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論文導(dǎo)讀:二灰穩(wěn)定碎石基層比水泥穩(wěn)定碎石造價(jià)低、易于施工,具有良好的力學(xué)性能、板體性、水穩(wěn)性和抗凍性,干縮、冷縮造成的裂縫又不及水泥穩(wěn)定碎石明顯,所以交通量不大的次高等級(jí)公路和一些市政工程中還普遍應(yīng)用。如何提高二灰穩(wěn)定碎石基層的強(qiáng)度,一直是同行們面臨的課題。本文分別從原材料、配合比、拌和、攤鋪、養(yǎng)生等各個(gè)方面對影響二灰穩(wěn)定碎石混合料強(qiáng)度的要素進(jìn)行了研究分析。
關(guān)鍵詞:強(qiáng)度,因素
隨著近幾年我國高等級(jí)公路質(zhì)量的不斷提高,二灰穩(wěn)定碎石基層已不在被廣泛應(yīng)用。但由于它比水泥穩(wěn)定碎石造價(jià)低、易于施工,具有良好的力學(xué)性能、板體性、水穩(wěn)性和抗凍性,干縮、冷縮造成的裂縫又不及水泥穩(wěn)定碎石明顯,所以交通量不大的次高等級(jí)公路和一些市政工程中還普遍應(yīng)用。如何提高二灰穩(wěn)定碎石基層的強(qiáng)度,一直是同行們面臨的課題。我們經(jīng)過多次請教專家,結(jié)合以往幾年的施工經(jīng)驗(yàn)以及在市政工程中的應(yīng)用情況,主要從原材料、配合比、拌和、攤鋪養(yǎng)生等各個(gè)方面進(jìn)行了分析研究。
(—)原材料
1)石灰
用于二灰穩(wěn)定碎石基層的石灰必須符合Ⅲ級(jí)消石灰或Ⅲ級(jí)生石灰以上的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)盡量縮短石灰存放時(shí)間,石灰如果存放時(shí)間過長,特別是在沒有覆蓋的情況下,其有效氧化鈣和氧化鎂的含量大大降低,原先質(zhì)量符合Ⅲ級(jí)的石灰可能變成等外石灰,這樣就大大降低了混合料的強(qiáng)度形成和穩(wěn)定性。下列幾組數(shù)據(jù)就充分驗(yàn)證了這一點(diǎn)。
堆放時(shí)間 | 半月 | 一個(gè)月 | 二個(gè)月 | 三個(gè)月 | 半年 |
鈣鎂含量﹪ | 61.3 | 57.2 | 45.9 | 32.7 | 21.5 |
因此石灰不應(yīng)堆放時(shí)間過長,并用蓬布覆蓋,并防風(fēng)吹日曬、雨淋。生石灰在使用前必須充分消解,至少悶放7d 后再使用。使用消解不充分的和沒有悶放的石灰,碾壓完成后,在養(yǎng)生期間,未充分消解的石灰可能繼續(xù)吸水消解會(huì)引起局部膨脹、鼓包,影響穩(wěn)定層的強(qiáng)度和平整度,從而進(jìn)一步影響瀝青面層引起破壞另外。另外,消解后的石灰應(yīng)保持一定的濕度,不得產(chǎn)生飛揚(yáng),也不能過濕成團(tuán),如含水量過大,喂料斗就不可能均勻準(zhǔn)確地喂料,影響石灰劑量,基層強(qiáng)度就無法保證。通過試驗(yàn)雜質(zhì)含量在10﹪左右的一噸生石灰大約需要800~900公斤的水。如果消解后的石灰雜質(zhì)含量過大,還要過1㎝左右的篩,以保證施工中的石灰劑量。
2)粉煤灰
