宋云ongyx@河南省交通(jiāotōng)科學技術研究院有限公司二零一二年三月濟祁高速公路水泥穩(wěn)定碎石(suìshí)基層技術講座

精品資料主要(zhǔyào)內容一、概述二、半剛性基層的技術要求三、半剛性材料的特點五、施工質量控制六、快速施工技術應用七、關于級配設計的說明八、振動壓實試驗四、半剛性基層材料的組成設計精品資料一、概述(ɡàishù)第一階段，泥結碎石和級配礫石路面第二階段，渣油表面處治和石灰土基層路面第三階段，國內二級以上的公路（含高速公路）幾乎(jīhū)全部采用半剛性路面在1983年召開的世界第十七屆道路會議上，將具有水硬性結合料處治層的瀝青路面正式命名為半剛性路面。我國公路建設的發(fā)展歷程精品資料一、概述(ɡàishù)在粉碎(fěnsuì)的或原狀松散的土中摻入一定量的無機結合料（包括水泥、石灰或工業(yè)廢渣等）和水，經拌和得到的混合料在壓實與養(yǎng)生后，其抗壓強度符合規(guī)定要求的材料稱為無機結合料穩(wěn)定材料。由于無機結合料穩(wěn)定材料的剛度介于柔性路面材料和剛性路面材料之間，常稱此為半剛性材料。以此修筑的基層或底基層亦稱為半剛性基層或底基層。半剛性基層的定義精品資料一、概述(ɡàishù)按材料組成——水泥(shuǐní)穩(wěn)定類、石灰粉煤灰穩(wěn)定類、水泥(shuǐní)混凝土類、瀝青穩(wěn)定類、無結合料粒料類；按力學行為——半剛性、柔性、剛性按結構組成——骨架密實型、骨架孔隙型、懸浮密實型、均勻密實型基層的類型精品資料二、半剛性基層(jīcéng)的技術要求有足夠(zúgòu)的強度和剛度有足夠(zúgòu)的水穩(wěn)性和冰凍穩(wěn)定性有足夠(zúgòu)的抗沖刷能收縮性小有足夠(zúgòu)的平整度與面層結合良好精品資料三、半剛性材料(cáiliào)的特點具有一定的抗拉強度利用圓柱體試件并延其直徑方向用接近于線壓力進行試驗直到破壞，用此法測得的試件抗拉強度稱作間接抗拉強度或劈裂強度。環(huán)境溫度對半剛性材料強度的形成和發(fā)展有很大的影響環(huán)境溫度越高，半剛性材料內部的化學反應(huàxuéfǎnyìng)就越快和越強烈，因此其強度也越高。精品資料三、半剛性(ɡānɡxìnɡ)材料的特點強度和剛性都隨齡期的變化隨齡期的增長，強度和剛性都會增長，但不同材料增長的幅度不同，同一種(yīzhǒnɡ)材料在不同地區(qū)的增長幅度也不同，而且結合料的劑量越大，齡期的影響也越大。精品資料三、半剛性(ɡānɡxìnɡ)材料的特點干縮特性體積收縮，影響因素如下：細粒含量和礦物成分（多）土的塑性指數（大）水泥劑量（多）混合料的含水量（大）暴露(bàolù)時間及失水量（長）集料的平均粒徑（?。┚焚Y料三、半剛性(ɡānɡxìnɡ)材料的特點溫縮特性影響半剛性基層溫縮性質的因素既多又復雜，主要有溫差、材料的溫縮系數、彈性模量和極限拉應變、基層長度和厚度、阻力系數及材料的徐變等。試驗分析表明，選擇溫縮性小、極限拉應變大的路面材料是控制半剛性基層溫縮裂縫的有效措施。因此，要根據本地自然條件、材料性能等，加強基層材料配合比研究工作，而不僅僅局限于按照規(guī)范進行設計(shèjì)與施工。精品資料三、半剛性材料(cáiliào)的特點不足目前，半剛性基層材料在使用(shǐyòng)過程中主要存在的問題是：當原材料選擇或混合料配比設計不當時，半剛性基層容易出現抗裂性不足、抗沖刷能力不足、抗凍性不好以及與面層粘結差等缺陷。