城市道路水泥稳定碎石基层质量控制管理要点.pptx
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1、城市道路水泥稳定碎石基层城市道路水泥稳定碎石基层质量控制管理要点质量控制管理要点南京市市政公用工程质量安全监督站南京市市政公用工程质量安全监督站许许 琼琼 鹤鹤01路基路面基础知识02水泥稳定碎石基层的作用机理03水泥稳定碎石的生产和施工工艺04水泥稳定碎石常见质量问题 目 录 01 01 路基路面基础知识路基路面基础知识沥青混凝土面层水泥稳定碎石基层12%石灰土底基层总称路面结构层简称 路 面路面结构层以下持力层称为 路 基1、城市道路典型路基路面形式路路 面面路路 基基2、路基路面的力学行为OO深度深度Z Z(米)(米)OO深度深度Z Z(米)(米)自重应力自重应力车轮荷载车轮荷载路基路面
2、主要受力来自两方面路基路面主要受力来自两方面=+自重应力自重应力 B B车轮荷载车轮荷载 Z Z此深度车轮荷载引起的此深度车轮荷载引起的应力仅为自重应力应力仅为自重应力10%10%此深度称为此深度称为路基工作区路基工作区深度深度Z Za a 01 01 路基路面基础知识路基路面基础知识路路 面面路路 基基理论计算表明,考虑路面结构层的应力扩散作用后:一般小客车,Za=0.5m左右,位于路面结构层以内;载重大货车,Za会超出路面结构层以下0.3-0.8m左右。在Za深度以下,车轮荷载对路基路面的作用非常微弱。小客车载重大货车 结论:结论:路面结构层和以下路面结构层和以下0.3m0.3m路床的强度
3、路床的强度和稳定性,对于保证道路的使用功能至关重要。和稳定性,对于保证道路的使用功能至关重要。ZaZaZaZa 01 01 路基路面基础知识路基路面基础知识 01 01 路基路面基础知识路基路面基础知识3、路面基层的力学性能要求由于路面基层是上部车轮荷载的直接承力层,其力学性能直接决定了整个路面的工作性能。优良的基层应具有以下特点:1、刚度大:2、强度高:3、稳定性好:4、抗冲刷能力强:5、抗冻性能好(尤其在北部寒冷地区):基层应力扩散条件好,有效减小工作区深度Za。基层底面抗弯拉强度高,抵抗车轮荷载裂缝能力强。不易产生温度收缩和失水收缩的裂缝。地下水下仍保证一定的刚度、刚度和完整性。抗低温冻
4、胀能力强。01 01 路基路面基础知识路基路面基础知识4、常见的基层类型及优缺点刚性基层刚性基层:水泥混凝土、高剂量水泥稳定碎石水泥混凝土、高剂量水泥稳定碎石(回弹模量回弹模量2500Mpa)2500Mpa)优点缺点刚度大、强度高,抗冲刷性能好,比较适合长期大量运输煤、矿石、建筑材料等道路。基层必须设置纵横缝,纵横缝容易在温度和荷载作用下反射到沥青路面上,形成反射裂缝。(如混凝土路面加铺沥青也可视为一种刚性基层)柔性基层柔性基层:沥青碎石、级配碎石沥青碎石、级配碎石(回弹模量回弹模量1200Mpa)1200Mpa)优点缺点温度适应能力强,不会产生温度和干缩裂缝,抗冲刷能力也比较强。刚度小,强度
5、低,在重交通量情况下很容易出现破坏。01 01 路基路面基础知识路基路面基础知识半刚性基层半刚性基层:水泥水泥稳定碎石、二灰碎石稳定碎石、二灰碎石(回弹模量回弹模量1300130017001700Mpa)Mpa)优点缺点刚度较大、强度较高,抗冲刷性能也比较好,比较适合作为重载或特重交通量道路基层。无机结合料存在温缩和干缩开裂的问题,但可以通过一定技术手段予以改善。结论:由于半刚性基层具有刚度大、强度高,抗冲刷性能好等优点,虽存在温缩和干缩裂缝等问题,但可通过一定技术手段消除,因此是作为基层的最佳方案。20多年来,我国90%道路均采用半刚性基层。典型的半刚性基层在我省主要有水泥稳定碎石和二灰碎石
