水稳层是水泥稳定碎石层的简称,即采用水泥固结级配碎石,通过压实、养护完成。
作用原理
水泥稳定碎石是以
级配碎石作骨料,采用一定数量的
胶凝材料和足够的
灰浆体积填充骨料的空隙,按嵌挤原理
摊铺压实。其
压实度接近于
密实度,强度主要靠碎石间的嵌挤锁结原理,同时有足够的灰浆体积来填充骨料的空隙。它的初期强度高,并且强度随
龄期而增加很快结成板体,因而具有较高的强度,抗渗度和
抗冻性较好。水稳水泥用量一般为
混合料3%~6%,7天的
无侧限抗压强度可达1.5~4.0mpa,较其他路基材料高。水稳成活后遇雨不泥泞,表面坚实,是
高级路面的理想基层材料。
根据
交通部《
公路路面基层施工技术规范》规定,道路中采用的水泥稳定碎石均属中粒土,由于水稳中含有水泥等胶凝材料,因而要求整个
施工过程要在
水泥终凝前完成,并且一次达到
质量标准,否则不易修整。因而施工中要求加强
施工组织设计和
计划管理,增加现场施工人员的紧迫感和责任感,加快
施工进度,加大
机械化施工程度,提高
机械效率。水稳的
施工方法也符合现代化大规模机械化发展的方向,因而水稳在
公路工程中的应用会得到很快推广。
材料要求
水稳材料主要由
粒料和
灰浆体积组成。粒料为级配碎石,灰浆体积包括水和
胶凝材料,胶凝材料由水泥和
混合材料组成。
1、水泥
水泥作为集合料的一种
稳定剂,其质量对集料的质量是至关重要的,施工时选用
终凝时间较长,
标号较低的水泥。为使
稳定土有足够的时间进行拌和、运输、
摊铺、碾压以及保证其具有足够的强度,不应使用快凝水泥、
早强水泥以及受潮变质水泥。
2、混合材料
混合材料分活性和非活性两大类。活性材料是指粉煤灰等物质,可与水泥中析出的
氧化钙作用。非活性材料是指不具有活性或活性甚低的人工或天然的
矿物材料,对这类材料的品质要求是材料的细度和不含有害的成分。
项 目 粉煤灰品质
技术条件(GB1596-79)
水工混凝土掺用粉煤灰技术
暂行规定细度(0.08MM筛筛除)(%)
<1
<3
<8
<105 <12
<3.5
<12
应用人工
级配碎石,
道路工程用做
底基层时集料的最大粒径不应超过40mm,
颗粒组成范围,用表2中1号级配,用做基层时,集料的最大粒径不应超过30mm,颗粒组成应在表2所列2号级配范围内。
适宜用做水泥稳定集料的颗粒组成范围 表2
编号 1 2
通过下列
筛孔(mm)的重量
百分比(%) 100 100
90~100 90~100 100
75~90 75~90 90~100
50~70 50~70 60~80
30~55 30~55 30~50
15~35 15~35 15~30
10~20 10~20 10~20
0~7 0~7 0~7
石料的
磨耗值不超过35%,石料的
压碎值不超过30%
4、水
通常适合于饮用的水,均可拌制和养护水稳。如对水质有疑问,要确定水中是否
有对水泥强度发展有
重大影响的物质时,需要进行试验。从水源中取水制成的
水泥砂浆的
抗压强度与
蒸馏水制成的水泥砂浆抗压强度比,低于90%者,此种水不许用于水稳施工。
组成设计
采用水泥、粉煤灰、稳定碎石、砂等筑路材料作为水泥稳定碎石基层。
首先,实验室通过经过一定数量的原材料试验,进行
配合比设计、击实实验,确定
最大干密度和
最佳含水量。然后以此配比制成
试件,试件在规定温度条件下保湿养护6天,浸水1天后,进行
无侧限抗压强度实验。
下图为水泥4%、粉煤灰10%、级配碎石86%的
重型击实试验报告经实验得知:
