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厚層水穩碎石壓實評價方法研究

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厚層水穩碎石壓實評價方法研究

發布日期:2016-05-25 00:00 來源:http://www.carmaxxrentacar.com 點擊:


33 6 20116 武漢理工大學學報  JOURNAL OF WUHAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY  Vol.33 No.6   Jun.2011

DOI:10.3963/j.issn.1671-4431.2011.06.014

收稿日期:2011-04-29.

基金項目:國家自然科學基金(50978031);中央高?;究蒲袠I務費專項資金(CHD2009JCJ151);交通部西部交通建設科技項目(2009318812069)和浙江交通科技項目(2007H21).作者簡介:田耀剛(1978-),,博士,副教授.E-mail:tianguang78@126.com

厚層水穩碎石壓實評價方法研究

田耀剛1,2,肖世品3,項柳福4,李煒光1,2

(1.長安大學材料科學與工程學院,西安710064;2.交通鋪面材料教育部工程中心,西安710064;

3.浙江省衢州市交通局,衢州324000;4.浙江省公路局,杭州310009)

 厚層水泥穩定碎石結構因具有剛度大、分散荷載能力強等特點應用前景廣泛,然而其壓實度沒有統一的測試與評價方法?;诖?/span>,該文在3種壓實試驗基礎上,提出一種厚層水穩碎石壓實度檢測評價方法,并將其用于試驗路壓實質量控制,通過試驗路鋪設與跟蹤調查研究,證實該方法簡便、有效,能夠滿足厚層水穩碎石施工現場壓實度檢測需要。

關鍵詞厚層水泥穩定碎石試槽試驗壓實評價方法

中圖分類號: U 416.1文獻標識碼: A文章編號:1671-4431(2011)06-0059-05

整體性水泥穩定碎石基層結構因為具有剛度大、分散荷載能力強等優點[1-5],被廣泛使用在廣東、浙江等缺乏粉煤灰的地區。實際使用時受技術規范的限制,單層鋪筑厚度多為15~18 cm,多層鋪筑的施工方式,使結構從設計時的整體受力變成了實際的多薄層受力,影響了整體性基層使用效果。近年來,諸如DT220、英格索蘭SD175、中大YZ32[6]大激振力碾壓設備的推廣應用,使單層鋪筑厚度增加成為了現實。國內也對此進行了探索,2004年的廣西北流-寶圩二級公路改建工程項目[7],單層鋪筑壓實厚度27~32 cm。2006年以后,在河南、江西、山西等省進行了大面積嘗試[8-10],實踐證明,增加單層鋪筑厚度是可行的。然而目前規范常用的灌砂法、環刀法及核子密實度儀法等壓實度檢測方法不能有效評價厚層水泥穩定碎石結構的壓實程度[11-12],厚層水泥穩定碎石結構壓實度沒有統一的標準測試方法,現場如何測試成為了一個技術瓶頸。因此,研究厚層水泥穩定碎石的壓實檢測與評價方法對推動此項工作就顯得尤為必要。作者通過大激振力試驗裝置在室內采用試槽法成型厚層水泥穩定碎石結構層,利用3種方式對不同層位的壓實度進行了檢測,并結合浙江的實體工程,研究并提出了厚度增加條件下水穩碎石的壓實檢測與評價方法,研究成果具有較好的推廣應用價值。

 

1.1 級配、水泥劑量和含水量

在原材料技術性能滿足要求的前提下,為了使試驗更具代表性,水泥穩定碎石的級配選用5公路路面基層施工技術規范6(JTJ034)2000)中值(級配曲線見圖1);水泥劑量根據試驗路鋪筑時的室內試驗結果增加0.5%;采用室內重型擊實試驗測試含水量為4.8%,實際拌和時適當增加0.5%,以滿足蒸發的需求(該試驗中采用為5.3%)。

