浅谈对二灰碎石基层施工的质量控制

　　摘要：论述了二灰碎石基层施工进行全面质量控制的必要性和措施，并对其成效作一对比分析。

　　关键词：二灰碎石 质量控制 必要性措施成效分析

　　半刚性材料中的二灰碎石以良好的力学强度，超群的抗疲劳性能和优异的水稳定性而著称，并与水泥稳定粒料齐名，因而长期被广泛应用于各等级公路的基层和底基层，但由于二灰碎石所固有的温缩和干缩特性，如果不采取有效的措施对其施工质量加以控制，则易使二灰碎石基层产生收缩裂缝，并导致沥青面层反射裂缝或对应裂缝的产生，造成路面的变形和破坏，严重影响到路面的使用品质和汽车的正常行使，实践表明，加强对二灰碎石基层施工的质量控制，做到全面过程质量管理是提高二灰基层质量，发挥二灰碎石基层较好的承载传荷作用的关键所在。

　　1 二灰碎石基层质量的影响因素

　　在二灰碎石施工过程中，主要有以下几方面影响着该基层结构的内在质量：

　　1.1二灰碎石级配的合理性的影响。

　　二灰碎石是用大小不同的材料按一定的比例配合，逐步填充空隙经过压实后，形成充实的结构，二灰碎石基层的强度是由摩阻力和粘结力构成。在二灰碎石中，粒径4.75mm以上集料称为骨料，在二灰碎石中起框架作用，而粒径4.75mm以下细集料及石灰粉煤灰称为“基体材料”，在二灰碎石中起填充骨料空隙和胶结作用。按JTJ034—2000《公路路面基层施工技术规范》的中值，粒径4.75mm以下的细集料占二灰碎石的33%，二灰占17.5%，集料的密度是压实后二灰的2.2倍左右，二灰与细集料的体积比石38.5：33，在“基体材料”中，细集料在二灰中处于“悬浮”状态，而二灰具有较大的收缩系数(是集料的3倍～4倍)，因此“基体材料”成为影响二灰碎石变形的主要因素，这在确定二灰碎石配合比的过程中是必须考虑到的。

　　1.2二灰碎石施工环境的影响

　　二灰碎石施工受环境因素影响很大，规范规定“石灰工业废渣稳定土宜在春末和夏季组织施工，施工期的日最低气温应在5℃以上，并应在第一次重冰冻(一3～一5℃)到来之前一个月到一个半月完成”，试验研究表明，在温度低于10℃时，二灰碎石混合料的强度增长非常缓慢，当温度为5℃时，强度几乎无增长，自然极易收缩变形。二灰碎石的拌和条件，碾压条件及养生条件等都有较强的环境要求;若稍有不满足的地方就会影响到二灰碎石的整体质量，留下质量隐患。

　　1.3二灰碎石施工工序衔接的影响

　　二灰碎石施工受上道工序施工质量的影响，路基的压实程度和沉降速率直接影响着二灰碎石基层的变形量。如果路基压实不足或软土路基处理不当发生不均匀沉降，就会使二灰碎石基层在外部荷载作用下发生托空沉陷和裂缝现象，影响二灰碎石基层的内在质量。

　　1.4二灰碎石基层原材料质量的影响

　　二灰碎石基层的质量直接受原材料质量好坏的影响，原材料若不过关，则二灰碎石的实体强度就得不到保证，基层内就不会发生应有的材料化学反应而产生不到应有得质量强度，因而合格的原材料是保证二灰碎石施工质量的关键性环节。

　　2 二灰碎石施工质量控制措施

　　为了有效地克服各种施工不利因素，确保二灰碎石的工程质量，我们主要采用以下几方面措施加以控制：

　　2.1 加强对原材料质量加以控制

　　a、石灰：规范规定二灰碎石基层用灰不得低于III级灰标准，因为等级高的石灰有更多的活性氧化物，它与粉煤灰中有效的氧化硅，氧化铝等物质在水和压力的作用下对二灰碎石起到更好的稳定效果，由于石灰经消解后有效钙镁含量损失较快，一般情况下消石灰在大气中暴露7d有效钙镁含量损失在10%左右，如果放置一个月则有效钙镁含量损失在40%左右，因此石灰不宜长时间露天存放，为保证施工质量，施工中安排石灰经充分消解7 d后过lOmm筛并在半月内用完，超过此期限要求重新检验。

