改善超厚寬幅水泥穩(wěn)定碎石基層的施工工藝應(yīng)用

【摘要】

研究一種改善超厚寬幅水泥穩(wěn)定碎石基層的施工工藝，針對水泥穩(wěn)定碎石基層整體攤鋪時下部孔隙較多的基層造成上、下部密實程度差異大容易造成上密下疏的情況，通過不同配比試驗改進(jìn)施工工藝提高上下部結(jié)合強(qiáng)度，加強(qiáng)水泥穩(wěn)定碎石基層整體強(qiáng)度，提升市政道路施工質(zhì)量水平。

【關(guān)鍵詞】

市政道路； 路基工程； 水泥穩(wěn)定碎石； 施工技術(shù)

【中圖分類號】U416.1【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】B

［定稿日期］2023-08-18

［作者簡介］陳軼倫（1991—），男，本科，工程師，研究方向為市政工程與BIM、信息化結(jié)合技術(shù)研究與應(yīng)用;陳為之（1988—），男，本科，高級工程師，研究方向為市政橋梁與公路智能施工技術(shù)。

［通信作者］楊驥（1988—），男，本科，高級工程師，研究方向為市政施工技術(shù)研究與應(yīng)用。

0 引言

在道路工程建設(shè)施工過程中，合理應(yīng)用水泥穩(wěn)定碎石基層施工技術(shù)十分重要，可以有效確保道路施工質(zhì)量，減少后期返工人工材料成本支出。而如何改善相關(guān)工藝成為道路施工單位面對的一大技術(shù)挑戰(zhàn)。本文以部分市政工程中改善后的超厚寬幅水泥穩(wěn)定碎石基層施工工藝進(jìn)行技術(shù)應(yīng)用探討。

1 水泥穩(wěn)定碎石基層特點

城市市政道路和公路工程施工要求滿足車輛良好的通過性，應(yīng)具有較高的耐用性和強(qiáng)度、剛度、韌性和穩(wěn)定性。水泥穩(wěn)定碎石材料是一種主要由水、膠凝料和骨料組成，通過一定的科學(xué)比例進(jìn)行調(diào)配混合，經(jīng)過分層攤鋪和壓實形成路基。水泥穩(wěn)定碎石和其他路基施工材料相比較而言，作為半剛性材料其自身強(qiáng)度具有較大優(yōu)勢能夠提高道路最大荷載和全生命周期穩(wěn)定性，同時具備較好的防凍抗?jié)B效果，因此在道路工程施工中得到廣泛的采用。

在現(xiàn)有的基層施工工藝中，對基層厚度的需求提高。整體攤鋪時因重力和攤鋪振動影響會導(dǎo)致下部基層上表面孔隙較多，基層上部和下部密實程度差異大，造成上密下疏，不利于水泥穩(wěn)定碎石基層的整體強(qiáng)度；需要對基層進(jìn)行兩層乃至多層的攤鋪，普遍采用分層階梯式施工及碾壓方式，在鋪設(shè)上層時，易導(dǎo)致下層已鋪筑基層的破壞，造成基層上下兩層間的承載能力的下降，影響基層的整體強(qiáng)度。

隨著市政工程施工技術(shù)工藝的不斷發(fā)展和進(jìn)步，近年來針對水泥穩(wěn)定碎石這一道路施工普遍應(yīng)用的技術(shù)也是不斷進(jìn)行工藝改進(jìn)，提高路基整體穩(wěn)定性。