6、两种。但随着近几年对排放标准要求的提高,火力电厂纷纷采取烟气脱硫技术以削减SO2排放,导致粉煤灰中硫含量过高。高硫粉煤灰导致二灰碎石强度急剧降低 01 01 路基路面基础知识路基路面基础知识由于二灰碎石中高硫含量粉煤灰会对基层结构造成破坏性影响,所以目前二灰碎石已经很少使用,水泥稳定碎石基层占据有绝对优势。01 01 路基路面基础知识路基路面基础知识 02 02 水泥稳定碎石基层的作用机理水泥稳定碎石基层的作用机理在一定级配的碎石中,掺入适量水泥和水,按技术要求进行拌和、摊铺,在最佳含水量时进行压实和养护成型,该类基层称为水泥稳定碎石基层水泥稳定碎石基层。水泥稳定碎石强度形成机理:水泥自身水化
7、反应、并在与细集料离子交换、化学激发和碳酸化等作用下,形成了水泥与细集料的水泥土胶体,水泥土胶体与碎石颗粒粘结、包裹,在一定压实和养生条件下,形成具有一定强度的基层结构。02 02 水泥稳定碎石基层的作用机理水泥稳定碎石基层的作用机理根据粗细集料配合比的变化,水泥稳定碎石主要有以下三种典型结构:悬浮密实型悬浮密实型、骨架密实型骨架密实型、骨架孔隙型骨架孔隙型。悬浮密实型悬浮密实型 由于细集料含量多,使得粗集料分散分布在混合料中,在混合料中呈现“悬浮”的状态骨架密实型骨架密实型 粗集料相互嵌锁形成集料骨架,细集料含量适中,恰好填充在粗集料骨架之间的孔隙中骨架孔隙型骨架孔隙型 粗集料相互嵌锁形成集
8、料骨架,细集料含量较少不足以填充孔隙,混合料仍有孔隙存在一般来说,结构;缺点是。结构由粗集料形成骨架,骨架孔隙型结构存在结构类型优点缺点悬浮密实型悬浮密实型细集料含量多,拌合均匀性好,压实成型后密实度高,强度比较高。细集料和水泥含量高,干缩和温缩比较大,很容易产生基层开裂现象。骨架密实型骨架密实型结构受力合理,抗压强度高。粗集料骨架可以抵抗水泥收缩引起的干缩和温缩应力,其抗裂性能也是最好的,目前市场上大多数抗裂性水稳大多数都是采用这一形式。粗集料含量较多,生产施工工艺要求高,容易产生粗集料离析骨架孔隙型骨架孔隙型基层结构具有一定孔隙率,多用于热带多雨地区的排水基层。由于粗集料骨架阻碍细集料碾压
9、密实,基层强度比较低。拌合均匀性差,很容易产生离析现象,在我国较少采用。02 02 水泥稳定碎石基层的作用机理水泥稳定碎石基层的作用机理 02 02 水泥稳定碎石基层的作用机理水泥稳定碎石基层的作用机理水泥稳定碎石的两大关键指标,水泥稳定碎石的两大关键指标,抗压强度抗压强度和和抗裂性抗裂性。1 1、抗压强度抗压强度水是路面主要承力层,必须具有足够的强度,才能承受水是路面主要承力层,必须具有足够的强度,才能承受住上部车辆传下来的荷载。住上部车辆传下来的荷载。CJJ1-2008CJJ1-2008要求,对水稳要求,对水稳7d7d抗压强度要求:抗压强度要求:基层(MPa)底基层(MPa)快速路、主干道
10、341.52.5次干道及以下2.531.52.0 02 02 水泥稳定碎石基层的作用机理水泥稳定碎石基层的作用机理影响水稳强度的主要因素:影响水稳强度的主要因素:(1 1)碎石强度)碎石强度CJJ1-2008要求,城市道路基层水稳用碎石压碎值不低于30%,次干道及以下道路底基层可放宽至35%。公路规范压碎值标准与城市道路基本相当,当实际工程中一般提高至28%。为了控制碎石压碎值,一般要求碎石针片状含量不大于18%(宜不大于15%)。为了减小碎石针片状含量,采石场对于坚硬石质,采用反击式破碎机,并进行二次以上破碎。02 02 水泥稳定碎石基层的作用机理水泥稳定碎石基层的作用机理头破二破三破除尘设