　　b、粉煤灰：规范规定粉煤灰中si02，AL203等活性氧化物的总含量应大于70%，700℃烧失量不超过20%，同时对过湿粉煤灰应堆高滤干，过干粉煤灰洒水防止飞扬，合格粉煤灰购进后要堆放好用彩条布覆盖，防止雨水浸淋，以有效降低含水量和防止扬灰。

　　c、石料：二灰碎石施工选用的是二四六，瓜子片和米砂三种集料，掺配好应满足规范要求的连续级配，其最大粒径不得超过3l.5mm。石灰的最大粒径，级配和压碎值是最主要的指标，它对保证二灰碎石的压实度和提高基层强度起重要的作用，石料最大粒径过大会增加拌和，摊铺和压实的难度，同时表面平整度也难以保证;石料最大粒径太小，使得细料和二灰含量增加，基层材料的比表面积增大，施工时易产生细微裂缝，因此筛选出最佳的基层集料级配是最为关键的。

　　二灰碎石混合料中集料合成级配范围

　　d、水：二灰碎石用水基本用于养生和拌和，要求清洁，无色无味，PH值不得小于4，含盐量和硫酸盐含量不能过高，人畜可饮用。在遇到可疑水源时，通过有关部门化验加以鉴定和选择使用。

　　2.2二灰碎石混合料的拌制控制

　　采用合格材料并以合理组成进行了准确配比以上，拌制工艺即成为能否确保二灰碎石混合料优质的重要施工技术。高等级公路使用的二灰碎石混合料应采用连续式拌和机集中厂(场)加以拌制，二级以下公路可以采取路拌方式，二灰碎石混合料拌制质量的关键在于混合料的充分拌匀，粗集料为基体材料的良好裹覆和合适的含水量。二灰碎石混合料的最佳含水量’Wo是二灰(或基体材料)的最佳含水量与粗集料的饱和面干含水量之和。采用连续式拌和机拌制二灰碎石混合料时，单纯依赖在机仓内喷水以使混和料达到或略高于最佳含水量，都经常表现为基体材料偏湿甚至成固，而粗集料仍处于干燥状态，(远低于饱和面干含水量)造成明显的离折现象，效果欠佳。合理的方法应该是在开机拌制混合料之前2人(即当天清晨，最好在前一天傍晚)在拟使用的集料上先行洒水，务使颗粒尺寸大于10mm的粗集料达到饱和面干状态，以求粗集料在拌制混合料中为基体材料所裹覆，这将有助于减少粗集料的离折，保证混合料的均匀性，路拌法拌制混合料，也应向先予摊铺的集料层洒水，确保集料的湿润状态，而后铺上按配比组成并经预先拌匀的二灰混合料，最后进行二灰碎石混合料的拌制工艺。

　　实践证明，在等于和小于最佳含水量条件下拌制的二灰碎石混合料，不仅强度偏低，而且均匀性较差，采用略高于最佳含水量所拌制的混合料，其强度和均匀性均大有改观，因此在任何状态下均应确保拌制成的二灰碎石混合料其含水量略高于最佳含水量，即夏季宜控制为Wo+3%，春秋季控制为Wo+2%。

　　二灰碎石混合料的拌制工艺中，还应妥善处理好下列几个环节：a石灰、粉煤灰和细集料的防雨覆盖;b消石灰在使用前一天的检测CaO+MgO含量，以确保符合要求的等级c连续式拌和机拌制混合料，尤应确保石灰、粉煤灰出料口的通畅，d每当采用连续式拌和机拌制混合料，都应在输送带上对起始拌制的混合料抽样检测，以确保二灰与集料或基体材料与粗集料配比的准确。

　　2.3二灰碎石的摊铺控制

　　集中厂(场)机械拌制的二灰碎石混合料，可视气候和施工条件于当日或隔日进行摊铺，在拌和机供料能力相对低于摊铺机摊铺能力的情况下，以履带式摊铺机摊铺二灰碎石混合料的效果优于轮胎式摊铺机，摊铺机摊铺二灰碎石混合料的关键技术在于摊铺混合料的均匀性和基层的平整性。

