1、摘要随着国家对交通运输业的日益重视和国民经济的高速发展，高等级公路的建设得到了飞速发展。而目前的高等级公路大多采用半刚性基层以及沥青面层的结构形式。在我国道路工程中常用的半刚性基层主要有:水泥稳定粒料类、石灰稳定粒料类和综合稳定粒料类。这些基层具有强度高、耐久性好、造价低等许多优点，因而在道路工程建设中得到了广泛的应用。二灰碎石基层出于具有较高的后期强度、良好的板体性能，比水泥稳定碎石基层具有良好的抗裂性能和抗冻性能，同时二灰碎石基层所用的材料来源丰富，它将工业废料粉煤灰变为良好的筑路材料，减少了占用土地和环境污染，并且施工方便，因而在高等级公路的建设中使用得越来越普遍。但在长期的使用中发现，
2、这一结构有着固有的缺点，易于产生结构裂缝，致使用二灰碎石为基层的沥青路面普遍产生裂缝和哪浆等病害，造成路面的变形及破坏，影响了路面的质量，进而严重影响到路面的使用寿命。虽然目前这种半刚性基层的施工工艺日益成熟和完善，但各种具体施工中存在的问题也逐渐暴露出来，诸如:二灰碎石拌合过程中含灰量以及施工配合比的控制问题、摊铺过程中出现的离析问题、碾压过程中对含水量的控制等。只有解决好二灰碎石基层施工过程出现的这些问题，才能把它的缺点克服到最低程度，真正保证工程质量。关键词:二灰碎石基层; 工程成本;最大干密度; 质量控制;压实检测AbstractWith more attention paid to
3、transportation industry, and the rapiddevelopment of national economy, the high-grade highways have developedat fast speed. Presently, the high-grade highways in China mostly adoptsemi 一 r igid base and asphalt pavement as structural form. The conunonly-usedsemi-rigid bases in our road engineering a
4、re:cement-stabilized granularclass, lime stability of aggregates, comprehensive stable aggregates, etc.With merits like high intensity, good endurance, and low cos 七，these basesare widely-used in road engineering. Lime-fly-ash bases possess highlong-term strength and excellent board body performance
5、, and thus they havebetter crack I:esistance and resistance of freezing than the crushed stonecement base. Meanwhile, they have rich sources of materials-industrialwaste fly ash has been transformed to favorable paving materials, and thusreduce the amount of the occupation of land and environmental
6、pollution,and they are convenient for construction, lime-fly-a.sh bases areincreasingly popular in the construction of the high-grade highways. Yet,after the long usage of these bases, the inherent disadvantages presentproblems like the cracking of structure, which causes the cracking andclamorous p