2 改善水泥穩(wěn)定碎石基層施工技術(shù)原理

該改善超厚寬幅水泥穩(wěn)定碎石基層施工工藝通過添加在水泥穩(wěn)定碎石基層上、下部之間的水劑，水劑物料吸附于下部上表面，阻礙混合料中物料的凝集，產(chǎn)生懸浮穩(wěn)定效應(yīng)，并降低基層下部的表面張力，促進(jìn)基層下部混合料與水的接觸，加速潤濕、滲透，強(qiáng)化水合過程引起的固相體積膨脹，加速混合料中氧化鈣的化解，促進(jìn)混合料的表面稠化，達(dá)到促凝作用，下部的上表面具有相對較高的初期強(qiáng)度，在鋪設(shè)上層混合料進(jìn)行壓實工序時，能夠緩解振動影響，防止上部混合料下移，造成基層的上密下疏，影響基層結(jié)構(gòu)，防止對下部造成破壞、坍塌，使基層上、下兩層間的承載能力下降；形成基層后還能夠提高其抗?jié)B性和密實度，強(qiáng)化上下部間的界面強(qiáng)度，有助于水泥穩(wěn)定碎石基層整體強(qiáng)度的提高。

3 改善水泥穩(wěn)定碎石基層操作要點

材料拌合—攤鋪準(zhǔn)備—一次攤鋪—一次壓實—二次攤鋪—二次壓實—養(yǎng)護(hù)。

3.1 拌合

取水泥（普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥一種或多種）、集料、拌合水混合，進(jìn)行拌合，制得第一混合料和第二混合料，第一混合料的含水率比第二混合料的含水率高于2%。

3.2 攤鋪準(zhǔn)備

取第一混合料進(jìn)行攤鋪，鋪設(shè)形成第一層水泥穩(wěn)定碎石基層，噴灑水劑，取第二混合料在第一層水泥穩(wěn)定碎石基層的上表面進(jìn)行攤鋪，鋪設(shè)形成第二層水泥穩(wěn)定碎石基層。其中應(yīng)控制第一混合料含水率高于第二混合料1%～3%。

第一層水泥穩(wěn)定碎石基層和第二層水泥穩(wěn)定碎石基層分別為基層的下部和上部，在鋪設(shè)基層上部前對其下部進(jìn)行水劑的噴涂，提高基層下部的上表面含水量，與基層上部的混合料中的含水量產(chǎn)生差異；由于水泥漿體硬化為水合過程，需要水的參與，能夠吸引上部混合料中的水泥漿體向下部滲透，促進(jìn)基層上部和下部界面間水泥漿體的快速水合硬化，強(qiáng)化上部混合料與下部的結(jié)合，提高界面強(qiáng)度，降低后續(xù)壓實對下部的破壞，提高水泥穩(wěn)定碎石的整體強(qiáng)度。

其中噴灑的水劑為12%～27%有機(jī)硅、10%～20%甲基硅酸鈉、2%～6%尿素、9%～16%含氟多元醇，其余為水。有機(jī)硅應(yīng)選取為聚甘油改性乙烯基有機(jī)硅；含氟多元醇由六氟環(huán)氧丙烷、環(huán)氧丙烷低聚物與雙季戊四醇在三乙胺作用下酯化反應(yīng)制得，六氟環(huán)氧丙烷、環(huán)氧丙烷摩爾比控制在1∶（4～10），低聚物中碳氧雙鍵與雙季戊四醇中羥基的摩爾比應(yīng)控制在1∶（2～4）。

水劑噴灑后，確保在第一層水泥穩(wěn)定碎石基層表面形成網(wǎng)狀薄膜。該薄膜具有阻水效果防止水汽蒸發(fā)，對后續(xù)第二層水泥穩(wěn)定碎石基層攤鋪時上下界結(jié)合強(qiáng)度具有較大影響。

3.3 一次攤鋪

取水劑對待攤鋪路面進(jìn)行噴灑，路面上設(shè)置墊層，水劑噴灑應(yīng)以噴霧形式噴灑，用量控制在0.1～0.5 kg/m2，采用20 t壓路機(jī)進(jìn)行靜壓，取第一混合料進(jìn)行攤鋪，鋪設(shè)形成第一層水泥穩(wěn)定碎石基層。

