二灰碎石基層起拱原因的探討與施工的質(zhì)量控制管理

施文紅 龔飛兵

(1.南通市通佳工程質(zhì)量檢測有限公司,江蘇南通 226007;2.南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江蘇南通 226007)

二灰碎石基層起拱原因的探討與施工的質(zhì)量控制管理

施文紅1龔飛兵2

(1.南通市通佳工程質(zhì)量檢測有限公司,江蘇南通 226007;2.南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江蘇南通 226007)

在市政道路施工中,二灰碎石是一種較為常見的施工材料,其具有較多的應(yīng)用優(yōu)勢,但是在實(shí)際的使用中常常出現(xiàn)起拱現(xiàn)象,影響了市政道路的使用質(zhì)量和使用壽命。為此必須要對這一現(xiàn)象進(jìn)行有效控制管理?，F(xiàn)本文就以南通地區(qū)的市政道路為例,來談?wù)勂涫姓缆范宜槭鶎悠鸸暗闹饕蚝妥饔脵C(jī)制,并從原材料的質(zhì)量控制和施工管理兩方面探討了其質(zhì)量控制措施,以供參考。

二灰碎石 基層起拱 原因 質(zhì)量控制

石灰、粉煤灰、碎石(簡稱：二灰碎石)三種無機(jī)材料按照一定比例通過機(jī)及設(shè)備、攪拌、攤鋪、碾壓成型作為基層材料已經(jīng)廣泛應(yīng)用于城市市政道路工程，它具有水穩(wěn)定性好、承載能力強(qiáng)、剛度大后期強(qiáng)度高特點(diǎn)。并且材料來源豐富、價格低廉的優(yōu)勢。

南通地區(qū)擁有華能(南通)電廠、天生港發(fā)電公司二大火力發(fā)電公司，每年產(chǎn)生大量的粉煤灰廢渣。既占用大量寶貴的土地資源、又污染環(huán)境。近年來，南通地區(qū)市政道路施工工程開始廣泛使用二灰碎石基層材料，在先后建成的大通路、海螺路、天生路、花園路及虹橋路都推廣使用此類材料。為節(jié)約資源、改善環(huán)境樹立了典范。然而，在2011年前后，在南通市區(qū)范圍內(nèi)出現(xiàn)了部分使用二灰碎石的市政道路基層起拱路面呈現(xiàn)波浪形的現(xiàn)象。這種已經(jīng)開通交通道路再次封閉返工，對市民出行、政府工程形象造成很壞影響。

作為檢測單位的我公司是嚴(yán)格按照交通部JTJ034-2000質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測評價的，為什么有的道路有問題？有的道路沒有問題？肯定在檢測項(xiàng)目的以外存在影響工程質(zhì)量的因素。經(jīng)過與業(yè)主單位、建設(shè)單位、監(jiān)理單位、提供材料的公司多方交流、探討。通過大量的對比試驗(yàn)。終于發(fā)現(xiàn)了基層起拱的原因、作用機(jī)制。在南通地區(qū)的市政道路基層檢測項(xiàng)目中增加了項(xiàng)目SO3的檢測，保證了道路工程的施工質(zhì)量。

1 起拱原因及作用機(jī)制的探討

1.1 原料指標(biāo)

南通地區(qū)市政道路施工中的粉煤灰主要來自華能(南通)電廠、天生港發(fā)電公司。由于二大電廠從屬關(guān)系不同、煤炭來源途徑不同、汽輪機(jī)組不同導(dǎo)致粉煤灰的差異性很大。

表1

從二種粉煤灰的成分分析可以知道：高鈣煤灰粉大多為玻璃微粒珠子，表面結(jié)構(gòu)致密、表面積小、游離氧化鈣 (f-CaO )含量少。低鈣煤灰粉主要是多孔結(jié)構(gòu)，表面大游離氧化鈣 (f-CaO)含量大。2011-3-19批次來自二個電廠的游離氧化鈣 (f-CaO)含量的測定：(如表1)。

