二灰碎石基層起拱原因的探討與施工的質量控制管理

施文紅 龔飛兵

(1.南通市通佳工程質量檢測有限公司,江蘇南通 226007;2.南通紡織職業技術學院,江蘇南通 226007)

二灰碎石基層起拱原因的探討與施工的質量控制管理

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(1.南通市通佳工程質量檢測有限公司,江蘇南通 226007;2.南通紡織職業技術學院,江蘇南通 226007)

在市政道路施工中,二灰碎石是一種較為常見的施工材料,其具有較多的應用優勢,但是在實際的使用中常常出現起拱現象,影響了市政道路的使用質量和使用壽命。為此必須要對這一現象進行有效控制管理。現本文就以南通地區的市政道路為例,來談談其市政道路二灰碎石基層起拱的主要原因和作用機制,并從原材料的質量控制和施工管理兩方面探討了其質量控制措施,以供參考。

二灰碎石 基層起拱 原因 質量控制

石灰、粉煤灰、碎石(簡稱：二灰碎石)三種無機材料按照一定比例通過機及設備、攪拌、攤鋪、碾壓成型作為基層材料已經廣泛應用于城市市政道路工程，它具有水穩定性好、承載能力強、剛度大后期強度高特點。并且材料來源豐富、價格低廉的優勢。

南通地區擁有華能(南通)電廠、天生港發電公司二大火力發電公司，每年產生大量的粉煤灰廢渣。既占用大量寶貴的土地資源、又污染環境。近年來，南通地區市政道路施工工程開始廣泛使用二灰碎石基層材料，在先后建成的大通路、海螺路、天生路、花園路及虹橋路都推廣使用此類材料。為節約資源、改善環境樹立了典范。然而，在2011年前后，在南通市區范圍內出現了部分使用二灰碎石的市政道路基層起拱路面呈現波浪形的現象。這種已經開通交通道路再次封閉返工，對市民出行、政府工程形象造成很壞影響。

作為檢測單位的我公司是嚴格按照交通部JTJ034-2000質量標準進行檢測評價的，為什么有的道路有問題？有的道路沒有問題？肯定在檢測項目的以外存在影響工程質量的因素。經過與業主單位、建設單位、監理單位、提供材料的公司多方交流、探討。通過大量的對比試驗。終于發現了基層起拱的原因、作用機制。在南通地區的市政道路基層檢測項目中增加了項目SO3的檢測，保證了道路工程的施工質量。

1 起拱原因及作用機制的探討

1.1 原料指標

南通地區市政道路施工中的粉煤灰主要來自華能(南通)電廠、天生港發電公司。由于二大電廠從屬關系不同、煤炭來源途徑不同、汽輪機組不同導致粉煤灰的差異性很大。

表1

從二種粉煤灰的成分分析可以知道：高鈣煤灰粉大多為玻璃微粒珠子，表面結構致密、表面積小、游離氧化鈣 (f-CaO )含量少。低鈣煤灰粉主要是多孔結構，表面大游離氧化鈣 (f-CaO)含量大。2011-3-19批次來自二個電廠的游離氧化鈣 (f-CaO)含量的測定：(如表1)。

1.2 游離氧化鈣f-CaO的水化反應機制

經過高溫燃燒的煤炭產生的煤渣、結構致密。特別是高鈣粉，結晶顆粗大。水化反應緩慢，一般經過一年甚至幾年時間，當游離氧化鈣f-CaO，會消解產生 Ca( OH)2，使得粉煤灰產生內應力。體積膨脹50%以上。

國內外的研究表明：二灰碎石的膨脹起拱與其游離氧化鈣f-CaO 含量存在顯著的相關性。二灰碎石在壓實后自行板結，與游離氧化鈣f-CaO有關系，它在于水消解產生 Ca(OH)2同時起膠化作用。當二灰碎石中游離氧化鈣f-CaO過多時，消解產生Ca(OH)2膨脹使得壓實基層發生錯位松動從而使得路面隆起。

1.3 二灰碎石混合料中SO3的檢測數據

南通地區的市政道路施工中二灰碎石混合料的配比6：14：80。消石灰、粉煤灰為結合料、填充料，粉煤灰的水化膨脹會基層結構的穩定。為此要控制游離氧化鈣f-CaO的含量在3%左右。由于游離氧化鈣f-CaO通常與SO3結合CaSO4硫酸鹽的形態存在，所以我們在測定游離氧化鈣f-CaO時以SO3的含量為依據。在先后建成的大通路、海螺路、天生路、花園路檢測過程中粉煤灰原材料中的SO3控制3%以下。簡單易行，效果明顯。