1.2 方法

1)試槽試驗壓實參數

參照現有研究成果,以現有大激振力壓路機為原型,反算出室內試驗所需的激振力[1],相當于現場80 kN激振力的壓實效果。

2)試槽試驗試件尺寸

(1)平面尺寸 考慮到高速公路水穩碎石集料的最大粒徑不大于37.5 mm,灌砂法試驗儀器基板尺寸以及每次檢測的數量,同時使碾壓試驗盡可能模擬路面結構的邊界條件。根據預先確定的試驗數量和拌合機械的功效,結合碾壓時邊界對碾壓效果的影響,考慮到灌砂法筒測直徑20 cm,檢測位置呈四邊形分布,為保證灌砂挖孔邊界距邊界至少有3倍最大粒徑的距離(4 cm@3),邊長至少為20 cm@2+4 cm@3=52 cm;而檢測用基板邊長為40 cm,試坑邊長至少為40 cm@2=80 cm,此外檢測位置之間和檢測位置與邊界之間留有一定的富余空間,故邊長選定最大值為80 cm+10 cm@3=110 cm。即開挖面積確定為110 cm@110 cm,檢測位置布置圖見圖2。

(2)開挖深度 這類結構的現場鋪筑最大壓實厚度為30 cm,施工時松鋪系數為1.3,室內適當放寬至1.5,故試槽有效深度取45 cm。

3)測試方法

攤鋪過程中重要保證均勻,減少離析現象。文中試驗是利用混凝土攪拌機拌料,出料時分別從試槽的兩端和中間裝料,將其粗平后用平板夯整平表面。使用大激振力振動成型設備對整平后的表面進行振動碾壓,首次成型時,在碾壓2遍后進行表面15 cm壓實度檢測,直至壓實度達到設計的起始壓實度99%、100%、101%、102%,記錄下碾壓遍數作為下次試驗的碾壓遍數。

檢測方式:

方案1:分為上15 cm和下15 cm兩部分分別檢測。首先檢測上部壓實度,檢測方法同普通水泥穩定碎石。下部壓實度檢測時,把上面孔挖大,做出一個平面,保證能放下壓實度檢測基板,然后再按照同樣的方法進行檢測。以減少砂落距的不同對檢測結果的影響。

  方案2:整體厚度通芯檢測,使用直徑為20 cm并加高約10 cm的大型灌砂桶(見圖3),全厚度一次檢測壓實度。

方案3:直接測試中間部分的壓實度,先將表層約5 cm去除并擴大至能放置基板,然后放置基板使用直徑為20 cm的灌砂桶檢測結構層中部20 cm的壓實度。

以上3種檢測方法各有利弊,為了選擇合適的壓實度檢測方法,必須對這3種方案進行試驗分析,綜合比較后選擇一種最適宜厚層體積水泥穩定碎石路面施工的壓實度檢測方法。

測試結果與分析

試槽試驗的上15 cm壓實度為99%、100%、101%、102%,測試在此前提下上述3種壓實度變化規律。

方案1測試結果見表1。

上、下15 cm壓實度檢測結果匯總  /%

層位

1

2

3

4

5

6

7

8

均值

15 cm

101.5

100.8

101.3

100.7

102.1

100.5

99.5

100.9

100.9

15 cm

99.8

99.2

99.1

98.9

99.3

98.1

98

99.3

99.0

上下差值

1.7

1.6

2.2

1.8

2.8

2.4

1.5

1.6

2.1

上下均值

100.65

100

100.2

99.8

100.7

99.3

98.75

100.1

99.9

    從上下壓實度檢測數據情況可以看出,當上部的壓實度控制在99%以上時,下部的壓實度也不低于98%,均能滿足規范的最低壓實度要求,而上下壓實度差值也基本控制在2%之內。據此可以推斷,若上層的壓實度達到101%,下部的壓實度一定大于98%,能夠滿足高速公路的最低壓實度要求。