1.2 游離氧化鈣f-CaO的水化反應(yīng)機(jī)制

經(jīng)過高溫燃燒的煤炭產(chǎn)生的煤渣、結(jié)構(gòu)致密。特別是高鈣粉，結(jié)晶顆粗大。水化反應(yīng)緩慢，一般經(jīng)過一年甚至幾年時間，當(dāng)游離氧化鈣f-CaO，會消解產(chǎn)生 Ca( OH)2，使得粉煤灰產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。體積膨脹50%以上。

國內(nèi)外的研究表明：二灰碎石的膨脹起拱與其游離氧化鈣f-CaO 含量存在顯著的相關(guān)性。二灰碎石在壓實(shí)后自行板結(jié)，與游離氧化鈣f-CaO有關(guān)系，它在于水消解產(chǎn)生 Ca(OH)2同時起膠化作用。當(dāng)二灰碎石中游離氧化鈣f-CaO過多時，消解產(chǎn)生Ca(OH)2膨脹使得壓實(shí)基層發(fā)生錯位松動從而使得路面隆起。

1.3 二灰碎石混合料中SO3的檢測數(shù)據(jù)

南通地區(qū)的市政道路施工中二灰碎石混合料的配比6：14：80。消石灰、粉煤灰為結(jié)合料、填充料，粉煤灰的水化膨脹會基層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。為此要控制游離氧化鈣f-CaO的含量在3%左右。由于游離氧化鈣f-CaO通常與SO3結(jié)合CaSO4硫酸鹽的形態(tài)存在，所以我們在測定游離氧化鈣f-CaO時以SO3的含量為依據(jù)。在先后建成的大通路、海螺路、天生路、花園路檢測過程中粉煤灰原材料中的SO3控制3%以下。簡單易行，效果明顯。

二灰碎石混合料中SO3的檢測數(shù)據(jù)分析匯總(如表2)。

表2

2 二灰碎石混合料的質(zhì)量控制

消石灰劑量與粉煤灰質(zhì)量是影響二灰碎石質(zhì)量的關(guān)鍵因素。

對比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：當(dāng)消石灰含量提高粉煤灰一定時二灰碎石基層初期強(qiáng)度后期強(qiáng)度都得到提高；石灰含量一定時，粉煤灰，的手感細(xì)、滑溜、少許粘、比表面積大的燒失率小的粉煤灰，其中不小于70%，燒失率不大于10%，比表面積大于2500cm2/g，粉煤灰原材料中的SO3控制3%以下，游離氧化鈣f-CaO 含量適中的低鈣粉煤灰二灰碎石基層初期強(qiáng)度、后期強(qiáng)度都很好。

3 施工過程管理

3.1 施工工藝流程

準(zhǔn)備基層原料——放樣——備土攤鋪——平整、輕壓——備鋪粉煤灰——初攪拌平整輕壓——備撒消石灰——機(jī)械攪拌——碾壓——養(yǎng)生。

3.2 及時碾壓是保證基層壓實(shí)度初期、后期強(qiáng)度的關(guān)鍵

二灰碎石的露天堆放會隨時間的推移，使得二灰水化反應(yīng)的活性物質(zhì)損失很快。影響后期基層板塊的強(qiáng)度。

3.3 科學(xué)組織、合理施工是保證道路工程質(zhì)量的前提

市政道路施工往往工期緊，施工場地環(huán)境復(fù)雜，應(yīng)該從一開始控制好高程，力爭避免基層施工后期淺層找補(bǔ)、厚層刨挖。影響整個基層板塊的成型、從而影響路面質(zhì)量。基層施工最好選擇在年平均氣溫時期施工，施工時的氣溫與一年中最冷或最熱時的溫差越大，越易產(chǎn)生溫縮性起拱。二灰碎石穩(wěn)定基層的強(qiáng)度與混合料的配合比，含水量，二灰劑量，及壓實(shí)度有關(guān)，并且這幾個因素相互制約共同對混合料的強(qiáng)度起著作用。