7、ulp in the lime-fly-ash based bituminous pavement, and thus thedeformation and damage of the road surface, and then consequently itsservice life. Though at present semi-rigid base-featured constructiontechnology is more and more mature and greatly 一 improved, yet its problemspop up in actual constru
8、ction, such as the amount of ash in the mixingprocess of lime-fly-ash and the control of mix proportion, the segregationduring the paving process, the control of water content dur ing the rollingprocess, etc. Only with these problems solved, could its demerits beovercome to the minimum and thus trul
9、y ensure the quality of construction.Key words: lime-fly-ash base, construction cost, maximum dry density,quality control, the mensuration of compactness.第一章绪论1. 1 选题的背景及意义随着我国国民经济的快速发展，现代化进程不断加快，汽车保有量不断增加，交通流量越来越大，并且运输车辆的轴载不断加大，重载、超载现象越来越严重。二灰碎石基层对整个工程起着至关重要的作用，它是沥青混凝土面层的主要承重层，基层施工质量的好坏将直接影响路面的质量。二
10、灰碎石基层质量与其原材料、配合比设计和施工工艺等因素有关，二灰碎石的原材料主要是石灰粉煤灰和碎石，对原材料质量严格把关是保证二灰碎石质量的重要环节。二灰碎石基层还具有固有的特性:(1)水硬性 :组成混合料强度的水化硅酸钙、水化铝酸钙等水化产物在形成过程中都离不开水，水是形成强度的重要条件。这种特性要求二灰碎石在碾压成型时具有一定的含水量，在养护期间提供适宜的湿度条件。(2)缓凝性 :相对于水泥混凝土和水泥稳定粒料而言，二灰碎石混合料施工限时比较宽，不必象水泥稳定类材料必须在加水拌和后的 3-4 个小时内成型。拌和好的二灰碎石混合料堆存 1-2 天后，只要含水量合适仍能碾压成型，其强度随着堆存温
11、度的升高和时间的延长降低。(3)抗裂性好，耐磨性差:二灰碎石基层属于半刚性路面结构。具有较强的抗拉性能，不易产生裂缝。但其耐磨性能差，在行车作用下很容易造成表层松散，故而不宜用作路面面层。(4)强度受温度影响大二灰碎石的强度增长与气温有很大关系，温度越高其强度增长越快，反之则越慢。冬季气温底时，其强度几乎完全停止增长，一但气温回升，强度仍有明显的增长现象。(5)板体性好 :二灰碎石碾压成型后，经过一定的时间就形成较高的强度和板体性，用作路面基层时能较大程度地改善沥青路面的变形和开裂现象。(6)后期强度高 :二灰碎石由于其缓凝性，早期强度比较低，不利于开放交通。但其强度随龄期的延长而不断增长，可
12、延续 2-3 年。一年后其强度可达到七天浸水无侧限抗压强度的 5-6 倍，甚至更高。生产配合比设计应根据公路路面基层施工技术规范规定，二灰碎石混合料击实试验，采用重型击实标准，求得最大干密度及相应的最佳含水量，无侧限抗压强度应符合设计要求。通过试验段来验证相应的配合比设计和压实机械的组合及压实遍数，以及松铺系数。本课题将以实际工程为例，对二灰碎石基层施工过程中的拌合、摊铺、碾压等几个重要环节进行探讨，对施工中存在的问题进行分析，找到原因及解决办法。并将解决办法在工程中得以实施，对结果进行调查分析，认真进行总结，找到更为合理、正确的二灰碎石基层施工的方法。本课题的开展不仅能够提高二灰碎石基层现场