　　二灰碎石混合料摊铺的均匀与否将全面影响到基层的使用品质，即它不仅关系到基层的耐久性和稳定性，而且涉及基层的抗裂和抗冲刷能力。粗集料集中的部位，将直接表现为基层的耐久性和稳定性差;基体材料集中的基层部位，将由其低下的抗裂和抗冲刷性能发展成不良的耐久性和稳定性。在二灰碎石施工中，一台摊铺机摊铺宽度过宽，易给所摊铺混合料横向的均匀性带来不良影响，为此，二灰碎石基层一次摊铺宽度大于8m的路幅，宜采用两台摊铺机梯队式进行摊铺作业。采用的摊铺机型号和性能相同或相近，将有利于摊铺混合料的横向均匀性。摊铺机摊铺混合料时的行进速度宜小不宜大，行进速度大，混合料接近最大公称尺寸的粗集料极易被熨平板拉动，造成混合料层内上下的粗细不匀。摊铺厚层与集料的最大公称尺寸比例失调也将产生类似的弊病。

　　基层的平整性会不同程度地反映为路表的平整性，影响到行车的舒适性。在二灰碎石基层的施工中，由于拌和机的供应能力远低于摊铺机的摊铺能力或施工安排的不当，经常出现摊铺机频频停机待料的情况，将明显影响到基层的纵向平整性;更有甚者，那种人为地采取快速摊铺完集料以换取更多的休息时间，为更不可取的摊铺机作业方式。摊铺机作业过程中的停顿或急剧变速，都将造成基层纵向平整度的不良。因此，摊铺机摊铺二灰碎石混合料宜慢而匀，少停顿。

　　摊铺机采取一侧钢丝绳引导摊铺二灰碎石混合料的作业方式，不仅有利于铺筑层高程的控制，而且有利于控制基层的厚度和平整度，但当架立钢丝的不稳固或不规范，则将给基层的纵横向平整度带来严重影响。按照规定，一侧钢丝的设置是以不小于800N的水平拉力，将直径为6mm的钢丝(q=0.2214kg/m)拉紧并架立于跨径间距为5m的钢钎支定上，根据力学原理，钢丝(悬索)在水平跨度的自重(均布荷载)作用下挠曲显抛物线，其跨度最大挠度为f=qL2/8 H。以规范要求的钢钎每跨度间距L=5m时路边跨中挠度f5=8.6mm，即钢丝的跨中比支点低9mm，若以4车道高速公路为例，此时的行车道汽车外侧轮胎行驶的纵向轨迹线上，对应跨度中横断面的路表高度低于支点横断面路表高度1.54mm，因而摊铺机以一侧钢丝引导的施工方式为钢丝必须严格按规定以每跨间距L=5m架设，应比大于800N的水平力拉紧;钢丝的支点稳固而不被扰动。

　　2.4二灰碎石基层的压实控制

　　压实工序既是确保二灰碎石混合料密实，又是促进二灰的火山灰反应，以使基层获得足够强度和稳定性的重要施工环节。

　　采用振动压路机或胶轮压路机对二灰碎石层进行碾压均无不可。但在组合使用钢轮和胶轮碾压机具时，必须合理安排压路机的碾压程序。过早使用重型压路机碾压(包括振动或碾压)二灰碎石层，将有可能压碎层内的中、粗颗粒集料和造成层内上下部位的粗、细料分布不匀;过早使用胶轮压路机进行碾压，不仅会恶化基层的横向平整度，而且由于基体材料过多地被提升平层面，将构成易于唧浆的软弱薄层，因此，当组合使用碾压机具碾压二灰碎石基层时，宜采取先轻后重，先静后振和先钢后胶的碾压方式，以采取密实、稳定、均匀和平整的最佳碾压效果。二灰碎石一层的压实厚度以15cm为宜。压实厚度再增加，极有可能造成层底混合料的压实度不足，其密度较疏松的基体材料将中结构裂缝的渗水或其它方式积聚的水份在车轮荷载作用下产生动力冲刷而形成唧浆损坏。采取过多或过强振动的碾压方式，虽能增大基层的压实度，但却骤增了由于混合料粗集料的过多破坏而损害二二灰碎石强度和稳定性的风险。 工程实践和试验都证明：适当延迟二灰碎石混合料的压实成型时间，以增加混合料中碱性溶液的浓度，将有利于火山灰反应的进行而使二灰碎石的早期强度获得显著提高。适当延迟混合料的压实成型时间，也将有助于消除石灰末消解颗粒因迟缓消解时的体积膨胀对二灰碎石层密度和强度的不利影响。因此，二灰碎石的施工，一般不宜在混合

