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水稳层应用研究

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点击次数:241 更新时间:2021年09月24日15:56:59 打印此页 关闭

无机结合料稳定基层应用技术研究

 

要:水泥稳定碎石基层、水泥粉煤灰稳定碎石基层是当前重庆地区各等级道路路面基层的主要结构形式。该文以重庆农贸城一期工程为试验路段,通过研究路面结构 形式、完善基层材料配合比的设计方法以及加强路面基层现场施工质量管控等方法减少路面基层裂缝的产生,延长道路的使用寿命。该项研究以 原材料选择、配合比设计以及其路用性能为主要对象。

关键词:水泥稳定碎石;配合比设计;路用性能

水泥稳定碎石已成为我国半刚性路面基层的一种最基本的材料。水泥稳定碎石基层以其良好的物理力学性能、水稳定性、抗冻性、抗冲刷性能、抗收缩性能和抗疲劳性能在城市道 路建设中得到了广泛应用。随着国内经济的发展,超重超载车辆不断增加,路面结构破坏的程度也日益上升。针对重庆地区 当前路面破坏的严峻形势,本文通过完善基层材料配合比的设计方法,使集料形成骨架密实型结构,可以有效减少路面基层因收缩产生的开裂,提高道路的路用性能,从而防止或缓解路面基层的破坏,延长道路的使用寿命。

1试验原材料

(1)水泥:通过研究宜釆用P.C32.5级水泥。

(2)集料:试验选用合格的石灰岩集料。粗集料粒径范围为 4.75~9.5mm ,9.5~26.5mm ;细集料 0~4.75mm (机制砂),细集料以中砂为宜。

2配合比设计

水泥稳定碎石基层结构共分为悬浮密实型、骨架密实型 和骨架空隙型3种类型。其中骨架密实型水泥稳定碎石是以粗 集料连续级配形成相互嵌挤的骨架,以水泥及细料填充骨架 空隙,形成一种骨架嵌挤密实结构的无机结合料。基本特点是 嵌挤能力强、整体强度高、收缩系数较小、抗裂性较好,能有效 控制裂缝的产生。

1集料级配的确定

通过试验研究选定集料级配比例为粗集料9.5~26.5mm:粗集料 4.75~9.5mm:细集料 0~4.75mm=51%:22%:27%。

1基层集料的合成级配

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1集料合成级配曲线

2水泥剂量的确定

该实验拟定水泥剂量为2.5%、3%、4%、5%、5.5%、7%,对不同水泥剂量的混合料按《公路工程无机结合料稳定材验规程(JTG E51-2009)规定的方法进行试件制备、养生和成型。

2 不同水泥剂量的水泥稳定碎石混合料击实结果

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3 不同水泥剂量的水泥稳定碎石各龄期无侧限抗压强度

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4  不同水泥剂量的水泥稳定碎石各龄期劈裂强度

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据试验数据结果分析,并综合考虑水泥稳定碎石混合料的路用性能、经济效益、施工性能等多方面因素,选出水泥剂量为4%的配合比进行长龄期的无側限压强度和劈裂强度 试验,同时对该配合比的水稳定性、抗压回弹模量、抗冻性和 收缩等性能进行测试分析。

3路用性能

1)长龄期无侧限抗压强度和劈裂强度

根据表3和表4可以得出:在一定水泥剂量范围内,相同龄 期的无侧限抗压强度和劈裂强度随水泥剂量的增加而增大; 在一定龄期范围内,无侧限抗压强度和劈裂抗拉强度随着龄 期的增加而增大。

2抗压回弹模

5水泥稳定碎石混合料抗压回弹模量试验结果

5 水泥稳定碎石混合料抗压回弹模量试验结果

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2 水泥稳定碎石混合料抗压回弹模量与龄期的关系

根据表5和图2可以得出:水泥稳定碎石基层具有较高的 抗压回弹模量值。其抗压回弹模量在一定龄期内随养护龄期 的增长而增加;路面基层的抗压回弹模量过低容易产生变形, 导致公路整体服务水平下降;抗压回弹模量过大会导致面层 由于拉应力过大而开裂。

(3)水稳定性

6 混合料不同龄期的水稳定性试验结果

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3水稳系数与龄期的关系

根据表6和图3可以得出:水泥稳定碎石的水稳定性系数随龄期增长而增大。各龄期水稳系数均大于85%,具有较好的 水稳定性。

(4)抗冻性

7水泥稳定不同龄期的抗冻性试验结果

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4冻融系数随龄期变化关系图

 

根据表7和图4可以得出:水泥稳定碎石的抗冻系数随龄 期增长而增大,增大到一定值后则不再随龄期增加而增大。这 是因为随着龄期增长,胶凝材料的水化作用使内部粒料颗粒 间粘结加强,从而抵御或减轻冻胀作用对材料结构的破坏。各 龄期冻融系数均大于80%,具有较好的抗冻性。

(5)收缩性能

干缩性能

 

 

 

 

 

8水泥稳定碎石混合料干缩试验结果

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5平均干缩系数随失水率变化曲线图

 

根据表8和图5可以得出:随着时间的增加,当试件达到最 大失水率时,干缩变形逐渐趋于稳定。最大干缩应变为242.5×10-6,具有较好的抗干缩性能。

温缩性能

9  水泥稳定碎石混合料温缩试验结果

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6  水泥稳定碎石温缩系数与温度之间的关系

根据表9和图6可以得出对于水泥稳定碎石而言,温缩系数的第一个峰值出现在10℃附近,第二个峰值也出现在-10℃附近,其中10℃附近的峰值达到了8.9(×10-6/℃),-10℃附近的峰值达到了11.2(×10-6/℃)经多年对重庆地区温度的考察,重庆极少地区温度低于-10℃及以下的温度,因此水泥稳定碎石具有较好的抗温缩性能。