粉煤灰是火力發(fā)電廠燃燒煤粉產(chǎn)生的工業(yè)廢渣,它的成份是二氧化硅(SiO2)、三氧化二鋁(AL2O3)和三氧化二鐵(Fe2O3)。用于二灰穩(wěn)定碎石基層時(shí)要求它的總含量應(yīng)大于70%,燒火量不應(yīng)超過20%,燒火量過大將會(huì)明顯降低混合料的強(qiáng)度。粉煤灰的含水量不應(yīng)過大。如果過大,粉煤灰顆粒(粒經(jīng)大部分在0.01~0.1之間)會(huì)凝聚成團(tuán),拌和時(shí)不易通過下料斗的開口,影響施工生產(chǎn)配合比和拌合機(jī)的產(chǎn)量,從而影響混和料的強(qiáng)度。比如2003年在常熟市政工程中,進(jìn)到場的粉煤灰含水量大都超過40%,攤鋪完的二灰穩(wěn)定碎石混合料壓完后呈彈簧現(xiàn)象,3d-4d強(qiáng)度無法形成,后來我們采取向粉煤灰中摻生石灰(大約3︰1的比例),然后再悶放3d-5d來充分吸濕粉煤灰中的水分,這樣既保證施工的順利進(jìn)行,又促進(jìn)了混合料強(qiáng)度的早期形成。
混合料中的粉煤灰用量多,雖然能夠提高它的后期強(qiáng)度,但對壓實(shí)度有一定的影響,使施工干密度變小,壓實(shí)度不易達(dá)到,而且表面在濕度降低時(shí)形成一層松軟的薄層,影響了表面強(qiáng)度和平整度。施工中石灰與粉煤灰的比例一般為1︰2~1:3
3)石料
二灰碎石基層中,石料單個(gè)顆粒的最大粒徑不應(yīng)大于31.5mm,并且要有單個(gè)的連續(xù)級(jí)配,壓碎值、含泥量、針片狀都要符合要求。細(xì)集料中粒徑小于0.075mm的顆粒含量不宜太多否則影響混合料的強(qiáng)度。
。ǘ┡浜媳
石灰、粉煤灰與集料之比一般為20:80,在這種混合料中,集料能夠形成骨架,石灰和粉煤灰能填充到骨架的空隙中,在最佳含水量的作用下,把粗集料與細(xì)集料緊緊地粘結(jié)在一起,形成密實(shí)的整體結(jié)構(gòu),具有足夠的強(qiáng)度。試驗(yàn)證明,在保證混合料合成級(jí)配的情況下適當(dāng)增加粗集料用量,混合料的強(qiáng)度明顯增加。下面的數(shù)據(jù)就能充分說明這一點(diǎn)。一種是在規(guī)范級(jí)配中值的上方,一種是在中值附近,一種是在規(guī)范級(jí)配中值的下方,這三種級(jí)配,我們均采用8%的石灰、12%粉煤灰用量分別進(jìn)行試驗(yàn)路段攤鋪,并采用相同的施工工藝和養(yǎng)生措施。7d后取芯發(fā)現(xiàn)級(jí)配偏粗的強(qiáng)度最大、中值附近次之。
篩孔尺寸 | 31.5 | 19 | 9.5 | 4.75 | 2.36 | 1.1 8 | 0.6 | 0.075 | 強(qiáng)度 | 代表值 |
較細(xì)級(jí)配 | 100 | 95.3 | 67.5 | 47.8 | 35.8 | 24.3 | 17.9 | 6.2 | 0.93 | 0.84 |
中值級(jí)配 | 100 | 91.2 | 63.1 | 43.1 | 29.7 | 19.7 | 12.5 | 3.9 | 1.07 | 1.01 |
較粗級(jí)配 | 100 | 86.9 | 58.7 | 39.5 | 22.6 | 14.3 | 9.4 | 2.3 | 1.15 | 1.07 |
(三)拌和
只有全部材料充分拌和后,用石灰粉煤灰穩(wěn)定才能達(dá)到最大的效果,拌和不均勻會(huì)導(dǎo)致以下3個(gè)方面的結(jié)果:①水分滲透不均勻,導(dǎo)致強(qiáng)度的不均勻;②拌和不均勻,導(dǎo)致石灰粉煤灰分布不均勻;③浪費(fèi)石灰粉煤灰。拌和時(shí),要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)配合比進(jìn)行拌和,并且設(shè)有專人看管各個(gè)喂料斗,以免原材料含水量過大時(shí)影響喂料斗的準(zhǔn)確性;旌狭系暮繎(yīng)根據(jù)當(dāng)天的天氣情況略大于最佳含水量,使混合料攤鋪完碾壓時(shí)的含水量接近最佳值,有利于混合料壓實(shí)度滿足要求和強(qiáng)度更好的形成。