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摘要:随着我国市场经济的飞速发展,道路建设也迈开了现代化的大步伐,但许多工程都面临着任务重、工期紧的难题。对于冬季低温路面基层水稳施工,由于气候、施工环境、施工技术及施工经验等一系列的影响。笔者对于冬季此种情况下,建议采取有效的防冻技术措施,在江浙地区气温稍低的条件下是可以进行水稳层施工的。
关键词:水泥稳定级配碎石;路面基层;冬季施工;江浙地区
0.前言
所谓路面基层水泥稳定碎石的冬季施工,是指连续五天气温低于5℃或一天气温在摄氏零度以下,则水泥稳定碎石的施工进入冬季施工期。这样的天气在我国南方一些地区是十分常见的。由于水泥稳定碎石的质量事故出现具有一定的隐蔽性和滞后性,若施工工艺不利,将严重影响道路整体的质量和使用年限。因此,水泥稳定碎石施工时应选用正确可行的施工工艺、优化选择原材料、机械设备,并严格控制每道施工工序和及时地进行试验检测,方可确保工程的质量优良。
1 水泥稳定碎石防冻机理
冬季在路面基层水泥稳定碎石施工后,由于道路是大面积暴露在大气中,防冻技术措施与传统建筑工程有所不同,关于水泥稳定碎石路面基层在江浙地区冬季气温低于0℃进行施工的实例没有大面积发生。我们考虑水泥稳定碎石是以水泥作为胶结材料,水泥在加水发生水化作用过程中,会产生水化热,根据江苏省南京市公路管理处科研所试验室大量的试验验证,水泥胶砂绝热温升普遍在28h~30h达到峰值,平均在53℃左右,3d(72h)保持在30℃以上。经水泥混凝土在结构厚度为700mm ,常温条件下,14d其上部温度仍达到27℃我们分析:水泥稳定土水泥含量较水泥混凝土及水泥砂浆少得多,所产生的水化热要小得多,且水稳料路面基层大面积暴露在大气中,散热较快,但毕竟会产生水化热。同时,因水稳料水泥含量少,所需要的水也少,配水量仅略多于水泥发生水化作用所需水量,不像水泥混凝土或水泥砂浆为了满足施工所需的和易性加入远高于水化作用所需水量,因此在气温低于0℃时水稳料发生冻害的程度也远低于水泥混凝土或水泥砂浆。如果我们在施工中充分利用水泥在发生水化作用时产生的水化热这一有利因素,并采取有效的保温措施,是可以防止水稳料在气温低于0℃时发生冻害,即使发生冻害,也仅限于表层,不致明显影响水稳层的整体强度。因此,采取有效的防冻技术措施,在江浙地区冬季低温的条件下是可以进行水稳层施工的。
2 水泥稳定粒料路面基层的防冻要点
冬季施工与夏季施工实际上并没有太大的区别,主要是温度上的区别。我们要治标的话就得从根源上着手,针对路基冬季低温施工要解决两个问题:一是如何保证混合料在强度形成过程中的养生温度高于其强度增长的临界温度;二是保证混合料后期强度和耐久性满足设计要求。针对水泥稳定碎石路面基层的防冻要点具体细节如下:
2.1 严格控制水稳混合料的含水量
一般水泥稳定碎石混合料的总含水量控制在4.5%左右,通常在铺试验段时,将混合料的总含水量控制在4.5%以内,经取样进行7d龄期无侧限抗压强度试验,R值达到3.9Mpa,高于设计要求的3.0Mpa,严格控制混合料含水量在3.8%~4.4%之间,平均值为4.1%,接近试验室最佳含水量。
2.2 加强水泥稳定碎石的压实工作
施工时采用合适的振动压路机组合进行压实作业。需要经多遍反复碾压,先由边向中静压一遍,然后加重激振压两遍,然后反复再加重激振力压二遍,最后胶轮压路机收光,使压实度达到设计要求(压实度98%以上),将水稳料中的“自由水”挤压出来,并防止路基及级配碎石底基层中“毛细水”及地表水渗入水稳层,从而尽量消除冰冻源。施工中力求使水稳层碾压足够密实,提高了水稳层的整体强度,同时也提高了水稳层的抗冻能力。