在80年代以前，國內對無機結合料穩(wěn)定材料不重視其組成設計，或根本不進行組成設計，致使路面結構質量不高。大量的工程應用實踐表明，相當部分的由基層引起的路面損壞現象并非因基層承載力不足，而是由于基層材料抵抗溫度或干燥收縮變形或抵抗外來水分沖刷唧漿能力的不足。精品資料四、水泥穩(wěn)定碎石基層材料(cáiliào)的組成設計基層用材料結構類型劃分懸浮密實型、骨架密實型、骨架孔隙型劃分的標準是粗集料經壓實后，粗顆粒間空隙體積與壓實后起填充作用(zuòyòng)的細集料之間的關系。這里粗、細集料的劃分是以篩孔尺寸4.75mm或9.5mm作為分界尺寸的。精品資料四、半剛性基層材料的組成(zǔchénɡ)設計懸浮密實型混合料中細料的壓實體積(tǐjī)應大于粗集料形成的空隙的體積(tǐjī)，即粗集料在壓實混合料中處于“懸浮狀態(tài)”；骨架密實型混合料中細料的壓實體積(tǐjī)應“臨界”于粗集料形成的空隙的體積(tǐjī)，粗集料在壓實混合料中有一定的“骨架作用”；骨架孔隙型混合料中細料的壓實體積(tǐjī)則小于粗集料形成的空隙的體積(tǐjī)，壓實混合料中形成“骨架”的粗集料之間存有一定的孔隙。精品資料四、半剛性基層材料(cáiliào)的組成設計這幾種結構各有其特點：懸浮密實型混合料中的粗集料用量一般在50％左右，細集料含量較多，抗彎拉性能較好，適用(shìyòng)于各等級公路的基層和底基層。骨架密實型混合料中的粗集料用量一般在75％以上，細集料含量較少，壓實混合料的嵌擠強度較高，抗裂性、抗沖刷性較好，宜用于高速公路和一級公路的基層。精品資料四、半剛性(ɡānɡxìnɡ)基層材料的組成設計在現行的《瀝青路面設計規(guī)范》中對骨架密實性水泥穩(wěn)定類基層的集料級配提出(tíchū)了具體的要求：本項目宜將底基層、基層設計為相同級配。篩孔尺寸（mm）31.519.09.504.752.360.60.075通過量（%）10068-8638-5822-3216-288-150-3精品資料懸浮密實性XM骨架密實性GM骨架空隙性GK無側限抗壓強度次之最大最小抗壓回彈模量次之最大最小劈裂強度最大次之最小抗折強度最大次之最小抗折回彈模量最大次之最小平均溫縮系數最大次之最小平均干縮系數最大次之最小抗沖刷能力最差次之最大四、半剛性基層材料(cáiliào)的組成設計精品資料四、半剛性基層材料的組成(zǔchénɡ)設計混合(hùnhé)料組成設計方法1、強度標準確定本省設計規(guī)范規(guī)定：1.當累計當量軸次小于1200×104時，水泥穩(wěn)定類基層7d（標準養(yǎng)護條件）齡期無側限抗壓強度為3-4MPa之間，不得超過5MPa；水泥穩(wěn)定類底基層7d（標準養(yǎng)護條件）齡期無側限抗壓強度為1.5MPa—2MPa，上限不得大于3MPa。精品資料四、半剛性基層材料的組成(zǔchénɡ)設計2.當車道累計當量軸次大于1200×104時，水泥穩(wěn)定類基層7d（標準養(yǎng)護條件）齡期無側限抗壓強度(kànɡyāqiánɡdù)應在4MPa—5MPa之間，不得超過6MPa；水泥穩(wěn)定類底基層7d（標準養(yǎng)護條件）齡期無側限抗壓強度(kànɡyāqiánɡdù)為2MPa—3MPa，最大不得大于4MPa。3.考慮到今后交通量越來越大、重車越來越多。故規(guī)定交通量大，重車多時取高值，一般情況取中、低值。）精品資料五、施工質量(zhìliàng)控制原材料的質量水泥宜采用強度合格的普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥以及火山灰質硅酸鹽水泥，在保證水泥的安定性合格的前提下，控制初凝時間不小于4h，終凝時間宜為6h---8h的水泥?？