二灰碎石基层起拱原因的探讨与施工的质量控制管理

施文红 龚飞兵

(1.南通市通佳工程质量检测有限公司,江苏南通 226007;2.南通纺织职业技术学院,江苏南通 226007)

二灰碎石基层起拱原因的探讨与施工的质量控制管理

施文红1龚飞兵2

(1.南通市通佳工程质量检测有限公司,江苏南通 226007;2.南通纺织职业技术学院,江苏南通 226007)

在市政道路施工中,二灰碎石是一种较为常见的施工材料,其具有较多的应用优势,但是在实际的使用中常常出现起拱现象,影响了市政道路的使用质量和使用寿命。为此必须要对这一现象进行有效控制管理。现本文就以南通地区的市政道路为例,来谈谈其市政道路二灰碎石基层起拱的主要原因和作用机制,并从原材料的质量控制和施工管理两方面探讨了其质量控制措施,以供参考。

二灰碎石 基层起拱 原因 质量控制

石灰、粉煤灰、碎石(简称：二灰碎石)三种无机材料按照一定比例通过机及设备、搅拌、摊铺、碾压成型作为基层材料已经广泛应用于城市市政道路工程，它具有水稳定性好、承载能力强、刚度大后期强度高特点。并且材料来源丰富、价格低廉的优势。

南通地区拥有华能(南通)电厂、天生港发电公司二大火力发电公司，每年产生大量的粉煤灰废渣。既占用大量宝贵的土地资源、又污染环境。近年来，南通地区市政道路施工工程开始广泛使用二灰碎石基层材料，在先后建成的大通路、海螺路、天生路、花园路及虹桥路都推广使用此类材料。为节约资源、改善环境树立了典范。然而，在2011年前后，在南通市区范围内出现了部分使用二灰碎石的市政道路基层起拱路面呈现波浪形的现象。这种已经开通交通道路再次封闭返工，对市民出行、政府工程形象造成很坏影响。

作为检测单位的我公司是严格按照交通部JTJ034-2000质量标准进行检测评价的，为什么有的道路有问题？有的道路没有问题？肯定在检测项目的以外存在影响工程质量的因素。经过与业主单位、建设单位、监理单位、提供材料的公司多方交流、探讨。通过大量的对比试验。终于发现了基层起拱的原因、作用机制。在南通地区的市政道路基层检测项目中增加了项目SO3的检测，保证了道路工程的施工质量。

1 起拱原因及作用机制的探讨

1.1 原料指标

南通地区市政道路施工中的粉煤灰主要来自华能(南通)电厂、天生港发电公司。由于二大电厂从属关系不同、煤炭来源途径不同、汽轮机组不同导致粉煤灰的差异性很大。

表1

从二种粉煤灰的成分分析可以知道：高钙煤灰粉大多为玻璃微粒珠子，表面结构致密、表面积小、游离氧化钙 (f-CaO )含量少。低钙煤灰粉主要是多孔结构，表面大游离氧化钙 (f-CaO)含量大。2011-3-19批次来自二个电厂的游离氧化钙 (f-CaO)含量的测定：(如表1)。

1.2 游离氧化钙f-CaO的水化反应机制

经过高温燃烧的煤炭产生的煤渣、结构致密。特别是高钙粉，结晶颗粗大。水化反应缓慢，一般经过一年甚至几年时间，当游离氧化钙f-CaO，会消解产生 Ca( OH)2，使得粉煤灰产生内应力。体积膨胀50%以上。

国内外的研究表明：二灰碎石的膨胀起拱与其游离氧化钙f-CaO 含量存在显著的相关性。二灰碎石在压实后自行板结，与游离氧化钙f-CaO有关系，它在于水消解产生 Ca(OH)2同时起胶化作用。当二灰碎石中游离氧化钙f-CaO过多时，消解产生Ca(OH)2膨胀使得压实基层发生错位松动从而使得路面隆起。

1.3 二灰碎石混合料中SO3的检测数据

南通地区的市政道路施工中二灰碎石混合料的配比6：14：80。消石灰、粉煤灰为结合料、填充料，粉煤灰的水化膨胀会基层结构的稳定。为此要控制游离氧化钙f-CaO的含量在3%左右。由于游离氧化钙f-CaO通常与SO3结合CaSO4硫酸盐的形态存在，所以我们在测定游离氧化钙f-CaO时以SO3的含量为依据。在先后建成的大通路、海螺路、天生路、花园路检测过程中粉煤灰原材料中的SO3控制3%以下。简单易行，效果明显。

