīng)消解后有效鈣鎂含量損失較快，一般情況下消石灰在大氣中暴露7d有效鈣鎂含量損失在10%左右，如果放置一個月則有效鈣鎂含量損失在40%左右，因此石灰不宜長時間露天存放，為保證施工質量，施工中安排石灰經(jīng)充分

6、消解7 d后過lOmm篩并在半月內用完，超過此期限要求重新檢驗。b、粉煤灰：規(guī)范規(guī)定粉煤灰中si02，AL203等活性氧化物的總含量應大于70%，700燒失量不超過20%，同時對過濕粉煤灰應堆高濾干，過干粉煤灰灑水防止飛揚，合格粉煤灰購進后要堆放好用彩條布覆蓋，防止雨水浸淋，以有效降低含水量和防止揚灰。c、石料：二灰碎石施工選用的是二四六，瓜子片和米砂三種集料，摻配好應滿足規(guī)范要求的連續(xù)級配，其最大粒徑不得超過3l.5mm。石灰的最大粒徑，級配和壓碎值是最主要的指標，它對保證二灰碎石的壓實度和提高基層強度起重要的作用，石料最大粒徑過大會增加拌和，攤鋪和壓實的難度，同時表面平整度也難以保證;石料

7、最大粒徑太小，使得細料和二灰含量增加，基層材料的比表面積增大，施工時易產生細微裂縫，因此篩選出最佳的基層集料級配是最為關鍵的。二灰碎石混合料中集料合成級配范圍d、水：二灰碎石用水基本用于養(yǎng)生和拌和，要求清潔，無色無味，PH值不得小于4，含鹽量和硫酸鹽含量不能過高，人畜可飲用。在遇到可疑水源時，通過有關部門化驗加以鑒定和選擇使用。2.2二灰碎石混合料的拌制控制采用合格材料并以合理組成進行了準確配比以上，拌制工藝即成為能否確保二灰碎石混合料優(yōu)質的重要施工技術。高等級公路使用的二灰碎石混合料應采用連續(xù)式拌和機集中廠(場)加以拌制，二級以下公路可以采取路拌方式，二灰碎石混合料拌制質量的關鍵在于混合料的

8、充分拌勻，粗集料為基體材料的良好裹覆和合適的含水量。二灰碎石混合料的最佳含水量Wo是二灰(或基體材料)的最佳含水量與粗集料的飽和面干含水量之和。采用連續(xù)式拌和機拌制二灰碎石混合料時，單純依賴在機倉內噴水以使混和料達到或略高于最佳含水量，都經(jīng)常表現(xiàn)為基體材料偏濕甚至成固，而粗集料仍處于干燥狀態(tài)，(遠低于飽和面干含水量)造成明顯的離折現(xiàn)象，效果欠佳。合理的方法應該是在開機拌制混合料之前2人(即當天清晨，最好在前一天傍晚)在擬使用的集料上先行灑水，務使顆粒尺寸大于10mm的粗集料達到飽和面干狀態(tài)，以求粗集料在拌制混合料中為基體材料所裹覆，這將有助于減少粗集料的離折，保證混合料的均勻性，路拌法拌制混合

9、料，也應向先予攤鋪的集料層灑水，確保集料的濕潤狀態(tài)，而后鋪上按配比組成并經(jīng)預先拌勻的二灰混合料，最后進行二灰碎石混合料的拌制工藝。實踐證明，在等于和小于最佳含水量條件下拌制的二灰碎石混合料，不僅強度偏低，而且均勻性較差，采用略高于最佳含水量所拌制的混合料，其強度和均勻性均大有改觀，因此在任何狀態(tài)下均應確保拌制成的二灰碎石混合料其含水量略高于最佳含水量，即夏季宜控制為Wo+3%，春秋季控制為Wo+2%。二灰碎石混合料的拌制工藝中，還應妥善處理好下列幾個環(huán)節(jié)：a石灰、粉煤灰和細集料的防雨覆蓋;b消石灰在使用前一天的檢測CaO+MgO含量，以確保符合要求的等級c連續(xù)式拌和機拌制混合料，尤應確保石灰、