煊菜?、早強水泥以及已受潮變質的水泥不應使用。宜采用強度等級較低的水泥，在選擇水泥廠家的時候，應該選擇水泥質量比較穩(wěn)定的廠家，關鍵(guānjiàn)是保證水泥批次之間的離散系數比較小。也可以按照本工程的施工特點及工期要求，集中同水泥廠家簽訂水泥供應合同。不要選擇早期強度過高的水泥。選擇干縮系數較小的水泥。精品資料五、施工(shīgōng)質量控制在保證水泥3天、28天抗折、抗壓強度合格的同時(tóngshí)，對于32.5水泥保證3天抗壓強度≤15MPa。水泥收縮比對結果：2008年針對某高速選定的三種水泥進行的比對試驗，如下表所示。試驗項目水泥編號抗壓強度（MPa)抗折強度（MPa)干縮系數（%）3d28d3d28d14d21d28d1號水泥21.453.44.7210.20.0400.0440.0682號水泥17.845.44.429.50.0890.1000.1243號水泥14.647.93.628.30.0630.0810.092精品資料五、施工(shīgōng)質量控制對集料要求集料顆粒徑愈大，拌和機、平地機和攤鋪機等施工機械愈易磨損，粗細集料愈易產生離析(líxī)，鋪筑層的平整度也愈難達到要求。施工中應盡可能采用最大粒徑較小的集料，以適應機械施工。我國目前對公路路面所用集料的最大粒徑規(guī)定得較寬，碎石最大粒徑應小于31.5mm，。針片狀、壓碎值、含泥量等可按混凝土國標Ⅲ等標準控制。注意控制風化石、山皮石含量。細集料中小于0.075mm的含量應不大于10%。石屑應已砂當量指標控制，砂當量應大于54%。(經比對實驗:含泥量10%*25%石屑含量=2.5%,10%含泥量對應砂當量為54%)級配設計混合料的級配滿足規(guī)范要求。但規(guī)范給的范圍很寬，具體設計時應仔細調整以使混合料結構達到骨架密實結構(方法是貝雷法)精品資料五、施工質量(zhìliàng)控制級配對強度(qiángdù)的影響見下表：精品資料級配對(pèiduì)干縮的影響精品資料級配對(pèiduì)溫縮的影響水泥產地：同力集團（新鄉(xiāng)平原）水泥品種及等級：p.o32.5水泥劑量：5：100集料產地：輝縣集料種類：10-30mm、10-20mm、5-10mm、石屑試件尺寸：100mm×100mm×400mm測試項目規(guī)范中值S型級配理論骨架型密實溫縮應變（με）總應變系數（με/℃）1.731.131.27試驗說明：本試驗采用100×100×300小梁振動壓實，壓實度98%制作試件，試件養(yǎng)生6天浸水1天后取出，烘箱溫度設定在105-110℃范圍內烘干10-12h備用。采用箔式電阻應變片電阻值為119.8Ω，靈敏度系數2.0。溫縮應變測試溫度從-10℃至50℃，溫度間隔為10℃精品資料五、施工質量(zhìliàng)控制精品資料五、施工(shīgōng)質量控制碎石材料料倉自動計量料強制式拌和機拌和自卸汽車運料至路槽內原材料抽檢水泥自動加水路槽施工放樣路兩側立模板下承層檢驗修整下承層拌和料攤鋪人工整平壓路機碾壓灑水養(yǎng)生分項工程完工驗收施工放樣檢驗取現場拌料制作φ10x10試件測強度檢驗松鋪厚度檢驗壓實度、壓實厚度分項工程自檢監(jiān)理抽樣與鑒認評定質量等級水泥穩(wěn)定碎石基層施工工序(gōngxù)質量控制流程精品資料五、施工質量(zhìliàng)控制拌合站質量(zhìliàng)控制要點材料運輸質量(zhìliàng)控制要點攤鋪質量(zhìliàng)控制要點平整度質量(zhìliàng)控制要點層間處理質量(zhìliàng)控制要點碾壓質量(zhìliàng)控制要點壓實度檢測要點養(yǎng)生質量(zhìliàng)控制要點精品資料五、施工(shīgōng)質量控制拌和質量控制要點 (1)計量準確，盡可能計算機控制，不允許人為隨意調整比例。