水泥粉煤灰稳定碎石基层施工工艺与质量控制

王 岩

(张家口路桥建设集团有限公司)

1 前言

京化高速公路是国家高速公路网G7中的一部分，起于河北省怀来县北辛堡，终于怀来县土木镇，路线全长21km。路面结构层次为:4cm厚AC-13C细粒式改性沥青混凝土+6cm厚AC-20C中粒式改性沥青混凝土+7cm厚AC-25C粗粒式沥青混凝土+8cm厚 ATB-30沥青碎石 +18cm厚水泥稳定碎石上基层+36cm水泥粉煤灰稳定碎石基层+18cm厚水泥粉煤灰稳定砂砾底基层。

2 粉煤灰材料的基本特性

2.1 化学成分的组成

粉煤灰是燃烧煤粉后收集到的灰粒，其中SiO2的含量为45％～60％;Al2O3的含量为20％～35％;Fe2O3的含量为5％～10％;CaO的含量为5％左右，烧失量低于15％。粉煤灰中的SiO2、Al2O3对粉煤灰的活性性质贡献很大，Fe2O3对降低粉煤灰的熔点有利，易使其形成球形玻璃体均。但其作为筑路材料却有着价格便宜、稳定性好、单位质量较轻、后期强度高、板体性好等优点，正在广泛的应用于基层施工中。

2.2 工程特性

(1)粉煤灰轻质性。(2)粉煤灰无黏性或黏性极小。(3)粉煤灰的透水性较大，且饱水后强度急剧降低，压缩性较大。(4)粉煤灰具有可与碱金属或碱土金属发生反应生成凝胶体的特性。

2.3 强度形成原理

粉煤灰是一种气硬性材料，当与水泥、水等材料拌合均匀，经过充分压实达到一定龄期后，具有较高的抗压强度。粉煤灰中含有大量的SiO2、Al2O3等能反应生成凝胶的活性物质，它们在粉煤灰中以球形玻璃体的形式存在，这种球形玻璃体比较稳定，表面又相当致密、不易水化。水泥粉煤灰早期反应，主要是水泥遇水后产生水解与水化反应，水泥水化产生硅酸钙晶体，这些晶体产生早期强度。同时水泥水化产生氢氧化钙，通过液相扩散到粉煤灰球形玻璃体表面，发生化学吸附和侵蚀，生成水化硅酸钙和水化铝酸钙，大部分水化产物开始以凝胶体出现，随着龄期的增长，逐步转化为纤维状晶体，并随着数量的不断增加，晶体相互交叉，形成连锁结构，填充混合物的孔隙，从而形成较高的强度。

3 水泥粉煤灰稳定碎石配合比

3.1 原材料

(1)水泥。水泥粉煤灰稳定碎石基层所采用的水泥是普通硅酸盐水泥P.O32.5，初凝时间大于3h，终凝时间不小于6h。

(2)粉煤灰。采用张家口沙岭子发电厂生产的粉煤灰，其SiO2、Al2O3和 Fe2O3的总含量大于70％，烧失量小于15％。比表面积大于2 500cm/g。在实际使用中采用湿粉煤灰，其含水量不应大于35％。对于凝固的块状粉煤灰必须打碎过筛，同时清除有害杂质。

(3)碎石。碎石采用干燥洁净的石灰岩碎石，其体型应接近于立方体，最大粒径不得超过31.5mm，压碎值不大于30％;碎石颗粒中细长及扁平颗粒(即长边与短边之比大于3的颗粒)含量不超过15％，并不得掺有软质的破碎物或其他杂质;碎石按粒径可分为9.5～31.5mm、4.75～9.5mm及小于4.75mm三级。

3.2 配合比

按照设计要求，进行混合料的标准击实得到最大干密度和最佳含水量，然后进行无侧限抗压强度试验，确定合适的水泥剂量和含水量来指导施工。基层混合料级配范围见表1，基层配合比设计见表2。

表1 基层混合料级配范围

表2 基层配合比设计结果

4 施工工艺

4.1 试验段

在正式施工前必须铺筑长度不小于300m的试验段，铺筑试验段的目的是:是检验配合比的可行性，测定松铺系数，确定从拌和到碾压成型所需的时间，编制最佳的施工机械组合，以及所需碾压遍数。制定各道工序的质量控制措施，检验拌和、运输、摊铺、碾压、养生等投入设备的可靠性。通过试验路铺筑总结出各种施工控制参数，并提出一个能指导大面积施工的方案，达到施工质量好、速度快、成本低的目的。