二灰碎石混合料中SO3的检测数据分析汇总(如表2)。

表2

2 二灰碎石混合料的质量控制

消石灰剂量与粉煤灰质量是影响二灰碎石质量的关键因素。

对比试验发现：当消石灰含量提高粉煤灰一定时二灰碎石基层初期强度后期强度都得到提高；石灰含量一定时，粉煤灰，的手感细、滑溜、少许粘、比表面积大的烧失率小的粉煤灰，其中不小于70%，烧失率不大于10%，比表面积大于2500cm2/g，粉煤灰原材料中的SO3控制3%以下，游离氧化钙f-CaO 含量适中的低钙粉煤灰二灰碎石基层初期强度、后期强度都很好。

3 施工过程管理

3.1 施工工艺流程

准备基层原料——放样——备土摊铺——平整、轻压——备铺粉煤灰——初搅拌平整轻压——备撒消石灰——机械搅拌——碾压——养生。

3.2 及时碾压是保证基层压实度初期、后期强度的关键

二灰碎石的露天堆放会随时间的推移，使得二灰水化反应的活性物质损失很快。影响后期基层板块的强度。

3.3 科学组织、合理施工是保证道路工程质量的前提

市政道路施工往往工期紧，施工场地环境复杂，应该从一开始控制好高程，力争避免基层施工后期浅层找补、厚层刨挖。影响整个基层板块的成型、从而影响路面质量。基层施工最好选择在年平均气温时期施工，施工时的气温与一年中最冷或最热时的温差越大，越易产生温缩性起拱。二灰碎石稳定基层的强度与混合料的配合比，含水量，二灰剂量，及压实度有关，并且这几个因素相互制约共同对混合料的强度起着作用。

3.4 试验路段铺筑方案

二灰碎石混合料试验路段铺筑采用了集中厂拌、汽车运输、逐车过秤、现 场查核、分层摊铺、总量控制的铺筑方案。二灰碎石厚为30cm，由ABG422摊铺机分二层铺筑，下层厚度为17cm，上层厚度为13cm。采用基准钢丝调平。为了取得较准确的技术数据，试验路段的二灰碎石混合料采用总量控制的方法，即先计算试验路段需用二灰碎石混合料总重量，二灰碎石在拌和场装车后，逐车过秤，秤出每车料的净重。根据现场测得的实际含水量，算出相当干混合料的总重量，再折算成最佳含水量状态下的混合料重量，按照98%的压实度及铺筑厚度，确定每车混合料应铺筑的长度，直至运够总重量为止。下层经过各项技术指标的检测，并经驻地监理工程师批准，方能进行上层施工。

试验路段的测量放样和检测工作，铺筑厚度17cm时为1.249；铺筑厚度13cm时为1.244。测定时按每10m一个断面，每个断面测4点，为上下层198个测点的数据平均值。根据投入的设备情况，采用了三种组合方式，即激振力29t的CA25振动压路机与18～21t铁三轮静力式压路机组合、激振力39t的VV170振动压路机与18～21t铁三轮静力式压路机组合、CA25振动压路机与18～21t铁三轮静力式压路机及16t轮胎压路机组合。

二灰碎石顶面，应清除表面松散的集料，清理表面的泥块和污染物，尽量 使骨料暴露出来。在有条件时，可用空压机配合清理，能取得良好的效果。上层开铺前，下承层表面应适当洒水润湿，以增强上下层的结合。

4 结语

总之，在市政道路基层施工中，采用二灰碎石作为施工材料是非常经济可行的，并且其主要是由无机物组成，因此成分较为稳定，有利于道路路基的稳定。但是在施工中若不加强管理和质量控制，也可能会导致二灰碎石路基出现起拱等质量问题，影响道路运行质量。为此必须要重视二灰碎石基层的施工质量控制，从原材料、施工工艺、施工组织等方面加强控制管理，确保施工质量，以充分发挥二灰碎石基层的优良性能。

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