此外,由于下部檢測時基板的放置難以做到像上部測試時那樣平整,從某種意義上說,該數值較實際有所偏小。上下壓實度均值也可以用30 cm檢測來檢測,所以關于下部壓實度數據偏小這一點可以通過對30 cm壓實度的檢測加以驗證。

方案2測試結果見表2。

2 30 cm壓實度檢測結果匯總   /%

組次

1

2

3

4

5

6

7

8

均值

壓實度

100.2

99.5

101.6

98.6

99.3

100.8

98.8

100.7

99.94

  30 cm壓實度檢測避免了上下層分別檢測時對下層檢測數據的影響,從檢測結果來看,數值較上下層分別檢測測試的均值略大。30 cm能反映整個結構層壓實度的均值,但是對于施工過程中擔心出現的下部壓實度不足的現象難以體現。同時由于其檢測速度慢,對路面結構破壞大[1],所以不能作為大范圍使用的檢測手段。

方案3檢測結果見表3。

3 20 cm壓實度檢測結果匯總/%

組次

1

2

3

4

5

6

7

8

均值

壓實度

101.2

100.5

102.6

99.6

101.3

97.8

100.5

98.8

100.29

  中部20 cm檢測結果顯示,略高于30 cm檢測,符合壓實度從上至下逐漸降低這一規律,中部20 cm檢測較上下分層檢測時間短且較30 cm通芯檢測對路面破壞小,適宜于厚層水穩碎石壓實度檢測。

結合表1數據可以發現,當中部20 cm壓實度大于99%時便能保證下部15 cm壓實度大于98%。

3種方案特點方面看,方案1采用傳統方法測試上層的壓實度比較合適,在進行下層檢測時由于必須開挖一個能放置基板的面積,并且可能由于基板的放置不平整,會使檢測結果偏小。方案2的檢測結果僅為整個結構層的平均壓實度,不能反應上下結構層的壓實度情況。方案1、2除了均對路面造成較大的破壞外,檢測花費的時間也較長,不適宜作為厚層水泥穩定碎石壓實度檢測的方法。方案3的檢測結果表征結構層中部20 cm的壓實度情況,可以作為補充。

結合以上3種壓實度檢測方法的優劣,提出一種適合厚層水穩碎石的結合式壓實度檢測系統,其流程圖見圖4。

檢測流程說明:在同一種施工工藝的一個檢測范圍內,對壓實后的厚層水穩碎石路面首先進行上15 cm壓實度檢測,如果上15 cm壓實度<100%則判定為壓實度不合格,需要重新壓實。上15 cm壓實度>100%則分兩種情況對待:當上15 cm壓實度>101%時則整個結構層的壓實度合格;當上15 cm壓實度為100%~101%時需檢測中部20 cm壓實度數值,若不小于99%則合格,否則為不合格。

實體工程驗證

課題組于2007831~91日在浙江龍麗麗龍高速蓮都段樁號為K5+708~K6+406分別鋪筑了28 cm30 cm厚層水泥穩定碎石試驗路。厚層水泥穩定碎石試驗路位置結構圖見圖5。

在試驗路現場大激振力壓路機進行3遍碾壓后進行上15 cm和下15 cm壓實度檢測,發現上部壓實度為99%,而下部壓實度檢測僅為96%。于是改變壓實遍數為4,通過4個檢測點的檢測發現,當上15 cm壓實度為101%左右時,15 cm壓實度增為99%以上,滿足了壓實度要求。之后,便只進行上15 cm壓實度檢測,利用室內試驗所推薦的檢測流程檢測,完全能夠滿足要求。檢測數據見表4。

厚層水泥穩定碎石壓實度檢測結果

日期

樁號

碾壓狀態

含水量/%

壓實度/%

2007831

K5+800

YZ32碾壓3

5.8

99(15 cm)

96(15 cm)

K5+800

YZ32碾壓4

5.8

100.8

99.3

K6+020

YZ32碾壓4

5.8

101.2

99.5

K6+050

YZ32碾壓4

5.8

101.5

99.7

K6+130

YZ32碾壓4

6.6(測試值)