拌和要均勻,特別要注意粗、細(xì)集料“窩”現(xiàn)象的發(fā)生。粗集料“窩”不能形成密實(shí)連續(xù)的整體,強(qiáng)度無法形成,細(xì)集料‘窩“形不成骨架,養(yǎng)生不及時(shí)易產(chǎn)生干縮裂縫。所以給運(yùn)輸車裝料時(shí)要分三次,先裝車前再裝車尾最后裝車的中間。由于二灰穩(wěn)定混合料是一種緩凝材料,堆放時(shí)間稍長,對壓實(shí)度和強(qiáng)度影響不大,但堆放時(shí)間過長也會(huì)有一定的影響。所以拌成的混合料堆放時(shí)間不應(yīng)超過一天,最好當(dāng)天拌成的混合料當(dāng)天攤鋪完。
。ㄋ模⿺備
現(xiàn)在有些施工單位常用結(jié)構(gòu)性能并不很完善的攤鋪機(jī)用來攤鋪二灰混合料,很難把運(yùn)輸車裝料和向攤鋪機(jī)內(nèi)倒料時(shí)造成粗集料離析現(xiàn)象處理好。因此在攤鋪混合料時(shí),后面設(shè)一個(gè)3~5人的小組專門消除粗、細(xì)集料離析現(xiàn)象,對于粗集料“窩”和粗集料“帶”應(yīng)均勻地補(bǔ)撒細(xì)集料來填充粗集料的空隙。對細(xì)集料“窩”應(yīng)補(bǔ)撒粗集料使它形成密實(shí)的骨架結(jié)構(gòu),特別是攤鋪機(jī)的兩邊更容易發(fā)生粗集料“窩”現(xiàn)象,應(yīng)采用立方木的方法進(jìn)行施工,后面再設(shè)專人專門進(jìn)行處理粗集料‘窩“,這樣既節(jié)約混合料,又防止碾壓時(shí)的塌肩,更有利于混合料強(qiáng)度的早期形成。
。ㄎ澹B(yǎng)生
適當(dāng)?shù)臈l件(水分、溫度和時(shí)間)對石灰粉煤灰粒料混合料的養(yǎng)生十分重要,即使有好的混合料設(shè)計(jì),但如果沒有適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)生條件,也不會(huì)產(chǎn)生滿意的使用效果。二灰穩(wěn)定混合料基層一般在碾壓完成后第二天開始養(yǎng)生,每天灑水的次數(shù)應(yīng)根據(jù)天氣情況而定,表面始終應(yīng)保持一定的濕度,不能過濕或忽干忽濕。第一次開始灑水,應(yīng)用低壓力進(jìn)行噴水,防止破壞混和料剛剛形成的早期強(qiáng)度,養(yǎng)生期間除灑水車外,應(yīng)禁止任何車輛行駛。養(yǎng)生溫度影響二灰混合料的強(qiáng)度非常明顯,養(yǎng)生溫度越高,強(qiáng)度越高。下面數(shù)據(jù)就說明了溫度和強(qiáng)度之間的關(guān)系。
齡期(d) | 7d | 14d | 7d | 14d | 7d | 14d | 7d | 14d |
溫度(℃) | 10 | 20 | 30 | 40 | ||||
強(qiáng)度(MPa) | 0.78 | 0.91 | 0.98 | 1.0 6 | 1.39 | 1.75 | 2.07 | 2.39 |
根據(jù)施工的需要,制備相應(yīng)灰劑量隨時(shí)間變化的衰減曲線,以便于施工工程中石灰劑量檢測時(shí),有相對更加合理的參照標(biāo)準(zhǔn),確,F(xiàn)場檢測的灰劑量符合實(shí)際摻灰量。在壓實(shí)度檢測過程中,由于取樣的時(shí)間不同,灰劑量滴定就不一樣,因而確定的最大干密度也就不一樣。時(shí)間越長,滴定出的灰劑量越低,取用的最大干密度越大,從而反映出的路基壓實(shí)度越小。因此,壓實(shí)度要及時(shí)檢測,或者按照天數(shù)衰減度來檢測。