4施工质量控制

1计量

各种材料配料应准确,一般以质量计。

2拌和

水泥稳定碎石混合料拌和应优先选用集中厂拌。经常目测 水泥稳定碎石混合料拌和均匀性,使混合料色泽均匀,无离 析、成团块现象,试验人员应重点进行水泥稳定碎石混合料的 级配组成、水泥剂量及含水量的检测。拌和完成的标志是:混合料色泽一致,混合均匀,无夹心、无结团,集料无离析现象,水分合适和均匀。

3摊铺

水泥稳定碎石路面基层应釆用稳定土摊铺机或平地机摊铺混合料。釆用平地机摊铺混合料时,根据铺筑层的厚度和要求达到的压实干密度,计算每车混合料的摊铺面积;将混合料均匀地卸在路幅中央,路幅宽时也可将混合料卸成两行;用平地机将混合料按松铺系数进行摊铺,松铺系数先由试验路段确定。在摊铺机或平地机后设专人消除粗细集料离析现象,特别应该铲除局部粗集料“窝”,并用新拌混合料填补,或补撒拌匀的细混合料,并与粗集料拌和均匀。

4碾压

整形完成后,立即用16t以上(18~20t)三轮压路机在结构 层全宽内进行碾压。碾压时,应重叠1/2轮宽,后轮必须超过两 段的接缝处,后轮压完路面全宽时,即为1遍。碾压顺序在直线 段和不设超高的平曲线段为“先两边后中间”,在超高段“由内 向外”进行碾压。总结为:"先静后振”“先两边后中间”,在超 高段"由内向外”进行碾压。一般碾压6~8遍,前两遍不开振动, 碾压速度釆用1.5~1.7km/h为宜,以后振动碾压4~6,碾压速 度为2.0~2.5km/h,振动碾压结束后,立即测量路面基层顶面 标高,若高出设计值应刮出高出部分,若低于设计值时先用耙 将表层3~5cm耙松后,添加混合料到设计高程再碾压密实至 设计标高。

严禁压路机驱动轮在已完成的或正在碾压的路段上调头或急刹车,保证稳定层表面不受破坏。碾压过程中,水泥稳定 碎石层表面应保持湿润,当水分蒸发过快时,应及时补洒少量 的雾状水,严禁洒大水或冲水碾压;如有“弹簧”、松散、起皮等 现象,应及时挖开加少量的水泥重新拌和均匀或更换符合要 求的混合料,用其他方法处理,使其达到质量要求。

5养护与交通管理

水泥稳定碎石混合料碾压完成并经压实度检查合格后, 立即覆盖养生。养生期以保持基层表面湿润为原则,养生期一 般不少于7d在养生期间未采用覆盖措施的水泥稳定碎石层 上,载量轻的除洒水车外,应封闭交通。在养生期间釆用覆盖 措施的水泥稳定碎石层上,不能封闭交通时,应严格限制重载 车辆浦行,其他车辆的车速不应超过30km/h,严禁车辆在路面 基层上转弯、调头及急刹车。

6施工缝及裂缝的处理

混合料基层施工应避免纵向接缝。当分幅施工时,纵 缝应垂直相接,不得斜接。

同日施工的两工作段的衔接处,应釆用搭接。前一段 拌和整平后,施工末端留0.5~0.8m不进行碾压,后一段施工 时,将前段留下未压部分,加部分水泥重新拌和,与后一段一 起碾压,但必须在确定的延迟时间内完成碾压。

如第二天不继续施工,则当天最后一段的工作缝在混 合料拌和结束后,在预定长度的末端,沿稳定层挖一条横贯铺 筑层全宽深约10~15cm的台阶,防止接缝处形成贯穿性通缝。 继续往前施工时,将松散颗粒拍散并回收至拌和站加入适当 水泥和水拌和均匀后使用。接茬处洒水湿润后再铺筑混合料。

如机械必须在已压成的水泥稳定层上调头,应采取措 施保护调头作业段。

5结论

(1)本课题在交通部《公路路面基层施工技术规范〉JTJ 034-2000和重庆市《城市道路工程施工质量验收规范〉 DBJ50-078-2008的基础上结合重庆地区的特点进一步完 善、优化了路面基层材料配合比的设计方法。

水泥稳定碎石基层具有良好的物理力学性能、水稳定性、抗冻性以及抗收缩性能。

水泥稳定碎石基层骨架密实型结构在重庆农贸城一期路面基层工程中得到成功应用,并为以后实际工程应用提供了理论依据。

 

参考文献:

1] 中华人民共和国交通部公路科学研究院.JTG E51- 2009公路工程无机结合料稳定材料试验规程S].北京:人民交 通出版社,2009.

2] 中华人民共和国交通部.JTJ 034-2000公路路面基层 施工技术规范SL北京:中国财经出版社,2000.

3] 中华人民共和国交通部公路科学研究所.JTG E42- 2005公路工程集料试验规程SL北京:人民交通出版社,2009.

4] 重庆市建筑工程质量监督总站.DBJ50-078-2008 市道路工程施工质量验收规范IS].重庆:重庆市建设委员会, 2009.

5] 王丹.水泥稳定碎石基层水泥用量的研究J].广西师范 学院学报:自然科学,2012,29(2).

6] 李立寒,张南鹭.道路建筑材料M].北京:人民交通出版 社,2005.

7] 胡迎东,庄志强.骨架密实型水泥稳定碎石基层在苏州 地区的应用JL中外公路,2012(6).

8] 李克学.小议水泥稳定碎石基层骨架密实结构配合比

J】.科技信息,2011(7).

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