3.4 一次壓實

采用20 t壓路機(jī)進(jìn)行靜壓，靜壓次數(shù)為2次，碾壓速度為20～30 m/min；采用32 t振動壓路機(jī)進(jìn)行振動壓實，弱振1次后，強(qiáng)振1次，碾壓速度為50～70 m/min，在第一層水泥穩(wěn)定碎石基層的上表面噴灑水劑。

3.5 二次攤鋪

基層下部混合料的含水率應(yīng)比上部高，此時在下部鋪設(shè)完成后水合稠化，當(dāng)?shù)谝粚铀喾€(wěn)定碎石基層表面收漿、無泌水后，取第二混合料在第一層水泥穩(wěn)定碎石基層的上表面進(jìn)行攤鋪，鋪設(shè)形成第二層水泥穩(wěn)定碎石基層。此時鋪設(shè)上層時，上層的稠化狀態(tài)與下層相近，能夠在壓實工序中達(dá)到相同的作用效果抵消基層上下層的界面差異。

3.6 二次壓實

對于已經(jīng)形成的第一層水泥穩(wěn)定碎石基層和第二層水泥穩(wěn)定碎石基層進(jìn)行壓實處理，形成基層。壓實分初壓、復(fù)壓和終壓三步。

初壓采用20 t壓路機(jī)進(jìn)行靜壓，靜壓次數(shù)為2次，碾壓速度為20～30 m/min；復(fù)壓采用32 t振動壓路機(jī)進(jìn)行振動壓實，弱振1次后，強(qiáng)振3次，碾壓速度為30～50 m/min；終壓采用26 t壓路機(jī)進(jìn)行靜壓，靜壓次數(shù)為2次，碾壓速度為30～50 m/min。

終壓結(jié)束后，立即采用一布一膜覆蓋方式進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，并配備噴霧式灑水車灑水，養(yǎng)護(hù)7 d。

4 改善技術(shù)實施對照

在研究該改善技術(shù)過程中，項目研發(fā)小組針對材料配合比和施工方式分別進(jìn)行試驗，共進(jìn)行實施例1～7組、對比例1～3組。其中實施例1～3組水劑組分含量發(fā)生變化；與實施例2組相比，實施例4、5組中含氟多元醇配置比例發(fā)生變化，實施例6組中的水劑為純水，實施例7組第一、第二混合料無含水量差異；對比例1組中未設(shè)置噴灑水劑，對比例2組在第一層水泥穩(wěn)定碎石基層養(yǎng)護(hù)7 d后再鋪設(shè)第二層水泥穩(wěn)定碎石基層，對比例3組為整體攤鋪。

經(jīng)過共10組不同的試驗，制取試樣分別對壓實度和強(qiáng)度進(jìn)行檢測，并記錄結(jié)果如表1所示。

根據(jù)測試數(shù)據(jù)對比，實施例1-7組與對比例1-3組得到的水泥穩(wěn)定碎石基層相比，其上下壓實度差異和上，下層強(qiáng)度差異明顯變大，整體壓實度與抗壓強(qiáng)度在下降，證明了該改善技術(shù)實現(xiàn)了對水泥穩(wěn)定碎石基層整體強(qiáng)度的提高，并縮小了基層上下部的差異。

5 結(jié)束語

隨著社會進(jìn)擊的快速發(fā)展，我國的市政道路建設(shè)水平也在不斷提高，并且出現(xiàn)了越來越多的新型施工技術(shù)，其中水泥穩(wěn)定碎石技術(shù)作為一項應(yīng)用較為廣泛的施工技術(shù)，采用該改善方法提高了混合料上下基層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和現(xiàn)場鋪裝質(zhì)量，減少了道路鋪裝過程中的資源浪費，符合政府倡導(dǎo)的建設(shè)資源節(jié)約、環(huán)境友好、社會和諧和可持續(xù)發(fā)展的要求，環(huán)保效益顯著，同時路基整體質(zhì)量可以得到可靠保障。

參考文獻(xiàn)

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