2.3 采用有效的保温措施
每日下午摊铺作业结束采用0.1mm 厚聚乙烯塑料薄膜及干草席对已摊铺压实的水稳层进行双层覆盖保温。由于塑料薄膜密不透气,有如农业上采用的大棚一样,起到了温室作用,即将水化热挡在水稳层面上,起到了较好的保温作用,又将水化热带出的水蒸气挡住,在塑料薄膜下凝固成水珠,对水稳层起到养生作用,而覆盖在塑料薄膜上的干草席,像给水稳盖了一床被子一样,既加强了保温作用,又挡住凌晨气温下降0℃附近的降霜。
2.4 严格控制作业时间
水泥的初凝时间为3小时零5分钟,终凝时间为5小时50分钟。因此水稳混合料配料、运输、摊铺碾压必须在3小时内完成,最好在冰冻以前达到终凝。据此确定了收工时间:16:00~16:30拌料结束,16:30~18:30运输、摊铺、碾压、覆盖完成收工。这样在凌晨1 点降霜以前保证水稳层的终凝。
2.5 科学养生
因施工正处于冬季,虽在整个施工过程中均遇到晴好天气,但太阳不辣,又有塑料薄膜及干草席覆盖,水稳层中的水分难以蒸发,在塑料薄膜覆盖下的水稳层表面始终处于湿润状态,因此我们在水稳层摊铺压实覆盖后的第二天中午,掀开覆盖层,洒少量水养生。防止过多的养生水对水稳层产生冻害,洒水后,立即进行覆盖,采用这样的方法养生 3天。
2.6提升防冻效果
为了进一步提升对冬季进行水泥稳定土路面基层施工的效果,采用在露天覆盖塑料薄膜与草席的保温措施,养生7天,即模拟在气温-2℃~-7℃自然条件下,可能发生的冻害对水稳层强度的结果表明:在采用了降低含水量等技术措施后,在气温为-2℃~-7℃时强度仅降低 4%,说明冻害对低水泥含量、低含水量的水泥稳土路面基层的影响不像人们原来想象的那样严重,在气温不低于-10℃时,如果能够认真采取以上技术措施, 冬季可以放心进行水泥稳定土路面基层的施工。
3 水泥稳定碎石路面基层的防冻措施及效益
水稳碎石基层冬季施工措施对于水稳碎石基层冬季施工采取了以下三种措施:一是混合料配比中减少含水量;二是增加压实遍数并及時碾压;三采用0.1mm 厚聚乙烯塑料薄膜及干草席对已摊铺压实的水稳层进行双层覆盖保温;四是严格控制作业时间。通过科学合理安排进行冬季施工,取得了很好的经济、社会、技术效益:(1)进行了冬季施工,提前通车减少绕行里程,使公路运输成本降低产生了经济效益;(2)由于提前通车,行车速度的提高,节约了旅客旅行的时间产生的经济效益;(3)由于缓解了交通拥挤减少了交通事故而产生的经济效益;(4)研究解决了因路面在冬季施工后短期内就破损而影响社会运营效益,减少了因路面破坏后带来的交通压力和交通事故;(5)由于提前竣工通车,带动了周边的经济的发展,也给沿线群众的出行带来了方便;(6)由于在施工中理论联系实际,严格控制了施工质量,这本身就是对自然环境的保护和资源的节约。
4 结 语
总而言之,水泥稳定碎石路面基层的冬季施工的工程病害,严重制约了整个工程的质量、进度与成本控制,水泥稳定碎石受冻是路面基层冬季施工控制的重点和难点。因此,以防止水泥稳定碎石受冻为中心,从施工前准备、施工组织设计编制、施工质量管理与控制、投资控制等几个方面对水泥稳定碎石冬季施工进行系统化管理是十分必要的,其对控制工程质量、加快施工进度、节约投资成本具有十分重要的意义,是水泥稳定碎石冬季施工管理未来发展的必然趋势。
参考文献:
[1]张军校.高海拔地区冻土路基病害分析及应对措施探讨[J].工业设计,2011.06.15.