　　料摊铺的当日即行充分压实，而应采用铺筑的当日基本碾压成型，必要时(尤其是夏季晴日)适量洒水过夜，隔日再行复压密实的施工工艺。采用磨细生石灰粉铺筑的二灰碎石基层，更应采取当日压稳，隔日压实的施工工艺。 二灰碎石的压实过程中，还应注意处理好下列

　　一些施工工艺：a局部的层面粗集料中时，初压以后立即适量撒布事先拌匀的基体材料;b局部的整层粗料或细料集中时，及时整层置换;c局部有软弹层，要及时置换;d局部有隆起或凹陷，则立即铲除隆起部分，刨松凹陷部位(厚度不小于8cm)，适当补充新混合料后再行压实。

　　2.5二灰碎石基层的养生控制二灰碎石的养生控制是保证基层实体质量的重要举措，一旦养生不当，轻则损及基层的强度和耐久性，重则可使原本属于优异品质的基层最终因未能形成半刚性板体结构面前功尽弃，早期养生必须是二灰碎石基层施工终结成功的最后一博，二灰碎石基层的早期养生一般宜控制为7d—lOd，早期养生关键在于始终保持基层的湿润，避免烈日暴晒和控制车辆行驶。二灰碎石基层通常采取洒水法养生，夏日高温季节采用这种养生方法，不仅洒水工作量大，而且难以避免基层水份的快速蒸发而致层面泛白。早

　　期养生的基层失水过快和收缩应变过大(≥500XlO一6)不仅严重阻碍了二灰火山灰反应的进行，影响到基层的强度，而且迅速造成了基层的干缩裂缝。因此，二灰碎石基层宜于采用土工布一类薄膜覆盖法进行养生;或在基层洒水养生2d一3d并经质量检测合格后，即行沥青下封法养生;土工布覆盖或沥青下封均可造成湿热的养生条件，既有利于二灰碎石基层早期强度的快速增大，又可有效地避免干缩裂缝的生成。

　　粉煤灰的缓凝性导致了二灰碎石混合料的火山灰反应相当缓慢，养生期基层所具有的强度是由压密混合料的物理力学强度和火山灰反应生成物水化硅酸钙中C—S—H凝胶微弱的化学力学强度组合，所以早期强度偏低。随着龄期的增大，水化硅酸钙中主要矿物5CaO……6S102·5.5H20不断地从水中结晶折出，并由低结晶度向高结晶度转化，显现出二灰碎石基层强度的大幅度提高。研究结果表明，二灰碎石混合料的28d抗压强度可为7d强度的2倍～3倍9d强度高达7d强度的5倍～7倍。基于二灰碎石混合料中矿物生成机理和强度增大的规律，二灰碎石基层在洒水养生的3d～5 d内，宜于采取车辆的全宽范围内的行驶，以利基层的增密。早期养生7d以后至2l d以内，必须严禁一切车辆通过，以免二灰碎石基层中新生矿物结晶的强度遭受破坏。

　　3控制措施成效分析

　　在实行了上述施工质量控制措施以后，我们在赵邦路、侯三路改建工程中的部分二灰碎石基层进行了实地抽检，压实度100%达到了规范要求的合格标准，全线平整度合格率平均达到91.3%以上，这为保证沥青面层平整度打下了坚实的基础，厚度和强度均100%达到了设计要求的范围。分项工程质量达到优良以上，为建设项目的创优打下了坚实的基础，收到了较好的质量效果。成型路段二灰碎石基层的缩裂现象基本得到了控制，保证了基层

　　的实体强度，说明这些措施的执行还是早有成效的。

　　4 结束语

　　二灰碎石基层质量控制活动是一项综合性很强的系统工程，我们在施工中只有从人、料、机、法、环等各个环节加以全面质量管理和控制，才会使质量隐患消灭在萌芽中，使施工质量得到大幅提高，达到满意的预期质量效果，更好地满足业主的设计地的百姓!

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