二灰碎石混合料中SO3的檢測數據分析匯總(如表2)。

表2

2 二灰碎石混合料的質量控制

消石灰劑量與粉煤灰質量是影響二灰碎石質量的關鍵因素。

對比試驗發現：當消石灰含量提高粉煤灰一定時二灰碎石基層初期強度后期強度都得到提高；石灰含量一定時，粉煤灰，的手感細、滑溜、少許粘、比表面積大的燒失率小的粉煤灰，其中不小于70%，燒失率不大于10%，比表面積大于2500cm2/g，粉煤灰原材料中的SO3控制3%以下，游離氧化鈣f-CaO 含量適中的低鈣粉煤灰二灰碎石基層初期強度、后期強度都很好。

3 施工過程管理

3.1 施工工藝流程

準備基層原料——放樣——備土攤鋪——平整、輕壓——備鋪粉煤灰——初攪拌平整輕壓——備撒消石灰——機械攪拌——碾壓——養生。

3.2 及時碾壓是保證基層壓實度初期、后期強度的關鍵

二灰碎石的露天堆放會隨時間的推移，使得二灰水化反應的活性物質損失很快。影響后期基層板塊的強度。

3.3 科學組織、合理施工是保證道路工程質量的前提

市政道路施工往往工期緊，施工場地環境復雜，應該從一開始控制好高程，力爭避免基層施工后期淺層找補、厚層刨挖。影響整個基層板塊的成型、從而影響路面質量。基層施工最好選擇在年平均氣溫時期施工，施工時的氣溫與一年中最冷或最熱時的溫差越大，越易產生溫縮性起拱。二灰碎石穩定基層的強度與混合料的配合比，含水量，二灰劑量，及壓實度有關，并且這幾個因素相互制約共同對混合料的強度起著作用。

3.4 試驗路段鋪筑方案

二灰碎石混合料試驗路段鋪筑采用了集中廠拌、汽車運輸、逐車過秤、現 場查核、分層攤鋪、總量控制的鋪筑方案。二灰碎石厚為30cm，由ABG422攤鋪機分二層鋪筑，下層厚度為17cm，上層厚度為13cm。采用基準鋼絲調平。為了取得較準確的技術數據，試驗路段的二灰碎石混合料采用總量控制的方法，即先計算試驗路段需用二灰碎石混合料總重量，二灰碎石在拌和場裝車后，逐車過秤，秤出每車料的凈重。根據現場測得的實際含水量，算出相當干混合料的總重量，再折算成最佳含水量狀態下的混合料重量，按照98%的壓實度及鋪筑厚度，確定每車混合料應鋪筑的長度，直至運夠總重量為止。下層經過各項技術指標的檢測，并經駐地監理工程師批準，方能進行上層施工。

試驗路段的測量放樣和檢測工作，鋪筑厚度17cm時為1.249；鋪筑厚度13cm時為1.244。測定時按每10m一個斷面，每個斷面測4點，為上下層198個測點的數據平均值。根據投入的設備情況，采用了三種組合方式，即激振力29t的CA25振動壓路機與18～21t鐵三輪靜力式壓路機組合、激振力39t的VV170振動壓路機與18～21t鐵三輪靜力式壓路機組合、CA25振動壓路機與18～21t鐵三輪靜力式壓路機及16t輪胎壓路機組合。

二灰碎石頂面，應清除表面松散的集料，清理表面的泥塊和污染物，盡量 使骨料暴露出來。在有條件時，可用空壓機配合清理，能取得良好的效果。上層開鋪前，下承層表面應適當灑水潤濕，以增強上下層的結合。

4 結語

總之，在市政道路基層施工中，采用二灰碎石作為施工材料是非常經濟可行的，并且其主要是由無機物組成，因此成分較為穩定，有利于道路路基的穩定。但是在施工中若不加強管理和質量控制，也可能會導致二灰碎石路基出現起拱等質量問題，影響道路運行質量。為此必須要重視二灰碎石基層的施工質量控制，從原材料、施工工藝、施工組織等方面加強控制管理，確保施工質量，以充分發揮二灰碎石基層的優良性能。

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