[2]于常永.冻土路基病害分析及应对措施探讨[J].科技传播,2011.08.23.
关键词:水泥稳定级配碎石;路面基层;冬季施工;江浙地区
0.前言
所谓路面基层水泥稳定碎石的冬季施工,是指连续五天气温低于5℃或一天气温在摄氏零度以下,则水泥稳定碎石的施工进入冬季施工期。这样的天气在我国南方一些地区是十分常见的。由于水泥稳定碎石的质量事故出现具有一定的隐蔽性和滞后性,若施工工艺不利,将严重影响道路整体的质量和使用年限。因此,水泥稳定碎石施工时应选用正确可行的施工工艺、优化选择原材料、机械设备,并严格控制每道施工工序和及时地进行试验检测,方可确保工程的质量优良。
1 水泥稳定碎石防冻机理
冬季在路面基层水泥稳定碎石施工后,由于道路是大面积暴露在大气中,防冻技术措施与传统建筑工程有所不同,关于水泥稳定碎石路面基层在江浙地区冬季气温低于0℃进行施工的实例没有大面积发生。我们考虑水泥稳定碎石是以水泥作为胶结材料,水泥在加水发生水化作用过程中,会产生水化热,根据江苏省南京市公路管理处科研所试验室大量的试验验证,水泥胶砂绝热温升普遍在28h~30h达到峰值,平均在53℃左右,3d(72h)保持在30℃以上。经水泥混凝土在结构厚度为700mm ,常温条件下,14d其上部温度仍达到27℃我们分析:水泥稳定土水泥含量较水泥混凝土及水泥砂浆少得多,所产生的水化热要小得多,且水稳料路面基层大面积暴露在大气中,散热较快,但毕竟会产生水化热。同时,因水稳料水泥含量少,所需要的水也少,配水量仅略多于水泥发生水化作用所需水量,不像水泥混凝土或水泥砂浆为了满足施工所需的和易性加入远高于水化作用所需水量,因此在气温低于0℃时水稳料发生冻害的程度也远低于水泥混凝土或水泥砂浆。如果我们在施工中充分利用水泥在发生水化作用时产生的水化热这一有利因素,并采取有效的保温措施,是可以防止水稳料在气温低于0℃时发生冻害,即使发生冻害,也仅限于表层,不致明显影响水稳层的整体强度。因此,采取有效的防冻技术措施,在江浙地区冬季低温的条件下是可以进行水稳层施工的。
2 水泥稳定粒料路面基层的防冻要点
冬季施工与夏季施工实际上并没有太大的区别,主要是温度上的区别。我们要治标的话就得从根源上着手,针对路基冬季低温施工要解决两个问题:一是如何保证混合料在强度形成过程中的养生温度高于其强度增长的临界温度;二是保证混合料后期强度和耐久性满足设计要求。针对水泥稳定碎石路面基层的防冻要点具体细节如下:
2.1 严格控制水稳混合料的含水量
一般水泥稳定碎石混合料的总含水量控制在4.5%左右,通常在铺试验段时,将混合料的总含水量控制在4.5%以内,经取样进行7d龄期无侧限抗压强度试验,R值达到3.9Mpa,高于设计要求的3.0Mpa,严格控制混合料含水量在3.8%~4.4%之间,平均值为4.1%,接近试验室最佳含水量。
2.2 加强水泥稳定碎石的压实工作
施工时采用合适的振动压路机组合进行压实作业。需要经多遍反复碾压,先由边向中静压一遍,然后加重激振压两遍,然后反复再加重激振力压二遍,最后胶轮压路机收光,使压实度达到设计要求(压实度98%以上),将水稳料中的“自由水”挤压出来,并防止路基及级配碎石底基层中“毛细水”及地表水渗入水稳层,从而尽量消除冰冻源。施工中力求使水稳层碾压足够密实,提高了水稳层的整体强度,同时也提高了水稳层的抗冻能力。
2.3 采用有效的保温措施
