水稳配合比怎么确定(地沟油改性水泥稳定碎石施工技术及控制要点)

Posted 2023-05-30

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水稳配合比怎么确定(地沟油改性水泥稳定碎石施工技术及控制要点)

李志明熊渝周宇豪崔之靖晏洪

南昌公路桥梁工程有限公司长沙理工大学交通运输工程学院

摘要：为验证地沟油改性水泥稳定碎石的可行性，依托“南昌市S416、S218万埠至八景灾毁恢复重建工程”，根据现场原材料情况，进行了地沟油水稳的配合比设计，并提出了与之对应的施工工艺和控制要点。通过铺设试验路，发现该材料具有较强的可行性，其试验段各项指标符合规范要求。

关键词：水泥稳定碎石;地沟油;配合比设计;施工技术;

基金：养护技术国家工程实验室(长沙理工大学)开放基金资助项目(kfj160101);

半刚性基层沥青路面是我国高等级公路路面结构的主要形式之一。半刚性基层材料具有强度高、板体性好、稳定性好和可就地取材等优点。目前，我国使用的半刚性材料主要是水泥稳定碎石，其强度和刚度介于刚性基层和柔性基层之间。但在实际生产过程中为了追求“高强”，半刚性基层强度与刚度已经很接近刚性基层，成为了一种脆性材料，增加了路面结构开裂的风险。地沟油掺入水泥稳定碎石中具有明显的增柔改性效果，可有效防止半刚性基层开裂，提高路面结构的寿命。但作为一种新型材料，地沟油水泥稳定碎石尚无应用的先例，因此有必要铺筑试验路段，以检验该材料在实际工程中的应用效果。本文以“南昌市S416、S218万埠至八景灾毁恢复重建工程”为依托工程，提出了一整套地沟油改性水泥稳定碎石的施工工艺，将其应用于该项目上基层，共铺筑了100m长的试验路。

试验路项目位于江西省安义县东南部，总体为南北走向，路线全长35.515km。由于路面网裂、坑槽和沉陷等病害较为严重，因此对该灾毁路段进行重建。重建工程全段路面结构形式为:AC13上面层4cm,AC20下面层6cm，水泥稳定碎石上基层16cm，水泥稳定碎石下基层18cm，级配碎石垫层20cm。该工程使用原有路基，试验路位于K23+000～K23+100，八景往万埠方向右半幅，上基层宽度为4.5m。

1 配合比设计

1.1 原材料

1.1.1 水泥

水泥采用洋房牌P.O 42.5水泥，参考《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》(JTG E30-2005)及《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》(GB T1346-2011)，对水泥进行了检测，结果显示该水泥各项技术指标皆符合规范要求。

1.1.2 集料和级配

参考《公路工程集料试验规程》(JTG E42-2005)对粗、细集料和填料样品部分性能指标进行检测，结果显示，粗集料和填料各项指标皆符合规范要求。试验路级配见图1，该级配中，粗集料用量高于规范中值，细集料用量略小于规范中值。

图1 试验路级配图下载原图

1.2 混合料配合比设计

1.2.1 地沟油最佳用量

设置4组用油量进行试拌试验，油脂掺入质量分别为粗集料质量的0.5%、0.6%、0.7%和0.8%，综合考虑油脂裹附效果和实际拌和效果，最终确定用油量为粗集料质量的0.6%。

1.2.2 水的最佳用量

设置4%、5%和6%三组水泥用量进行试验，以确定试验路最佳水泥用量。采用重型击实试验确定每组水泥用量的最佳含水率和最大干密度，每组水泥用量设置4.0%、4.5%、5.0%、5.5%和6.0%五个含水率，试验结果如表1所示。

表1 击实试验结果下载原图

1.2.3 配合比初步验证

根据重型击实试验得到的最佳含水率及最大干密度，拌制粗拌油水泥稳定碎石混合料，静压成型15cm×15cm的圆柱体试件，标准养生7d、28d和90d，试验前先将试件泡水24h，使用路面材料强度试验机对试件的无侧限抗压强度进行测试，试验结果见表2。

表2 拌油水稳无侧限抗压强度下载原图

从表2可以得出5%水泥用量的7d无侧限抗压强度已满足规范要求，由于水泥用量过高会增加半刚性基层开裂的风险，且普通上基层混合料水泥用量为5%，因此试验路混合料的水泥用量确定为5%。

2 施工控制要点

2.1 拌和

2.1.1 粗集料拌油

根据拌合站现场情况，试验路采用大型水泥稳定碎石搅拌机拌和。其具体操作为:(1)关闭4个料仓的出料皮带，单独开启某档粗集料的出料皮带;(2)关闭水泥和水的进料阀门;(3)根据粗集料进料速度，从水泥进料口添加相应用量的地沟油并进行搅拌。拌油后的粗集料转运至堆料场地分档堆放，若粗集料油膜裹附不均匀，则不加油重新搅拌一次。拌油前后粗集料对比图见图2。