以保證混合料的級配及用量滿足施工配合比要求。 (2)料倉加高邊，防止竄倉，或采用小型裝載機，或給裝載機加收邊。 (3)拌合用水要合適，依據天氣、運距適當調整含水量，材料應覆蓋(fùgài)。(4)必要時從出料口取拌好的混合料，做水泥劑量測定及篩分試驗。精品資料五、施工質量(zhìliàng)控制材料運輸質量控制要點(1)接料時車輛前后移動，減少料滾落離析，按照前-后-中的順序接料。(2)運輸要求覆蓋混合料，減少水分散失。(3)車輛倒料前空擋等待攤鋪機，靠攤鋪機運行向前推進。(4)車輛到料要快，不能使料慢慢(mànmàn)下滑來下料（滾料）。(5)運輸車輛必須保證有一輛車等待倒料，從而確保攤鋪的連續(xù)性。

精品資料精品資料精品資料五、施工(shīgōng)質量控制攤鋪質量控制要點 (1)攤鋪前對下層處理。路基路床、底基層、下基層的處理。 (2)調整攤鋪機側擋板、底板距離、振實擋位、型號、注意收斗頻率、螺旋布料器深度、倒料、運輸、接料等。(3)在施工作業(yè)段內用攤鋪機攤鋪混合料時，必須連續(xù)施工，減少停機造成橫向接縫，以保證平整度。如因故中斷超過了初凝時間應設施工縫。(4)因故超過水泥初凝時間的混合料，不宜使用。 (5)攤鋪時取現場的拌和料制成φ15x15的圓柱體試件，做7d齡期飽和抗壓強度試驗，并滿足強度標準要求。 (6)攤鋪混合料時應盡量避免粗、細料離析。為防止離析，在前擋板的下部至底部加5mm厚膠皮。(7)收料倉(liàocānɡ)前段加膠皮（料斗短，料易溢出），收料斗收起不能太頻繁，上下車料不得剩余過少（剩余全是大料）螺旋布料器埋深大于2/3高度。精品資料精品資料五、施工(shīgōng)質量控制平整度質量(zhìliàng)控制要點 (1)掛線走鋼絲要緊，鋼釬間距10米，彎道加密5米。(2)對高程嚴格控制（掛線）。 (3)現場平整度控制采用6米直尺，厚度隨時用插釬檢測松鋪厚度。

精品資料五、施工質量(zhìliàng)控制層間處理質量控制要點(1)攤鋪前路(qiánlù)床處理：灑水浸潤時，粘性土時間較長，砂性、粉性土時間短；原則保證攤鋪時無泥濘，不干。(2)復壓保證平整，無浮土、起皮等。(3)攤鋪下基層前，應將底基層表面清掃干凈，并使用森林滅火器及高壓水槍使表面干凈無雜物及松動碎石。(4)在底基層表面撒、噴水泥漿0.6Kg/m2左右為宜，攤鋪平整度用6米直尺控制。精品資料精品資料五、施工質量(zhìliàng)控制碾壓質量控制要點 (1)碾壓是基層、底基層的強度形成階段。用振動壓路機在規(guī)定的初凝時間內將混合料一次碾壓密實，并達到要求的壓實度。(2)超過終凝時間未能碾壓的混合料，應予以鏟除。 (3)檢查壓實度及壓實厚度，并達到規(guī)定的技術要求。(4)穩(wěn)壓必須緊跟攤鋪機，減少水分散失，(5)碾壓時確保階梯型前進，且不得在同一斷面分段，利于平整度控制。由輕至重避免溝槽及離析(líxī)帶出現，碾壓遍數必須保證。(6)緊跟攤鋪機可考慮采用模糊碾壓法（三臺鋼輪循環(huán)前進），碾壓程序：由輕-重，從邊-中，先穩(wěn)壓后振壓，振壓要求1/2錯輪。(7)禁止車輛在正在施工的層面上調頭或急剎車。避免穩(wěn)定碎石表面破壞精品資料精品資料五、施工質量(zhìliàng)控制壓實度檢測(jiǎncè)要點 (1)壓實度控制：緊跟控制，在現場及時檢測(jiǎncè)（可考慮采用核子密度儀進行輔助控制，提前做對比試驗。(2)盡量采用Φ150mm鉆頭取芯，當驗收或當鉆芯要求時，采用Φ100mm，多層取樣時盡量采用Φ150mm鉆頭。