每日下午摊铺作业结束采用0.1mm 厚聚乙烯塑料薄膜及干草席对已摊铺压实的水稳层进行双层覆盖保温。由于塑料薄膜密不透气,有如农业上采用的大棚一样,起到了温室作用,即将水化热挡在水稳层面上,起到了较好的保温作用,又将水化热带出的水蒸气挡住,在塑料薄膜下凝固成水珠,对水稳层起到养生作用,而覆盖在塑料薄膜上的干草席,像给水稳盖了一床被子一样,既加强了保温作用,又挡住凌晨气温下降0℃附近的降霜。
2.4 严格控制作业时间
水泥的初凝时间为3小时零5分钟,终凝时间为5小时50分钟。因此水稳混合料配料、运输、摊铺碾压必须在3小时内完成,最好在冰冻以前达到终凝。据此确定了收工时间:16:00~16:30拌料结束,16:30~18:30运输、摊铺、碾压、覆盖完成收工。这样在凌晨1 点降霜以前保证水稳层的终凝。
2.5 科学养生
因施工正处于冬季,虽在整个施工过程中均遇到晴好天气,但太阳不辣,又有塑料薄膜及干草席覆盖,水稳层中的水分难以蒸发,在塑料薄膜覆盖下的水稳层表面始终处于湿润状态,因此我们在水稳层摊铺压实覆盖后的第二天中午,掀开覆盖层,洒少量水养生。防止过多的养生水对水稳层产生冻害,洒水后,立即进行覆盖,采用这样的方法养生 3天。
2.6提升防冻效果
为了进一步提升对冬季进行水泥稳定土路面基层施工的效果,采用在露天覆盖塑料薄膜与草席的保温措施,养生7天,即模拟在气温-2℃~-7℃自然条件下,可能发生的冻害对水稳层强度的结果表明:在采用了降低含水量等技术措施后,在气温为-2℃~-7℃时强度仅降低 4%,说明冻害对低水泥含量、低含水量的水泥稳土路面基层的影响不像人们原来想象的那样严重,在气温不低于-10℃时,如果能够认真采取以上技术措施, 冬季可以放心进行水泥稳定土路面基层的施工。
3 水泥稳定碎石路面基层的防冻措施及效益
水稳碎石基层冬季施工措施对于水稳碎石基层冬季施工采取了以下三种措施:一是混合料配比中减少含水量;二是增加压实遍数并及時碾压;三采用0.1mm 厚聚乙烯塑料薄膜及干草席对已摊铺压实的水稳层进行双层覆盖保温;四是严格控制作业时间。通过科学合理安排进行冬季施工,取得了很好的经济、社会、技术效益:(1)进行了冬季施工,提前通车减少绕行里程,使公路运输成本降低产生了经济效益;(2)由于提前通车,行车速度的提高,节约了旅客旅行的时间产生的经济效益;(3)由于缓解了交通拥挤减少了交通事故而产生的经济效益;(4)研究解决了因路面在冬季施工后短期内就破损而影响社会运营效益,减少了因路面破坏后带来的交通压力和交通事故;(5)由于提前竣工通车,带动了周边的经济的发展,也给沿线群众的出行带来了方便;(6)由于在施工中理论联系实际,严格控制了施工质量,这本身就是对自然环境的保护和资源的节约。
4 结 语
总而言之,水泥稳定碎石路面基层的冬季施工的工程病害,严重制约了整个工程的质量、进度与成本控制,水泥稳定碎石受冻是路面基层冬季施工控制的重点和难点。因此,以防止水泥稳定碎石受冻为中心,从施工前准备、施工组织设计编制、施工质量管理与控制、投资控制等几个方面对水泥稳定碎石冬季施工进行系统化管理是十分必要的,其对控制工程质量、加快施工进度、节约投资成本具有十分重要的意义,是水泥稳定碎石冬季施工管理未来发展的必然趋势。
参考文献:
[1]张军校.高海拔地区冻土路基病害分析及应对措施探讨[J].工业设计,2011.06.15.
[2]于常永.冻土路基病害分析及应对措施探讨[J].科技传播,2011.08.23.