2.1.2 混合料拌和

试验路采用集中拌和法施工，拌和设备为德通振动式水泥稳定土搅拌设备，设计产量为500t/h。拌和时开启拌锅振动器，将拌油后的各档粗集料投入相对应的料仓之中，根据设计配合比调节各材料的进料速度。

图2 拌油前后对比图下载原图

2.2 运输和摊铺

2.2.1 混合料运输

装料时，要求司机前后移动车辆，使车厢内混合料高度保持一致，以防止混合料离析。运输过程中要求车辆控制速度，以防止颠簸导致混合料离析。同时，在干燥或气温较高时，应使用篷布对混合料进行覆盖，以防止水分蒸发。

2.2.2 混合料摊铺

试验路摊铺半小时前，将下基层表面的碎石和杂物清扫干净，在下基层表面人工撒布水泥浆，水泥浆中水泥与水的比例为1:2。试验路使用的摊铺机为WTD7500型履带式摊铺机，安排专人跟随摊铺机，铲除粗集料较多的区域，并用新拌混合料填补，尽量降低水泥稳定碎石的离席。

2.3 碾压

碾压设备为1台钢轮振动压路机和1台胶轮压路机。碾压时，钢轮压路机以1.5km/h的速度，由外向内静压1遍;再以2.0km/h的速度，振动压实4遍;最后胶轮压路机以2.0km/h的速度碾压2遍。

2.4 养生

为了保证水泥稳定碎石基层强度的形成，同时为了避免干缩开裂，在试验路铺筑和碾压结束后，使用无纺土工布对基层进行覆盖。同时使用锥桶隔绝交通，防止工程车辆和社会车辆驶入养生路段。土工布覆盖2h后，使用洒水车洒水，洒水时应注意均匀撒布且不得直接冲刷基层，此后保持养生期内每天洒水2次。养生期不应少于7d，在条件允许时，其养生时间在10d以上最佳。

3 试验路检测

碾压工作结束后，采用灌砂法对路面基层的压实度进行检测。养生期结束后，采用贝克曼梁法对试验路段及普通路段上基层的弯沉值进行了检测。并在试验路和普通路段各选取3个控制点，在上基层处钻芯取样，对芯样的厚度及7d抗压强度进行检测。现场芯样见图3，检测结果见表3。

图3 现场芯样下载原图

表3 试验路检测结果下载原图

4 结语

通过向水泥稳定碎石中掺加地沟油，并严格控制施工的各个环节，可有效降低半刚性基层开裂风险，从而达到减少沥青路面反射裂缝的效果。根据现场施工机械等情况，提出了适用于地沟油改性水泥稳定碎石的施工方案，并通过铺筑试验段，对该材料及其施工方法进行了验证。地沟油水泥稳定碎石的施工无需增加或改装施工设备，其施工机械方面几乎未增加成本。施工后半刚性基层各项技术指标均符合规范要求，该材料具有较强的可行性。

参考文献

[1] 沙庆林．高速公路沥青路面早期破坏现象及预防．北京:人民交通出版社，2001．

[2] Senyur G,ERER D M.Cement stabilization of crushed aggregate;Analysis of the properties related to curing time.Sci Techno1,1990,10(3):315-321．

[3] 刘九正．高速公路抗裂型水泥稳定碎石基层应用研究．公路工程，2013(6):173-178．

[4] 黄晓明．路基路面工程．北京:人民交通出版社，2017．

[5] 敖道朝．低剂量水泥稳定碎石在渝湛高速公路中的应用．公路，2006,(07):318-321．

[6] JTG E30-2005，公路工程水泥及水泥混凝土试验规程．

[7] GB T1346-2011，水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法．

[8] JTG-T-F20-2015，公路路面基层施工技术细则．

[9] JTG E42-2005，公路工程集料试验规程．

水稳配合比怎么确定(地沟油改性水泥稳定碎石施工技术及控制要点)

水稳配合比怎么确定(地沟油改性水泥稳定碎石施工技术及控制要点)

李志明 熊渝 周宇豪 崔之靖 晏洪

南昌公路桥梁工程有限公司 长沙理工大学交通运输工程学院

1 配合比设计

1.1 原材料

1.1.1 水泥

1.1.2 集料和级配

1.2 混合料配合比设计

1.2.1 地沟油最佳用量

1.2.2 水的最佳用量

1.2.3 配合比初步验证

2 施工控制要点

2.1 拌和

2.1.1 粗集料拌油

2.1.2 混合料拌和

2.2 运输和摊铺

2.2.1 混合料运输

2.2.2 混合料摊铺

2.3 碾压

2.4 养生

3 试验路检测

4 结语

参考文献

李志明熊渝周宇豪崔之靖晏洪

南昌公路桥梁工程有限公司长沙理工大学交通运输工程学院