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水泥穩定碎石基層作為公路結構的主要承重層,具有整體強度高、耐久性好、成本低廉、便于施工等優點,其在公路工程各個結構層中的作用是非常重要的。然而在水泥穩定碎石的設計、生產、拌和、運輸和攤鋪過程中,存在著許多破壞因素,其中以混合料的離析影響z大。骨料離析會導致路面基層密實度下降,整體強度和穩定性降低。為保證路面基層質量,研究探討水泥穩定碎石的離析原因,尋找減少或消除離析現象的方法是十分必要的。本文分析了水泥穩定碎石基層離析問題的原因,探討了混合料離析防治措施。
公路工程作為基礎設施中的主要組成部分,對于國民經濟的發展所做的貢獻是相當巨大的,相關部門已經深刻認識到公路建設對于經濟的拉動作用。所以我國各地都在大力進行公路工程建設。但是在公路工程的建設過程中,不但要強調工程建設的進度,更要抓好工程建設的質量,質量是企業的生命,同時也是工程產品的生命。而水穩基層作為道路結構的主要承重層,基層在各個結構層中的地位是毋庸置疑的,但是在進行水泥穩定粒料基層施工時,由于多方面的原因,還是會出現一些質量問題,其中骨料離析就是經常出現的質量問題之一,骨料離析的部位,會導致基層出現強度降低、平整度差、水穩性差等問題,所以,公路工程施工技術人員在進行水泥穩定粒料基層施工時,要按照相關施工技術規范以及設計圖紙的要求進行施工,分析離析產生的原因,不斷總結經驗教訓,多一份細心,少一份粗心,多一份責任,少一份推諉,大家齊心協力,盡可能避免骨料離析現象的發生,提高道路工程的建設質量。
3.1骨料離析產生的危害
(1)基層強度降低
骨料離析使得集料的級配改變,使骨料之間的孔隙率沒有足夠的細集料來填充,孔隙率加大,從而導致基層強度不足。
(2)整體性差
產生離析的部位,粗骨料集中,孔隙率增大,碾壓過程中極易破碎,很難形成整體。
(3)水穩性差
離析的部位,孔隙率大,密實度差,積水容易下滲,致使基層破壞。
(4)平整度降低
形成離析的地方,由于改變了集料級配,導致壓實系數的改變,致使平整度降低。
3.2產生離析的原因
(1)原材料的級配組成和配合比因素。在水泥穩定碎石基層的施工中,一般都采用過篩后的天然碎石。但由于當地資源和就近取材的限制,加上材料堆放和篩網制作不同,各種骨料不可能時刻保持一致,往往容易造成篩分料的級配不合理;同時混合料配合比與試驗室提供的配合比存在偏差,也會造成混合料的和易性變差而產生骨料離析。
(2)混合料拌和機的開啟、運行及停機。在拌和機上料時,輸送帶的轉動速度較大,傾角不合適,帶動粗骨料沿輸送帶向下滾動堆積,形成骨料粒徑不一致,供料不均勻,進而產生離析。特別是當拌和機起動或停機時,由于骨料被攪動翻轉,粗粒料的慣性大,拋出的力量也大,直接沖撞到拌缸周邊,形成不應有的離析。另外,配料計量不準,攪拌時間不夠及拌和不徹底,這是混合料不均質的重要影響因素,也是造成攤鋪機攤鋪過程中出現離析的z重要原因。
(3)混合料拉料車拉料、運料及卸料過程。拉料車在接料時,不能及時地前后移動接料的位置,使混合料過于集中堆積,發生粗、細料的離析。在運料中,由于路況坑洼不平和運距較遠,混合料經過劇烈顛簸而發生粗、細料離析。在卸料時,車廂緩慢地升起、而后車廂門提前打開,造成部分粗粒料首先滾落下來,也同樣可以產生離析。
(4)混合料攤鋪機的進料和出料。攤鋪機在進料時,由于進料斗處于空載狀態,拉料車卸料使粗粒料滾入底部集中。攤鋪機作業中,進料斗兩側的翻板經常向中間翻動收料,也使粗料粒滾入底部集中。當拉料車的供料速度不能滿足攤鋪機的需要,致使攤鋪機螺旋分料器的轉速時快時慢,不能保證穩定旋轉分料,造成大料粒集中在上部或兩側,也會產生離析,影響到攤鋪的質量。
3.3混合料離析的控制措施
混合料離析的控制措施,就是針對混合料產生離析的具體原因,采取具有針對性的措施,從而避免混合料離析的產生。
(1)嚴控混合料含水量
含水量是水穩材料的重要技術指標,含水量小則混合料不易坍落并出現離析,但各材料間難以形成良好的相容性,含水量大則在攤鋪過程中難以成型,甚至導致混合料中的砂石骨料不依自然顆粒組成并均勻分布,而在施工過程中因構成材料顆粒和比重大小不同而產生離析現象,因此應嚴格控制含水量處于z佳范圍,并應在拌和過程中對加水量進行監控。
(2)原料控制
因水泥穩定層材料用量較大而一般采取多料場分別加工、集中拌和的方法進行,來自不同產地的同級材料混合堆放,但由于產地不同的材料具有一定的差異,雖體積相同但質量不盡相同,且壓碎值、磨耗率等指標也有一定差異,z終導致碎石粒徑、顆粒級配均發生變異,集料粒徑的均勻性得不到保證而易發生離析,因此應盡量選用同一料場供料,若必須采用多個料場則每個料場的各級產量應基本接近級配曲線中值,并盡量將不同場地的材料分開堆放。加工后的碎石因數量、規格較多,一般為節約場地而堆放過高,其中大粒料在堆放過程中因慣性作用而易滾到料堆外側而產生離析,在給裝載機上料時因從料堆底部外圍鏟料而提供離析料,也會增大拌和料產生離析,因此應控制其堆放高度一般不超過3m,若超過該值則應在周邊設置隔墻,上料時應從料堆上部向下部逐層推進以免離析產生。