⑴经过对集料为砂、碎石、水泥和集料为粉煤灰、碎石、水泥的两种配比试验,结果发现掺加粉煤灰的水泥稳定
混合料不仅其和易性较好,而且试块容易成型,成型后的试块外观较好,7天平均强度也较高。
⑵不同配比灰土试件,7天无侧限抗压强度在1.0mpa左右;而不同配比水稳试件7天无侧限抗压强度在4~7mpa之间(采用325号
普通水泥,水泥掺量5%~6%)
⑶不同配比灰土试件经几次
冻融循环后,抗压强度几乎没有;而掺有水泥和粉煤灰的不同配比的水稳试件,经10次冻融循环后,仍可测得一定的强度。
通过观测、分析不同配比的灰土基层板体性较差,干缩、温缩系数大,这样的基层表层受水浸泡后强度降低,在
行车荷载反复作用下,容易被
面层材料啃噬成粉末状,极易被渗进的水混合成
泥浆流走,逐渐使面层脱空,造成油面沉陷、龟裂、脱落,这就是沥青
路面病害产生的主要原因。而由
水泥、粉煤灰、碎石、砂、
石屑等组成的
水稳基层,具有强度高、面层薄、板体性、
水稳定性、
抗冻性好等特性,正好弥补了灰土基层的缺陷,从而大大提高
沥青混凝土道路的使用寿命。
施工中注意的问题:
1、厂拌设备的选型。拌和设备的质量直接影响混合料拌和的质量,而拌和设备的好坏的关键就要看其骨料、
粉料、水等各种物料的配合比精度是否能够得到保证,本标段选用WBC300型稳定土厂拌设备。该设备采用电磁调速控制系统,能较好的保证各种物料的配合比,且拌和均匀,性能稳定。
2、严格控制
水泥剂量。水泥剂量太小,不能保证
水泥稳定土的施工质量;而剂量太大,既不经济,还会使基层的裂缝增多、增宽,从而引起沥青面层的相对应的
反射裂缝。所以,必须严格控制水泥用量,做到经济合理,精益求精,以确保工程质量。
3、混合料的含水量控制。厂拌混合料现场,每天由后场专职试验人员在早上、中午、下午分别测定各种集料的含水量,根据
施工配合比设计的最佳含水量指标,结合当天的气温、湿度、
运距情况确定混合料拌和时的
用水量。在前场负责检测
压实度的专职试验人员,在混合料摊铺整型过程中亦及时测定混合料的含水量,及时指挥
压路机碾压,力求在最佳含水量条件下碾压,尽量避免由于含水量过大出现“弹软”、“波浪”等现象,影响混合料不能达到密度和强度,增大混合料的干缩性,使
结构层容易产生
干缩裂缝;或由于含水量偏小使混合料容易松散,不易碾压成型,也会影响混合料可能达到的密度和强度。所以只有严格按规范施工,加强每一施工环节的
质量控制,才能保证施工质量。
4、混合料的运输应避免车辆的颠簸,以减少混合料的离析。在气温较高、运距较远时要加盖毡布,以防止水分过分损失。摊铺、碾压时,摊铺系数1.3∽1.5之间(正常速度下
英格索兰摊铺机为1.3、
徐工摊铺机为1.5、且摊铺系数与摊铺机的
行驶速度也有关),施工中必须贯彻“宁高勿低、宁刮勿补”的原则, 全部施工工程力争在水泥终凝时间前完成。碾压完毕立即做
密实度试验,若试验结果达不到标准重新进行碾压。
5、混合料摊铺接缝的处理。接缝有纵向接缝和横向接缝两种,当
摊铺机宽度足够时,整幅摊铺时不存在
纵缝接缝问题。当摊铺机的
摊铺宽度不足时,采用2台摊铺机一前一后同步向前摊铺混合料,并一起进行碾压,这样也可以避免纵向接缝。由于本标段结构物较多,一般情况下都以两结构物间为一施工段落,避免了横向接缝,如有特殊,需设置横向接缝,其
处理方法是将摊铺机附近及其下面未经压实的混合料铲除,将已碾压密实且高程和
平整度符合要求的末端挖成一横向垂直向下的断面,摊铺机返回到压实层的端部,用木垫板垫至虚铺高度,再摊铺新的混合料,继续下一步施工。