4.2 施工测量

测量放样是保证施工质量的关键，基层摊铺施工设一个测量组，以保证施放样及时，平面位置、高程随时得到控制。测量放样时，首先在已铺筑的下承层上恢复中线，直线段每10m设一桩，曲线段加密至5m一桩，用白灰洒出放样的中、边线及基层的摊铺宽度，并在两侧边缘外0.3m处钉上测钎;然后进行水平测量，在两侧测钎的横梁上逐个放出对应桩号的设计高程(其中包括电脑传感距离及试验段确定的松铺厚度)设置摊铺机水平传感导线。导线采用直径5mm的不锈钢丝，用紧线器张紧至挠度小于2mm，张紧力不小于800N，架设长度不大于200m，并根据摊铺机的特点设置方向导线。其次用线绳将导线固定在测钎横梁的凹槽内，作为施工基准线，同时在摊铺前和摊铺过程中对导线进行复核测量，确保施工的准确性。

4.3 混合料拌合

拌和时应根据集料的含水量大小、气候及气温变化的实际情况以及运距及时调整加水量，一般较最佳含水量大1％～2％，以补偿施工过程中水分蒸发的损失，确保混合料的含水量处于最佳含水量。在拌合现场配备试验人员，随时对拌合料的水泥剂量进行检测(由EDTA滴定法试验确定)，一般情况下采用的水泥剂量较室内试验多5％，以确保基层的施工质量。从拌和机加水拌和至完成压实的工作的时间段一般不超过4h，否则做废料处理。

4.4 运输

装料过程中料车应前、后、中移动位置，同时严格控制混合料下落高度在3m以内，以防止装料过程中集料的离析，运输过程中对混合料进行覆盖，以保持混合料的水份及防止污染，运至施工现场后将混合料卸入摊铺机料斗内。在卸料过程中严禁撞击摊铺机，同时也严禁运料车刹车过紧，造成摊铺机的不均速前进。为了保证施工的均匀性与连续性，在摊铺机前等待卸料的运输车应保持在3～5辆。

4.5 摊铺

在半幅全宽范围内采用2台WTU75摊铺机相距5～10m成梯队作业相邻两幅重叠10～20cm，同步向前将混合料按松铺厚度，设计宽度和设计横坡均匀摊铺，一起进行碾压，以避免纵向接缝。

摊铺机摊铺时，通过传感器在两侧的导线上滑动，来控制高程和方向，并进行初步夯实。摊铺机两边配置人员，对松铺层边缘进行修正，并对摊铺有缺陷的地方进行人工补料找平，确保基层平整度。

4.6 碾压

混合料摊铺后，应立即在全宽范围内进行碾压，应遵循先轻后重，由低位到高位、由边到中的原则，碾压过程中基层表面始终应保持湿润状态。

4.7 接头处理

两作业段的接头处理方法:当天摊铺完毕，用3m直尺沿摊铺段末端标高、横坡、平整度不合格处画出与中心线垂直的横线，人工沿横线将全宽范围内不合格的混合料清除。

4.8 养生

每一段碾压完成且压实度检测合格后，立即进行养生，养生期一般为7d，养生过程中应封闭交通。养生采用不透水薄膜覆盖养生，在铺设前先对基层洒足量的水再铺设薄膜。养生期结束后立即拆除薄膜，清扫浮土杂物。

5 质量控制要点

(1)大面积施工前必须做好试验段的施工及总结，总结出各种施工控制参数，并提出一个能指导大面积施工的方案，达到施工质量好、速度快、成本低的目的

(2)施工过程中，当集料的含水量大小发生变化或出现气温变化等情况时应及时调整加水量，确保混合料处于最佳含水量。

(3)施工结束后，及时采用不透水薄膜进行覆盖养生。

(4)拌合过程中要严格控制各种原材料的参入量，尤其是水泥和粉煤灰的参入剂量。

(5)碾压时必须遵从先轻后重、先静后振、由边到中、由低到高的碾压原则。