(3)縮短拌和與施工間距
目前國內多采用較大噸位自卸車輛將拌和料運送至施工現場,運輸過程中拌和料會隨裝載車一起處于高頻低輻振動的搖擺狀態,其中塊料石料因自身比重較大而易脫離出現沉淀和分離,因此應盡量縮短拌和與施工間距,采用的拌和設備z好具有移動式或半移動的組裝模塊式功能,以保證其可在一定的延長路段上隨攤鋪進行相應移動,可實現盡量減少因運距、運時過長導致拌和料離析。對料場的選擇應盡量在整個道路施工長度距離中間部位以縮短運距,運輸過程中應確保拌和料處于半封閉狀態以控制水分蒸發,保持原設計額定含水量;運料儲罐在運行中應以一定角度旋轉保證內部混合料始終處于翻騰運動狀態,降低離析現象的發生。
(4)拌和
導致離析現象的主要原因是各級材料用量不均勻,因此采取增加生料進料斗措施進行控制,但為防止料斗間串料一般在料斗間設立隔板,并在上料時應避免將料斗裝的太滿,并控制其不超過隔板以免碎石在下落過程中產生離析;并應增加人工對雜料的清理工作以免熟料產生離析,并可在集料倉頂部設置一個50~70mm的方孔篩將超過標準的顆粒去除,并實現其均勻下落,避免在運輸皮帶或倉壁上堆積;運輸皮帶應采用凹槽式,且其傾角不宜過大以防止粗集料在重力作用下滾落或下滑,并應在運輸皮帶末端設刮刀以防拌合好的細料粘在皮帶上或在高處被高速運轉的皮帶甩到地面;在混合料經攪拌后進入攤鋪機料斗前設置再次攪拌裝置則可在很大程度上消除大型自卸車在運輸物料過程中出現的離析現象。若骨料需臨時堆放,則應在堆放混合料時應呈水平凹形堆放,實現車輛在凹形中間進去卸料,并呈水平逐步傾斜升高堆放,在給拌和機填料也應從凹形中間盡量呈水平朝四周擴展鏟料裝料,z后剩余四周粗料可進行清理并另外堆放。
(5)裝卸料及運輸
在接料過程中由于較大碎石易滾落到運料車廂底部及四周,z后將導致運料車向攤鋪地段卸料或卸料到z后時多為大粒徑粒料,該類大粒料滾到攤鋪機受料斗兩側,均會導致在每車卸料結束時出現粗料而導致離析產生,因此在接料時不應在固定位置進行以免離析產生;或將料車尾部改裝為斗型,實現卸料時在中部卸料,以免粗料滾向受料斗側板,可由刮料器鏈條直接送走;卸料時液壓貨箱不可一次升的太高,避免貨廂快速升高而增加卸料高度增加離析發生的可能性,并應控制運料車的數量,以保證拌合、運輸能夠連續進行,若運料車不能及時返回則拌和機停止攪拌前應先停止集料供應,并待上料皮帶上的粒料全部進入熟料倉后方可停止水和水泥的供應。
(6)攤鋪
卸料時一車卸完則另一車應緊跟卸料,不可等刮料器將前車料刮完,以便該車卸下的料能與上車卸下的料充分混合,并可通過刮料器送到分料室,并通過螺旋布料器再次攪拌以減少離析現象發生;攤鋪過程中應盡量減少受料斗的卷斗次數,實現兩側板的粗粒料少量進入分料室,側板堆集料過多則應采取人工將其重新分布集中來減少離析;應保證進料器連續運轉,并與攤鋪機速度、拌合量相匹配,且送出的混合料在攤鋪機兩側數量相當,以免因布料器不連續運轉和輸料不均勻導致的離析;攤鋪機的喂料和螺旋分料應采用自動超聲波料粒傳感器控制,以保證粒料始終處于z高位置,并保證熨平板前始終充滿拌合料以防止粗粒料的滾動導致兩端離析;當粗集料運至支撐座時由于其阻擋可能導致粗粒料下落被鋪筑,z終在路的縱向形成一行離析現象,該種情況可采取人工清除的措施;施工中在保證攤鋪厚度的前提下可將螺旋下邊緣與路基的距離調至z小,并選用大直徑的螺旋葉片,其直徑不可小于松鋪厚度的1.5倍,調整分料螺旋的轉速實現其穩定在連續布料的狀態,并應控制室內的混合料始終處于螺旋葉片高度的2/3部位。
3.4離析的處理
在進行水泥穩定粒料基層施工時,雖然做了大量的控制離析現象發生的措施,但還是不可能完全避免離析現象的發生,如果在進行水穩基層施工時,攤鋪機后出現了明顯的“集料窩”或者“集料帶”,就要及時進行處理,處理的方法是在攤鋪機后安排2-3人的工人小組,將離析部位的混合料鏟除,換填級配合格的混合料。
骨料離析是水泥穩定粒料基層施工時經常出現的質量問題之一,在進行公路工程的水泥穩定粒料基層的施工過程中,如果不能對各個施工環節進行很好的控制,就會嚴重影響基層的整體強度及平整度,所以在進行水泥穩定粒料基層施工時,一定要特別注意離析的問題,從源頭就要進行控制,嚴格控制每一個施工環節,發現離析現象要及時進行處理,只有施工人員不斷增強質量意識,嚴格按照公路基層施工技術規范以及設計文件的要求進行施工,使水穩基層的施工質量得以保證,從而使整個公路工程的施工質量符合相關驗收規范的要求,使其使用壽命得以延長。