10、粉煤灰出料口的通暢，d每當采用連續(xù)式拌和機拌制混合料，都應在輸送帶上對起始拌制的混合料抽樣檢測，以確保二灰與集料或基體材料與粗集料配比的準確。2.3二灰碎石的攤鋪控制集中廠(場)機械拌制的二灰碎石混合料，可視氣候和施工條件于當日或隔日進行攤鋪，在拌和機供料能力相對低于攤鋪機攤鋪能力的情況下，以履帶式攤鋪機攤鋪二灰碎石混合料的效果優(yōu)于輪胎式攤鋪機，攤鋪機攤鋪二灰碎石混合料的關鍵技術在于攤鋪混合料的均勻性和基層的平整性。二灰碎石混合料攤鋪的均勻與否將全面影響到基層的使用品質，即它不僅關系到基層的耐久性和穩(wěn)定性，而且涉及基層的抗裂和抗沖刷能力。粗集料集中的部位，將直接表現(xiàn)為基層的耐久性和穩(wěn)定性差;基

11、體材料集中的基層部位，將由其低下的抗裂和抗沖刷性能發(fā)展成不良的耐久性和穩(wěn)定性。在二灰碎石施工中，一臺攤鋪機攤鋪寬度過寬，易給所攤鋪混合料橫向的均勻性帶來不良影響，為此，二灰碎石基層一次攤鋪寬度大于8m的路幅，宜采用兩臺攤鋪機梯隊式進行攤鋪作業(yè)。采用的攤鋪機型號和性能相同或相近，將有利于攤鋪混合料的橫向均勻性。攤鋪機攤鋪混合料時的行進速度宜小不宜大，行進速度大，混合料接近最大公稱尺寸的粗集料極易被熨平板拉動，造成混合料層內上下的粗細不勻。攤鋪厚層與集料的最大公稱尺寸比例失調也將產生類似的弊病?；鶎拥钠秸詴煌潭鹊胤从碁槁繁淼钠秸?，影響到行車的舒適性。在二灰碎石基層的施工中，由于拌和機的供應

12、能力遠低于攤鋪機的攤鋪能力或施工安排的不當，經(jīng)常出現(xiàn)攤鋪機頻頻停機待料的情況，將明顯影響到基層的縱向平整性;更有甚者，那種人為地采取快速攤鋪完集料以換取更多的休息時間，為更不可取的攤鋪機作業(yè)方式。攤鋪機作業(yè)過程中的停頓或急劇變速，都將造成基層縱向平整度的不良。因此，攤鋪機攤鋪二灰碎石混合料宜慢而勻，少停頓。攤鋪機采取一側鋼絲繩引導攤鋪二灰碎石混合料的作業(yè)方式，不僅有利于鋪筑層高程的控制，而且有利于控制基層的厚度和平整度，但當架立鋼絲的不穩(wěn)固或不規(guī)范，則將給基層的縱橫向平整度帶來嚴重影響。按照規(guī)定，一側鋼絲的設置是以不小于800N的水平拉力，將直徑為6mm的鋼絲(q=0.2214kg/m)拉緊并

13、架立于跨徑間距為5m的鋼釬支定上，根據(jù)力學原理，鋼絲(懸索)在水平跨度的自重(均布荷載)作用下?lián)锨@拋物線，其跨度最大撓度為f=qL2/8 H。以規(guī)范要求的鋼釬每跨度間距L=5m時路邊跨中撓度f5=8.6mm，即鋼絲的跨中比支點低9mm，若以4車道高速公路為例，此時的行車道汽車外側輪胎行駛的縱向軌跡線上，對應跨度中橫斷面的路表高度低于支點橫斷面路表高度1.54mm，因而攤鋪機以一側鋼絲引導的施工方式為鋼絲必須嚴格按規(guī)定以每跨間距L=5m架設，應比大于800N的水平力拉緊;鋼絲的支點穩(wěn)固而不被擾動。2.4二灰碎石基層的壓實控制壓實工序既是確保二灰碎石混合料密實，又是促進二灰的火山灰反應，以使基層

14、獲得足夠強度和穩(wěn)定性的重要施工環(huán)節(jié)。采用振動壓路機或膠輪壓路機對二灰碎石層進行碾壓均無不可。但在組合使用鋼輪和膠輪碾壓機具時，必須合理安排壓路機的碾壓程序。過早使用重型壓路機碾壓(包括振動或碾壓)二灰碎石層，將有可能壓碎層內的中、粗顆粒集料和造成層內上下部位的粗、細料分布不勻;過早使用膠輪壓路機進行碾壓，不僅會惡化基層的橫向平整度，而且由于基體材料過多地被提升平層面，將構成易于唧漿的軟弱薄層，因此，當組合使用碾壓機具碾壓二灰碎石基層時，宜采取先輕后重，先靜后振和先鋼后膠的碾壓方式，以采取密實、穩(wěn)定、均勻和平整的最佳碾壓效果。二灰碎石一層的壓實厚度以15cm為宜。壓實厚度再增加，極有可能造成層底

