基層穩(wěn)定土冬季施工措施

張江明　范澤偉

摘要：在冬季對(duì)路面底基層、基層穩(wěn)定土進(jìn)行施工，應(yīng)采取一些低溫施工措施，以保證工程質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：基層穩(wěn)定土 冬季 施工

0 引言

按照《建筑工程冬期施工規(guī)程》當(dāng)室外日平均氣溫連續(xù)5d穩(wěn)定低于5℃即轉(zhuǎn)入冬期施工，當(dāng)室外日平均氣溫連續(xù)5d高于5℃時(shí)解除冬期施工。在冬期施工前后，應(yīng)密切注意天氣預(yù)報(bào)和天氣變化，以防突然降溫，遭受寒流和霜凍的襲擊?！豆仿访婊鶎邮┕ぜ夹g(shù)規(guī)范》規(guī)定路面底基層、基層穩(wěn)定土的合理施工期為：宜在春末及春末后氣溫較高季節(jié)組織施工。施工期的最低氣溫應(yīng)在5℃以上，在有冰凍的地區(qū)并應(yīng)在第一次重冰凍（-3℃—-5℃）到來之前的半個(gè)月到一個(gè)月完成。對(duì)于內(nèi)蒙古包頭地區(qū)上述氣溫的限期指10月上旬，即從10月中旬起施工季節(jié)不利于基層穩(wěn)定土施工。但是一些工程由于特殊原因必須在上述季節(jié)以后進(jìn)行底基層、基層穩(wěn)定土的施工。例如我們2007度年施工的包頭市百滿公路工程，由于開工時(shí)間晚并且業(yè)主要求當(dāng)年必須通車。使部分施工段落底基層及基層的施工處于10月下旬以后，當(dāng)時(shí)我們采取了一些低溫施工措施?？缒甓戎髾z測(cè)建筑實(shí)體效果不錯(cuò)，結(jié)構(gòu)層強(qiáng)度能夠滿足設(shè)計(jì)要求。但是經(jīng)過試驗(yàn)室的試驗(yàn)及實(shí)踐證明，盡管采取措施如果施工期最低氣溫低于-3℃（低于此溫，夜間有較重霜凍），應(yīng)完全停止施工，否則將發(fā)生質(zhì)量事故，我所談的低溫施工措施指最低氣溫在-3℃以上的氣候條件下進(jìn)行的施工作業(yè)：

1 概況

百滿公路工程中基層設(shè)計(jì)為水泥穩(wěn)定砂礫（水泥：天然砂礫=5：95），設(shè)計(jì)強(qiáng)度2.5Mpa，水泥使用路用32.5緩凝水泥。底基層設(shè)計(jì)為二灰穩(wěn)定砂礫（石灰：粉煤灰：砂礫=8：13：79），設(shè)計(jì)強(qiáng)度0.8Mpa。在氣溫正常的9月份施工現(xiàn)場試驗(yàn)室對(duì)混合料進(jìn)行了配合比設(shè)計(jì)，施工過程中在現(xiàn)場進(jìn)行隨機(jī)取樣制作的強(qiáng)度試件在氣候正常時(shí)期7天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度能夠達(dá)到并高于設(shè)計(jì)要求。因?yàn)榭紤]到基層可能將在10月下旬完工，即將處于不利季節(jié)，從9月起工地試驗(yàn)室每天多制作一倍的試件，標(biāo)養(yǎng)的同時(shí)進(jìn)行同條件養(yǎng)護(hù)，以利于及時(shí)反映實(shí)體的真實(shí)強(qiáng)度，避免對(duì)結(jié)構(gòu)層進(jìn)行破壞性檢測(cè)。氣溫正常時(shí)期，同條件養(yǎng)護(hù)水穩(wěn)砂礫試件7天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為標(biāo)養(yǎng)的50—60%，而10月中旬氣溫開始下降，最低氣溫在0—5℃之間徘徊，并且夜間出現(xiàn)輕霜凍，同條件養(yǎng)護(hù)到期的試件抗壓強(qiáng)度也降至標(biāo)養(yǎng)的45—55%。為保證工程質(zhì)量，從10月中旬起，我們決定采取一定的低溫施工措施。