精品資料五、施工(shīgōng)質量控制養(yǎng)生質量控制要點(1)每一段碾壓完成并經壓實度檢查合格后，應立即開始養(yǎng)生。(2)對于高速公路基層的養(yǎng)生期不宜少于7d，有條件的最好(zuìhǎo)養(yǎng)生14d以上。(3)養(yǎng)生的方式有很多種，如灑水、薄膜覆蓋、土工布覆蓋等。精品資料精品資料五、施工(shīgōng)質量控制影響水泥穩(wěn)定碎石強度的因素碎石品質、水泥成分和劑量、成型含水量、工藝過程、養(yǎng)生條件等碎石的影響碎石的礦物成分如有機質或硫酸鹽含量(hánliàng)、含泥量、風化石及山皮石含量(hánliàng)對水泥穩(wěn)定碎石的性質具有重要的影響。精品資料五、施工(shīgōng)質量控制水泥的影響對于同一種碎石，水泥礦物成分是決定水泥穩(wěn)定碎石強度的主導因素。在通常的情況下，硅酸鹽水泥的穩(wěn)定效果較好，而鋁酸鹽水泥則較差。當水泥的礦物成分相同(xiānɡtónɡ)時，水泥穩(wěn)定碎石的強度隨著水泥比表面和活性的增大而提高。水泥穩(wěn)定碎石的強度一般地隨著水泥劑量的增加，其的強度增加，不存在最佳水泥劑量。存在一個經濟用量。精品資料五、施工(shīgōng)質量控制含水量的影響當水泥穩(wěn)定碎石混合料中含水不足時，水泥水化不會充分，水泥正常水化所需要的水量約為水泥重量的20%。所以施工后要及時覆蓋保水。成型工藝影響拌和得愈均勻，強度(qiángdù)和穩(wěn)定性愈高。拌和不均勻會使在水泥劑量少的地方強度(qiángdù)不能滿足設計要求，而在水泥劑量多的地方裂縫增加。從開始加水拌和到完成壓實的延遲時間，對水泥穩(wěn)定碎石的密實度和強度(qiángdù)有很大的影響。精品資料五、施工(shīgōng)質量控制水泥穩(wěn)定碎石不同(bùtónɡ)延遲時間成型的最佳含水量、最大干密度試驗結果表明：（1）在不同(bùtónɡ)水泥劑量下均隨著延遲時間的增加，其混合料最佳含水量在增大，最大干密度在降低。并且，隨著延遲時間的增加，最大干密度的降低幅度在增大。（2）同種配比穩(wěn)定碎石，相同延遲時間條件下，隨著水泥劑量的增加，最大干密度降低幅度減小。精品資料五、施工質量(zhìliàng)控制混合料延遲(yánchí)成型時間對抗壓強度的影響：（1）無論水泥劑量多少，穩(wěn)定碎石強度損失幅度隨延遲(yánchí)成型時間的加長而增大。（2）相同延遲(yánchí)時間下，強度隨水泥劑量的增大而增大。強度損失幅度逐漸減小。精品資料五、施工(shīgōng)質量控制養(yǎng)生條件影響水泥穩(wěn)定土需要濕治養(yǎng)生，使在混合料中能維持足夠的水分，以滿足水泥水化的需要。養(yǎng)生溫度(wēndù)愈高，其強度增長愈快。精品資料六、水泥穩(wěn)定碎石快速(kuàisù)施工應用技術目前采用的傳統(tǒng)水泥穩(wěn)定類基層施工技術，養(yǎng)生時間較長，所以只能通過延長工期或增加基層施工作業(yè)面等待基層形成足夠的強度，這對交通量大、社會關注度極高的路段施工、改造而言，對社會和經濟的影響都很大。