15、混合料的壓實度不足，其密度較疏松的基體材料將中結構裂縫的滲水或其它方式積聚的水份在車輪荷載作用下產生動力沖刷而形成唧漿損壞。采取過多或過強振動的碾壓方式，雖能增大基層的壓實度，但卻驟增了由于混合料粗集料的過多破壞而損害二二灰碎石強度和穩(wěn)定性的風險。 工程實踐和試驗都證明：適當延遲二灰碎石混合料的壓實成型時間，以增加混合料中堿性溶液的濃度，將有利于火山灰反應的進行而使二灰碎石的早期強度獲得顯著提高。適當延遲混合料的壓實成型時間，也將有助于消除石灰末消解顆粒因遲緩消解時的體積膨脹對二灰碎石層密度和強度的不利影響。因此，二灰碎石的施工，一般不宜在混合料攤鋪的當日即行充分壓實，而應采用鋪筑的當日基本碾

16、壓成型，必要時(尤其是夏季晴日)適量灑水過夜，隔日再行復壓密實的施工工藝。采用磨細生石灰粉鋪筑的二灰碎石基層，更應采取當日壓穩(wěn)，隔日壓實的施工工藝。 二灰碎石的壓實過程中，還應注意處理好下列一些施工工藝：a局部的層面粗集料中時，初壓以后立即適量撒布事先拌勻的基體材料;b局部的整層粗料或細料集中時，及時整層置換;c局部有軟彈層，要及時置換;d局部有隆起或凹陷，則立即鏟除隆起部分，刨松凹陷部位(厚度不小于8cm)，適當補充新混合料后再行壓實。2.5二灰碎石基層的養(yǎng)生控制二灰碎石的養(yǎng)生控制是保證基層實體質量的重要舉措，一旦養(yǎng)生不當，輕則損及基層的強度和耐久性，重則可使原本屬于優(yōu)異品質的基層最終因未能

17、形成半剛性板體結構面前功盡棄，早期養(yǎng)生必須是二灰碎石基層施工終結成功的最后一博，二灰碎石基層的早期養(yǎng)生一般宜控制為7dlOd，早期養(yǎng)生關鍵在于始終保持基層的濕潤，避免烈日暴曬和控制車輛行駛。二灰碎石基層通常采取灑水法養(yǎng)生，夏日高溫季節(jié)采用這種養(yǎng)生方法，不僅灑水工作量大，而且難以避免基層水份的快速蒸發(fā)而致層面泛白。早期養(yǎng)生的基層失水過快和收縮應變過大(500XlO一6)不僅嚴重阻礙了二灰火山灰反應的進行，影響到基層的強度，而且迅速造成了基層的干縮裂縫。因此，二灰碎石基層宜于采用土工布一類薄膜覆蓋法進行養(yǎng)生;或在基層灑水養(yǎng)生2d一3d并經(jīng)質量檢測合格后，即行瀝青下封法養(yǎng)生;土工布覆蓋或瀝青下封均可

18、造成濕熱的養(yǎng)生條件，既有利于二灰碎石基層早期強度的快速增大，又可有效地避免干縮裂縫的生成。粉煤灰的緩凝性導致了二灰碎石混合料的火山灰反應相當緩慢，養(yǎng)生期基層所具有的強度是由壓密混合料的物理力學強度和火山灰反應生成物水化硅酸鈣中CSH凝膠微弱的化學力學強度組合，所以早期強度偏低。隨著齡期的增大，水化硅酸鈣中主要礦物5CaO6S102·5.5H20不斷地從水中結晶折出，并由低結晶度向高結晶度轉化，顯現(xiàn)出二灰碎石基層強度的大幅度提高。研究結果表明，二灰碎石混合料的28d抗壓強度可為7d強度的2倍3倍9d強度高達7d強度的5倍7倍?；诙宜槭旌狭现械V物生成機理和強度增大的規(guī)律，二灰碎石基層在灑水養(yǎng)生的3d5 d內，宜于采取車輛的全寬范圍內的行駛，以利基層的增密。早期養(yǎng)生7d以后至2l d以內，必須嚴禁一切車輛通過，以免二灰碎石基層中新生礦物結晶的強度遭受破壞。3控制措施成效分析在實行了上述施工質量控制措施以后，我們在趙邦路、侯三路改建工程中的部分二灰碎石基層進行了實地抽檢，壓