2 對(duì)材料采取的措施

水泥穩(wěn)定砂礫是高等級(jí)道路較普遍采用的基層材料，具有良好的板體性，早期強(qiáng)度高。但較不利于低溫施工，因其產(chǎn)生強(qiáng)度的主體是水泥，在成型后的第一、二天的早期強(qiáng)度增長十分關(guān)鍵，后期強(qiáng)度的增長是以早期強(qiáng)度為基礎(chǔ)的。如果由于氣候的原因，在早期受凍將導(dǎo)致水泥失去膠結(jié)作用，從而嚴(yán)重降低結(jié)構(gòu)層強(qiáng)度。因而我們考慮使用其他可替代的基層混合料。

本工程底基層使用的是石灰、粉煤灰穩(wěn)定砂礫（配合比為石灰：粉煤灰：天然砂礫=8：13：79），設(shè)計(jì)強(qiáng)度為0.8Mpa，試驗(yàn)室試配強(qiáng)度可達(dá)到1.0Mpa左右。二灰砂礫廣泛應(yīng)用于高等級(jí)道路工程中，其具有良好的力學(xué)性能、板體性、水穩(wěn)性和抗凍性。石灰粉煤灰穩(wěn)定粒料初期強(qiáng)度低，但隨齡期的增長幅度大，且在低溫下的冷縮裂縫小于水泥穩(wěn)定粒料，因而在工程中我們考慮使用二灰砂礫代替水穩(wěn)砂礫，并在上述配比的二灰砂礫中摻入2%的路用32.5緩凝水泥，以提高混合料的早期強(qiáng)度。對(duì)集料的級(jí)配也進(jìn)行了調(diào)整，摻入20%—30%規(guī)格0.5—4厘米碎石。為降低混合料的干縮性，集料級(jí)配采用骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)，靠近規(guī)范集料顆粒組成范圍的中、下限。即配合比為：水泥：石灰：粉煤灰：砂礫（摻入20%—30%的0.5—4碎石）=2：8：13：77。其產(chǎn)生強(qiáng)度的主體為：水泥、石灰、粉煤灰自身；石灰與粉煤灰；水泥與粉煤灰。其中粉煤灰自身產(chǎn)生的強(qiáng)度雖低于水泥和石灰，但粉煤灰中含有大量SiO₂、AL₂O₃等能反應(yīng)產(chǎn)生凝膠的活性物質(zhì)，它們?cè)诜勖夯抑幸员容^穩(wěn)定的形態(tài)存在，其與石灰、水泥水化生成的氫氧化鈣發(fā)生化學(xué)作用，生成水化硅酸鈣與水化鋁酸鈣，大部分水化產(chǎn)物開始以凝膠體出現(xiàn)，隨著凝期的增長，逐步轉(zhuǎn)化為纖維狀晶體，并隨著數(shù)量的不斷增加，晶體相互交叉，形成連鎖結(jié)構(gòu)，填充混合物的孔隙，形成較高的強(qiáng)度，使摻加水泥的石灰、粉煤灰穩(wěn)定砂礫不僅有較高的早期強(qiáng)度，而且后期強(qiáng)度也有較大提高。試驗(yàn)室對(duì)上述配合比的試配試件7天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為2.4Mpa，顯著高于二灰砂礫，雖然略低于水穩(wěn)基層的7天強(qiáng)度，但考慮到二灰砂礫隨齡期的增幅大，一段時(shí)間后其強(qiáng)度應(yīng)超出水穩(wěn)砂礫。對(duì)于低溫施工而言，混合料早期主要依靠水泥來提高強(qiáng)度，后期依靠石灰及粉煤灰這樣的慢凝材料產(chǎn)生強(qiáng)度。并且石灰自身還有一種特性：強(qiáng)度冬眠效應(yīng)。指石灰類穩(wěn)定土受凍后，只要對(duì)結(jié)構(gòu)層不擾動(dòng)，則在低溫下施工成型的混合料在氣溫回升后仍能繼續(xù)產(chǎn)生強(qiáng)度。