鑒于此，研究水泥穩(wěn)定類基層材料的快速施工技術，使水泥穩(wěn)定類基層在較短時間內產生較高的強度，達到提前鋪筑面層、開放交通的要求(yāoqiú)，并保證基層原有使用性能的新型快速維修技術就迫在眉睫。精品資料六、水泥穩(wěn)定碎石快速施工(shīgōng)應用技術在以往(yǐwǎng)室內外研究的基礎上，總結國內外研究成果，采用“S”型級配，摻加低成本的無機和有機復合材料，使水泥穩(wěn)定類基層材料在1d內快速凝結硬化滿足路面鋪筑要求的強度，縮短養(yǎng)護時間，盡早達到開放交通的目的。同時，篩選不同的復合材料配比，使其分別滿足常溫、低溫、高溫時的水泥穩(wěn)定碎石的快速凝結硬化。精品資料六、水泥穩(wěn)定碎石快速(kuàisù)施工應用技術類型齡期σ0.95（MPa）(相同級配、相同水泥用量)20℃無20℃A型10℃B型30℃C型16h3.232.773.551d3.803.944.253d4.906.025.607d3.336.706.946.8828d5.688.119.3590d7.91水泥穩(wěn)定碎石(suìshí)無側限抗壓強度精品資料六、水泥穩(wěn)定碎石快速(kuàisù)施工應用技術常溫條件下養(yǎng)生的試件，摻加外加劑后的無側限抗壓強度有大幅度提高。摻加外加劑的水泥穩(wěn)定碎石1d的強度超過沒摻加外加劑7d的強度，28d的強度接近沒摻加外加劑90d的強度。低溫條件下摻外加劑的水泥穩(wěn)定碎石1d的強度大于沒摻外加劑7d的強度，28d的強度接近沒摻外加劑90d的強度。高溫條件下摻外加劑的水泥穩(wěn)定碎石16h的強度大于沒摻外加劑7d的強度，3d的強度接近沒摻外加劑28d的強度。由以上可知，復合外加劑的摻入對水泥穩(wěn)定碎石早期(zǎoqī)無側限抗壓強度的提高作用十分明顯。精品資料六、水泥穩(wěn)定(wěndìng)碎石快速施工應用技術

外加劑類型劈裂強度平均值（MPa）無1.074A型1.147B型1.128C型1.08890d齡期不同(bùtónɡ)外加劑水泥穩(wěn)定碎石的劈裂強度精品資料六、水泥穩(wěn)定碎石(suìshí)快速施工應用技術摻加外加劑后的間接抗拉強度有所提高；不同外加劑類型之間的間接抗拉強度相差不大。其中摻加A型復合外加劑的水泥(shuǐní)穩(wěn)定碎石的間接抗拉強度最高，比未摻加外加劑提高了5.8%。摻加B型復合外加劑水泥(shuǐní)穩(wěn)定碎石的間接抗拉強度次之，比未摻加外加劑的提高了5.0%。摻加C型復合外加劑水泥(shuǐní)穩(wěn)定碎石的間接抗拉強度提高了1.3%。精品資料六、水泥穩(wěn)定(wěndìng)碎石快速施工應用技術

外加劑類型抗壓回彈模量平均值無2.093A型2.461B型2.622C型2.10890d齡期不同外加劑水泥(shuǐní)穩(wěn)定碎石的抗壓回彈模量精品資料六、水泥穩(wěn)定碎石快速(kuàisù)施工應用技術摻加外加劑后的抗壓回彈模量有所提高；不同(bùtónɡ)外加劑類型之間的抗壓回彈模量相差不大。其中摻加B型復合外加劑水泥穩(wěn)定碎石的抗壓回彈模量最高，比未摻加外加劑提高了25%。摻加A型復合外加劑水泥穩(wěn)定碎石的抗壓回彈模量次之，比未摻加外加劑提高了18%。摻加C型復合外加劑水泥穩(wěn)定碎石的抗壓回彈模量提高了0.7%。精品資料六、水泥穩(wěn)定(wěndìng)碎石快速施工應用技術從圖中可以看出，摻加外加劑和未摻外加