101.3

98.8

200791

K6+180

YZ32碾壓4

6.5

101.5

--

K6+240

YZ32碾壓4

6.5

102.1

--

:含水量測試值是從碾壓現場測試的結果;壓實度測試時,標準密度均采用重型擊實確定的密度2.30 g/cm3。

現場測試結果顯示,通過提高上部結構壓實度的措施,可以確保下部結構的壓實效果,證明上述流程圖4中提出的測試方法是可行的。

6為厚層水泥穩定碎石取芯試件,取芯件完整無損表明一次鋪筑整體性能有較大提高,底部平整無松散證實激振力的增加能夠確保底部壓實。

為了檢驗文中提出的厚層水穩碎石結合式壓實度控制方法對試驗路的鋪筑效果影響,課題組先后于20085月及20107月對蓮都段厚層水穩碎石試驗段的使用狀況進行了跟蹤調查和相關檢測。從對試驗路段的檢測結果來看,試驗路路面平整,使用狀況良好;行車荷載下壓力和數據變化不明顯,說明厚層水泥穩定碎石路面的板結效果良好,荷載傳遞到層底的應力

極小;同一樁號左幅水泥穩定碎石瀝青路面的行車道出現了4條長度3~5 m的縱向裂縫,而試驗段瀝青路面未出現縱向裂縫,表明厚層水泥穩定碎石試驗路能夠滿足使用要求,采用文中提出的厚層水穩碎石結合式壓實度控制方法切實可行。

 

a.室內試槽試驗結果顯示,在單層鋪筑厚度30 cm,在模擬現場大激振力作用的水穩碎石壓實度,15 cm和下15 cm之差在2%以內。

b.首次提出采用兩種壓實度檢測方法組合的方式對壓實質量進行控制,通過試驗路驗證能夠滿足厚層水穩碎石施工現場壓實度檢測需要;實體工程驗證表明,通過采用提高上部結構壓實度的做法可以確保下部結構壓實度。

參考文獻

[1]  .大厚體積水泥碎石施工關鍵技術研究[D].西安:長安大學,2007.

[2] Marco P, Rabinder K. Admixture for Recyling of Waste Concrete[J]. Cement and Concrete Composites, 1998, 5(20):221-229.

[3] Yi Z J,Yang Q G,Tang B M,et al.A Fundamental Under-standing to the Failure of Cement Concrete Pavement Based on

the Concept of Fracture Mechanics[J].International Journal of Road Material and Pavement Design,2002,3(3):261-280.

[4] Seref O, Fazil C,Akpinar M V. Effect of Cement on E-mulsified Asphalt Mixtures[J].Journal of Materials Engineeringand Performance,2007,16(5):578-583.

[5] Brown N R. Solution for Distressed Pavement and Crack Reflection[C]//Eight International Conference on Low-volumeRoads.Reno:National Research Record,2003:73-79.

[6] 何庭繼,展朝勇.現代公路施下機械[M].北京:人民交通出版社,2001.

[7] 林有貴.廣西瀝青路面早期損壞原因及對策研究[R].南寧:廣西省交通廳,2000.

[8] 荀家正.超厚水泥穩定土基層鋪筑施工工藝及質量控制[J].公路,2004,4(4):14-18.

[9] 劉世武,閭開軍,彭德潭.整體大厚度半剛性基層瀝青路面的結構性能分析[J].林業建設,2001,4(2):25-28.

[10]彭高藝.整體大厚度水泥碎石基層實踐與思考[J].遼寧交通科技,2002,9(3):3-5.

[11]中華人民共和國交通部. JTGE60)2008公路路基路面現場測試規程[S].北京:人民交通出版社,2008.

[12]中華人民共和國交通部.JTG D50)2006公路瀝青路面設計規范[S].北京:人民交通出版社,2007.

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