對(duì)于混合料的各種原材料的質(zhì)量要求為：水泥采用水泥穩(wěn)定土基層技術(shù)規(guī)范中關(guān)于水泥的質(zhì)量要求；石灰、粉煤灰、天然砂礫及碎石：采用石灰粉煤灰穩(wěn)定土基層技術(shù)規(guī)范中關(guān)于各種材料的質(zhì)量要求。如考慮生石灰消解后水份較大低溫下容易結(jié)塊的因素，石灰可用相同鈣、鎂含量的電石粉代替。由于在低溫施工下的二灰砂礫后期強(qiáng)度主要依靠石灰及粉煤灰，故而對(duì)所使用的石灰比原要求的提高了一個(gè)等級(jí)，所進(jìn)粉煤灰的質(zhì)量也相對(duì)于常溫作了提高。在低溫施工下，對(duì)材料的管理與堆放也必須注意，不同品種、不同規(guī)格的材料分別堆放。并作好防凍設(shè)施，防止材料低溫受凍；對(duì)主要材料（水泥、石灰、粉煤灰、天然砂礫、碎石）經(jīng)常性進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，及時(shí)出具試驗(yàn)報(bào)告，堅(jiān)持作到用數(shù)據(jù)說話；對(duì)混合料標(biāo)養(yǎng)及同條件試件及時(shí)制備，確保及時(shí)提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)；及時(shí)作好混合料灰劑量、含水量的現(xiàn)場檢測(cè)，對(duì)不符合規(guī)范的及時(shí)調(diào)整。

3 施工措施

3.1 縮短施工時(shí)間：拌和站生產(chǎn)時(shí)間為早9：00—下午2：00，攤鋪方式為攤鋪機(jī)攤鋪，最后混合料成型時(shí)間大約在下午3：00之前。地溫尚高于4℃。

3.2 當(dāng)日成型的二灰穩(wěn)定砂礫基層表面進(jìn)行塑料布全面積覆蓋。并在塑料布之上再覆蓋棉被（如考慮費(fèi)用，則覆蓋15—20厘米素土）養(yǎng)護(hù)?？墒够鶎訙囟仍谝欢〞r(shí)期內(nèi)維持在較高溫度。使混合料內(nèi)水分（混合料的含水量應(yīng)接近最佳含水量）不致受凍，這樣可確?；鶎訅簩?shí)度及混合料內(nèi)各組成材料水化膠結(jié)，保證混合料的早期強(qiáng)度。覆蓋塑料布及覆蓋棉被（或覆土）應(yīng)及時(shí)，在氣溫4℃以上就應(yīng)完成，防止結(jié)構(gòu)層熱量散失。如遇寒流，白日最高氣溫低于4℃，應(yīng)停止施工。

3.3 拌和站在混合料中摻加氯鹽以降低混合料冰點(diǎn)，摻拌量依據(jù)使用說明書。在拌和站易受凍的如水箱開關(guān)等部位圍碳火防止凍損。

3.4 在整體段落施工完畢后，應(yīng)對(duì)整體段落進(jìn)行封路，完全禁止通行，直止混合料同條件抗壓試件強(qiáng)度能夠達(dá)到通車條件為止。因低溫施工的二灰砂礫在被擾動(dòng)后，其內(nèi)部剛剛形成的強(qiáng)度將被破壞，失去氣溫回升后強(qiáng)度再增長的可能性。

上述工程基層施工完畢的日期是10月30日，在經(jīng)過一冬后，我們對(duì)低溫施工的段落進(jìn)行了多項(xiàng)檢測(cè)包括彎沉、強(qiáng)度等項(xiàng)目，檢測(cè)結(jié)果證實(shí)結(jié)構(gòu)層強(qiáng)度能夠滿足設(shè)計(jì)荷載。