13、施工的质量，而且在节约公路管理部门工程成本方面也具有很大的价值。1.a 国内外发展动态早在 50 年代中期，二灰碎石基层在欧美国家就呈现稳定增长的趋势。70 年代前半期，它的使用己非常普遍而且用量也非常大。在国内，从六七十年代以来，二灰混合料的应用得到了大力推广，已经成为路面工程中使用最广泛的半刚性基层材料之一。进入 80 年代后随着交通量的增加，为了推广具有较高强度的石灰粉煤灰稳定粒料基层结构，国家和交通部分别于“七五”和“八五”期间列项重点研究，并取得了很多成果。但在此期间的二灰碎石基层结构也有着明显的缺陷，这就是:集料的大粒径、无级配以及混合料拌合摊铺工艺水平低下，从而构成了路面基层结构
14、的平整度、均匀性、强度、和耐久性欠佳，难以适应高等级公路路面基层的需求。由于半刚性基层具有很多的优点和明显的技术经济效益，国外的公路越来越多地采用二灰碎石作为沥青路面的基层。但长期以来，国外认为采用半刚性基层可避免沥青面层产生疲劳破坏的同时，普遍认为这种结构中沥青面层的裂缝是由二灰碎石基层引起的反射裂缝。国外在高等级公路上采用半刚性基层材料主要是水泥处治材料，它包括贫混凝土和水泥稳定粒料土，也有采用石灰粉煤灰集料或石灰、水泥、粉煤灰集料做沥青路面基层的，但规模要小得多。而我国沪嘉、西临、沪宁、济青等高速公路都采用了含粉煤灰集料的半刚性基层沥青路面。国外的观点是，半刚性基层在铺筑沥青路面之前或之
15、后，必然要产生裂缝，并造成反射裂缝，需经常采用加厚沥青面层来减少反射裂缝。国外的很多学者认为，要求沥青路面不裂缝是不可能的。由此可见，横向裂缝已成为沥青路面的主要问题之一。其发生是不可避免的，但尽可能的减少或推迟发生的时间则是有可能的。1. 3 研究的主要内容石灰，要采用 III 级以上生石灰，质量与验收要严格。石灰运到现场后要用插管法消解成粉状，消解时间 7 一 10 天，进行覆盖保存，注意保存时间不能大于三十天，期间务必要定期做钙镁含量试验。(2)粉煤灰，以 Si02, A1203 和 Fe203 含量和烧失量作为重要控制指标，对粉煤灰进行施工前的取样试验，并敲打碎里面的结块，做碎块处理。
16、(3)碎石，按设计文件和规范的要求选择符合要求的石料，并对其各项指标进行试验，按照级配要求选择碎石的规格，根据碎石规格定料源，经监理工程师许可后方进场。(4)水，使用人或牲畜可以饮用的水。2. 3 配合比二灰碎石基层是由石灰、粉煤灰、级配碎石和水按一定比例混合而成的混合料，经碾压和养护后，可以形成一定的强度。其强度可以分成两个部分:一部分是由石灰激发粉煤灰发生化学作用后形成的胶粘力，另一部分是由级配碎石和二灰相互交织所形成的抗剪切力，这两部分的相互作用，形成了整体的强度。不难看出，影响二灰碎石强度的内在因素是石灰、粉煤灰、碎石的质量和石灰、粉煤灰、碎石、水的比例。石灰和粉煤灰的比例其最佳的选择
17、应该是石灰能够充分激发粉煤灰而产生最大的胶结强度，而同时又不要过量。一般施工中贯采用石灰和粉煤灰比例为 1:2 一 1: 4。二灰与级配碎石的比例应该是碎石能被二灰充分包裹、填充，同时又要保证碎石的主骨架作用。如果碎石不能被二灰充分包裹，那就行成不了一个整体结构而变得松散，且碎石也就容易被压碎。反过来，如果碎石过少，那就没有完整的碎石主骨架，其剪切力就会不足。高等级公路一般会采用二灰与级配碎石的比例是 15:8520:80.碎石的级配应当保证粗、细集料及二灰之间能够相互填充，能形成以粗集料为主的大骨架，大骨架的空隙中能形成中粗骨料骨架，其中又能完全被细集料填充，从而保证达到最大的堆积密度和最小
18、的空隙。在混合料中，如果粗集料过多，则粗集料中的空隙难以被细集料充填密实，反过来如果细集料过多，则会出现主骨架不完整，或者说局部缺少主骨架，这些都会影响到二灰碎石基层的整体强度。二灰碎石的配合比要根据实际的情况和要求，满足一定的强度要求，一般采取石灰:煤灰: 碎石为 6: 14:80，相应的各项指标为 7d 无侧限抗压强度值为1. 1MPa，试件的平均值 1. 23MPa，年平均偏差系数 13. 7%，最大干容重 2. 03g/cm，最佳含水量 8. 3%。因粉煤灰的烧失量过大，因此掺入石灰 10%的方法得到良好的抗压强度，实测结果二灰碎石的强度 1. 41 一 1. 72 MPa，基层顶面回
19、弹模量 18423 MPa,在试验段施工时，结合现场试验采用合理且满足规范要求的比例，使各项指标都满足设计要求值，并将试验段时的试验数据报监理工程师批准，确定最终配合比。2. 4 试验段的铺筑在正式开工前，在监理工程师批准的地点，铺筑一条 300 米左右长的路来作为试验路段，此试验段主要研究的项目有:(1)用于施工的集料配合比例(2)材料的松铺系数(3)确定标准的施工方法集料数量的控制集料摊铺方法和适用机具合适的拌合机械、拌合方法。集料含水量的增加和控制方法整平和整形的合适机具和方法压实机械的选择和组合，压实的顺序、速度和遍数拌和、运输、摊铺和碾压机械的协调和配合压实度的检验方法。第三章二灰碎