11、备振动筛三级破碎工艺三级破碎工艺 02 02 水泥稳定碎石基层的作用机理水泥稳定碎石基层的作用机理碎石含泥量大,针片状多碎石含泥量大,针片状多压碎值比较高压碎值比较高水泥掺量是决定水稳强度的主要因素,水泥掺量越高则水稳强度越高,但过高的水泥掺量会带来水稳基层开裂的问题,所以一般应控制在36%(JTG D50-2006)。为了保证从水稳出厂到最终压实成型在水泥初凝前完成,要求水泥的初凝时间不应小于3h,终凝时间不小于6h,以确保水稳最终成活。因此,水泥一般采用32.5、42.5级低标号水泥(32.562.5),主要由于其早期强度形成慢,且用量比较大有利于均匀拌合。(2 2)水泥)水泥 02 02
12、 水泥稳定碎石基层的作用机理水泥稳定碎石基层的作用机理水泥的水化反应离不开水,水稳混合料含水量低,水化反应越不充分,水稳强度就越低,必须满足一定含水量要求;但如果含水量高,后期水分蒸发多,容易引起水稳干缩裂缝。因此,水稳混合料存在一个最佳含水量,一般在5%左右。(3 3)含水量)含水量 02 02 水泥稳定碎石基层的作用机理水泥稳定碎石基层的作用机理水稳生产过程中混合料级配控制、拌合、含水量控制、运输方式和施工过程中的摊铺、压实、养生等都会对水稳后期强度产生影响。(4 4)生产和施工工艺)生产和施工工艺 02 02 水泥稳定碎石基层的作用机理水泥稳定碎石基层的作用机理 02 02 水泥稳定碎石
13、基层的作用机理水泥稳定碎石基层的作用机理2 2、抗裂性抗裂性水泥水化反应使得游离水变成结合水,从而引起体积收缩,导致水稳基层产生横向裂缝。横向裂缝在温度应力、车辆荷载作用下逐渐向上反射,引起沥青面层开裂。面层开裂处成为雨水等下渗基层的通道后,不久就会引起路面的水毁。水稳基层开裂是不可避免的,工程中通常采用增强沥青面层抗裂性(如沥青层下设玻纤格栅)、设应力吸收层(下封层,SAMI层)等方式来缓解水稳开裂的危害。但最有效、最经济的方式还是尽量减少水稳基层的裂缝。02 02 水泥稳定碎石基层的作用机理水泥稳定碎石基层的作用机理影响水稳抗裂性的主要因素:影响水稳抗裂性的主要因素:(1 1)水泥)水泥为
14、了达到设计强度必须达到一定的水泥剂量,但水泥剂量越高收缩越大,越容易产生裂缝,因此必须严格控制水泥剂量,规范要求36%(JTG D50-2006),太低达不到强度要求,太高很容易产生裂缝。实际工程中,一般当水稳水泥剂量达到5.5%仍达不到设计抗压强度时,就不能靠增加水泥剂量来增加强度了,只能通过调整集料级配来提高强度。02 02 水泥稳定碎石基层的作用机理水泥稳定碎石基层的作用机理(2 2)集料合成级配)集料合成级配由于骨架密实型水稳结构粗集料形成的骨架,能够抵抗细集料和水泥胶体硬化收缩产生应力,所以骨架密实型水稳抗裂性明显好于悬浮密实型水稳。因此公路规范(JTG D50-2006 6.1.3
15、)规定:高速公路、一级公路等高等级公路基层不宜采用悬浮密实结构,而宜采用骨架密实结构。主要原因就在于悬浮密实结构抗裂性差,容易引起沥青面层反射裂缝,导致路面早期损坏。尤其对于水泥和土拌合的水泥稳定土,公路规范(JTJ0342000 3.1.3)明确规定不得作为二级以上公路的基层,原因也在于此。02 02 水泥稳定碎石基层的作用机理水泥稳定碎石基层的作用机理(3 3)集料含泥量)集料含泥量由于集料中小于0.075mm细颗粒比表面积大,活性高,与水泥形成胶体时收缩很大,对水稳基层的抗裂性影响非常大,因此必须严格控制集料的含泥量(小于0.075mm细颗粒)。一般工程中集料合成级配含泥量(小于0.07
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