3.4 試驗(yàn)路段鋪筑方案

二灰碎石混合料試驗(yàn)路段鋪筑采用了集中廠拌、汽車運(yùn)輸、逐車過秤、現(xiàn) 場查核、分層攤鋪、總量控制的鋪筑方案。二灰碎石厚為30cm，由ABG422攤鋪機(jī)分二層鋪筑，下層厚度為17cm，上層厚度為13cm。采用基準(zhǔn)鋼絲調(diào)平。為了取得較準(zhǔn)確的技術(shù)數(shù)據(jù)，試驗(yàn)路段的二灰碎石混合料采用總量控制的方法，即先計(jì)算試驗(yàn)路段需用二灰碎石混合料總重量，二灰碎石在拌和場裝車后，逐車過秤，秤出每車料的凈重。根據(jù)現(xiàn)場測得的實(shí)際含水量，算出相當(dāng)干混合料的總重量，再折算成最佳含水量狀態(tài)下的混合料重量，按照98%的壓實(shí)度及鋪筑厚度，確定每車混合料應(yīng)鋪筑的長度，直至運(yùn)夠總重量為止。下層經(jīng)過各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的檢測，并經(jīng)駐地監(jiān)理工程師批準(zhǔn)，方能進(jìn)行上層施工。

試驗(yàn)路段的測量放樣和檢測工作，鋪筑厚度17cm時為1.249；鋪筑厚度13cm時為1.244。測定時按每10m一個斷面，每個斷面測4點(diǎn)，為上下層198個測點(diǎn)的數(shù)據(jù)平均值。根據(jù)投入的設(shè)備情況，采用了三種組合方式，即激振力29t的CA25振動壓路機(jī)與18～21t鐵三輪靜力式壓路機(jī)組合、激振力39t的VV170振動壓路機(jī)與18～21t鐵三輪靜力式壓路機(jī)組合、CA25振動壓路機(jī)與18～21t鐵三輪靜力式壓路機(jī)及16t輪胎壓路機(jī)組合。

二灰碎石頂面，應(yīng)清除表面松散的集料，清理表面的泥塊和污染物，盡量 使骨料暴露出來。在有條件時，可用空壓機(jī)配合清理，能取得良好的效果。上層開鋪前，下承層表面應(yīng)適當(dāng)灑水潤濕，以增強(qiáng)上下層的結(jié)合。

4 結(jié)語

總之，在市政道路基層施工中，采用二灰碎石作為施工材料是非常經(jīng)濟(jì)可行的，并且其主要是由無機(jī)物組成，因此成分較為穩(wěn)定，有利于道路路基的穩(wěn)定。但是在施工中若不加強(qiáng)管理和質(zhì)量控制，也可能會導(dǎo)致二灰碎石路基出現(xiàn)起拱等質(zhì)量問題，影響道路運(yùn)行質(zhì)量。為此必須要重視二灰碎石基層的施工質(zhì)量控制，從原材料、施工工藝、施工組織等方面加強(qiáng)控制管理，確保施工質(zhì)量，以充分發(fā)揮二灰碎石基層的優(yōu)良性能。

[1]董春暉,張曉逖.二灰穩(wěn)定土施工配合比設(shè)計(jì)探討[J].公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版),2009(07).

[2]楊鳳銀,牛輝.淺析石灰在二灰穩(wěn)定土基層、底基層中試驗(yàn)總結(jié)[J].科技信息(科學(xué)教研),2007(12).

[3]張澤軍.公路路面二灰穩(wěn)定土有關(guān)石灰問題的試驗(yàn)研究[J].黑龍江交通科技,2008(11).

[4]馮延齊.淺談二灰穩(wěn)定土底基層配合比確定和施工工藝[J].遼寧省交通高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào),2008(04).