20、石基层施工关键技术在二灰碎石基层施工过程中，有几项非常重要的技术，本文章主要讨论材料拌和、混合料摊铺、压实这三项至关重要的技术，这三项技术往往直接影响到路面的质量和材料的用量，直接关系到工程成本。半刚性基层是目前我国公路的主要路面结构形式，对抵抗重载起到了良好的作用。但是，由于半刚性基层的干缩、温缩与脆性特性，以及重载交通的作用，基层开裂现象严重。基层一旦开裂，动载下的板块活动使沥青面层底部拉应力与剪应力大幅增长而导致反射裂缝与面层的快速疲劳，加速路面结构的开裂与卿浆破坏，破坏后其养护维修费用高。如何能减少这些病害是近年来学者们研究的热点。3. 1 拌和在做好了充分的原材料准备并且合理级配之后
21、，拌和过程就成了确保混合料是否优质合格满足要求的关键，二灰碎石拌和的目的和关键就在于混合料充分搅拌均匀，粗、细集料及二灰之间的合理含水量和良好裹覆。这样，要想达到以上的最终效果，含水量就成了研究的关键问题，研究表明二灰的最佳含水量与粗细集料的饱和面含水量之和为二灰碎石混合料的最佳含水量。目前混合料的拌合方法分为路拌法和集中拌合法。3.1.1 路拌法路拌法主要是人工配合灰土拌和机拌合法，人工配合灰土拌和机拌和这种方式是现在比较流行也是用到的比较多的方法。在研究人工配合灰土拌和机拌和法过程中，二灰碎石混合料三种材料的比例问题，一直是广大学者比较关注和有待研究的。具体采用的配料比例也因为地域的差别而
22、存在不同，具体的比例按照规范和当地的实际情况，对准相关手册条例规定制定。更为严格和准确的配料方法是实验法，就是在路面大面积铺装前，先做一段实验路，由试验数据来确定最佳比例和松铺系数。根据历来施工经验，可采用一下经验比例数据:石灰:粉煤灰:碎石=1:3:8。人工摊铺时松铺系数可以取 l.左右，在工程实施过程中材料的堆放要根据实际数据来设计，碎石应该沿路基堆放，石灰、粉煤则应该堆放在路肩上，每车混合料的堆放距离应该根据铺装基层的厚度和配合比计算得出，这样的材料堆放方法可以有效的避免材料过多或不够的现象，节约施工时间。石灰在铺装前几天应该充分消解，一定要充分消解。根据施工经验，消解时间取 78 天为
23、宜。为了确保混合料的拌和质量，粉煤灰和消解后的石灰均应保持一定的水分。在正式拌和时，应一该先量算堆放的粉煤灰的实际体积，然后所需的石灰量就可以按照比例计算得到，再用小四轮拖拉机或者手推车将石灰拉到粉煤灰堆旁，小车的体积必须提前进行计量。拌和过程至少需要拌两遍，彻底拌和，以保证拌和充分。接着，采用挖掘机将碎石堆摊平，再用平地机找平。摊平时注意两边要各留 20 crn 左右，这是为了在平地机找平时一不致将石子平到路肩上。在干燥天气尤其是夏天时，如果碎石较干，应在碎石堆上洒水，确保碎石保持一定的水分。洒水是为了保持二灰与碎石间产生粘附作用，不易使二灰全部漏到底下。按照松铺系数确定的厚度将二灰摊放在碎
24、石上，同样的如果二灰过干，则应该在上面洒水，后翻拌，翻拌次数取 23 遍为宜。翻拌的次数过多则会使二灰大部分漏到底下，造成中间、_仁面二灰 are.很少，在翻拌过程，“，应注怠检查拌和情况，防止漏拌或拌和不彻底，发现问题，应立即重新拌和。路拌法用灰土拌和机拌合现场3. 1. 2 集中拌和法集中拌和法是先将材料运到拌和场地用机械方式进行集中的拌和。然后再将拌和完成的混合材料运到路基上直接进行摊铺。先将材料运到拌合场用拌合楼进行集中拌和。拌合楼一般装配有五个料斗，分别盛放粉煤灰、石灰、0. 5lcn:石子、24cm 石子、石粉。拌合楼的工作原理主要是通过控制各个料斗的转动速度来控制原材料的用量。级
25、配试验应该在二灰碎石正式生产之前做好，级配经实验调整好后，通过控制转速来控制出料量。这里的拌和过程关键在于控制材料的含水量，特别是石灰，在材料的含水率高于实验数据时，虽然转速达到实验时转速，但由于含水量高，材料容易成团，不容易从出料口下来，所以当灰剂量虽然在理论上能满足要求，但实际土还是不够的，拌好的材料应该立即进行筛分实验和滴定实验，如果还不满足设计要求，应该立即进行整改，及时调整转速，按照上述过程循环，直到配比满足要求为此，以保证工程的质量。最后才能将拌和好的混合料一运到路基上直接进行最终的铺装。二灰碎石拌合楼在拌和过程中有几个要点需要格外注意。一首先是设备的选用上，选用设备时一定要选用性
26、能好、拌和质量高的设备，配有电子计量装置，拌和设备的台数、类型必须满足施工精度和施工现场摊铺的要求，并需要监理工程师报告获得批准。其次是级配碎石集料的质量控制，在拌和前反复检试调整直到其符合级配要求，每天开始拌和前都应该严格地进行筛分试验，发现问题要及时调整，对全天拌和料应按摊铺的面积和相关的规范要求检测频率进行抽检。最后是含水量的控制，含水量是水泥稳定级配碎石的一项非常重要控制指标。需要特殊注意的是在夏季施工时，考虑到拌和、运输、摊铺过程中水分的自然蒸发，含水量一般控制在比最佳含水量多 1%左右为宜。3. 2 二灰碎石混合料摊铺二灰碎石混合料摊铺得是否均匀将直接影响到基层的使用效果，摊铺的均
27、匀性不仅直接关系到基层的耐久性和稳定性，而且还涉及到抗裂及抗冲刷能力，在粗集料集中的部位，其耐久性和稳定性往往比较差，而在细集料集中部位，其抗裂和抗冲刷能力是比较低的，因此混合料的摊铺的均匀性直接影响到基层的稳定J 哇和耐久性。在二灰碎石实际摊铺过程中，摊铺机的行进速度尽量控制小点，如果行进速度过大，则混合料接近最大尺寸的粗集料就极易被熨平板拉动，由于惯性作用，就会导致混合料层内上下的粗细不匀。行进速度过快的话，滚动叶轮会将粗集料分向摊铺机两边从而造成较为严重的离析现象。在摊铺进行时，摊铺机两边部分离析的材料应安排人工及时铲出，从而保证己摊铺混合料的均匀性。在摊铺中，二灰碎石基层平整度也是一个
28、关键的因素，二灰基层的平整度直接影响到整个路面面层的平整度，进而影响到路面行车的整体舒适性，在二灰碎石基层施工中由于拌合的生产能力远远跟不上摊铺机的摊铺能力，或因为施工的其它各种不确定因素，在摊铺机停机待料的情况下启动时，会出现纵面的微小波浪，所以在摊铺过程中严禁变速行驶，摊铺速度一定要保持均匀，摊铺过程应保持连续，尽量避免停机现象，否则将会对平整度产生非常大的影响。平整度差的话，将直接影响到整个路面面层的平整度，同时影响到面层的厚度均匀性，最终影响到路面行车的舒适性。接缝处理:对纵缝来说，因铺完一个作业段约需 12 小时，纵缝的重迭宽度为5 一 10 cm，预留 50cm 不压( 见下图)，
29、与另一侧一起压，预留部分最长间隔时间约 1小时左右，因此不需作特殊处理，仅有 2 人跟在摊铺机后，将接缝处的粗集料进行处理，必要时适当耙松、整平后，全宽度内一起碾压。对横缝来说，每天铺完至第二天开始，间隔约有 IL 小时左右，连接面应作适当处理。方法为第一天作业段的尾端 2m左右范围内不进行压实;第二天施工前，将该段的混合料耙松后与新料一起人工进行拌和，整平后与新铺段一起碾压。若间隔时间长时，应将上次铺筑的尾端标高和平整度不合要求的部分挖除，并将接触面挖成垂直面，再接着往前铺筑。两个工作面搭接处预留 50cm 不压3. 3 二灰碎石基层的压实经过严格的计算一有了良好的级配，充分按照要求实施混合
30、料的拌和，保证摊铺的各项符合要求，在前而三项工作顺利完成后随后的压实工作又显得一分重要。压实一 1.)=j;不仅足为了确保几灰碎石混合料的密实，又是为了促进二灰的火 il灰反应，从而使基层获得足够的强度和稳定性。碾 11、必须要有充分 I 狗压实机具，夕 i 要有可以备用的机械，以防止机械损坏造成工期延误。压路机可以采用振动压路机和光轮压路机，但必须合理的安排碾压的程序，一般不能过早的使用重型压路机，过早使用重型压路机碾 l_1将可能压碎中半且集料一。过一早的使用震动压力机也是不允许的，过早使用振动压路机会影响基层的横向平整度，所以，碾压时应遵循先轻后重，先慢后快，先静后振的碾压原则，这样就能是二灰砰石基层的密度、稳定性、平整度达到最佳效果。二灰碎石一层的压实厚度不适宜大于 20cm。厚度再增加极有可能造成底层混合料压实度达不到要求，甚至会导致密度较疏松的细集料，将可能由于渗水或其它水份在车辆荷载作用下发生冲刷现象从而形成卿浆。虽然采用过多或过强振动的碾压方式能增大较厚基层的压实度，但也会出现粗集料的过多破碎从而影响到二灰碎石结构强度和稳定性。当在旧路面上做二灰碎石基层时，厚度过大的部分更应该分层去摊铺，这种情况下不仅要从压实度考虑，还要充分的从平整度考虑。在一般的路网改建工程，原路面的平整度往往是比较差的，若只用一层摊铺，虽然摊铺后基顶面是平整的，但经过一定的碾压后，由于摊铺
