路基支承層水硬性混合料質量控制

路基支承層水硬性混合料質量控制摘要：本文依據蘭新鐵路第二雙線無砟軌道路基支承層施工實踐，對無砟軌道路基支承層水硬性混合料配合比設計及施工質量控制做了研究，確定了無砟軌道路基支承層施工控制要點。關鍵詞：支承層水硬性混合料施工控制路基支承層材料存在的問題和研究思路1.1存在的問題支承層是位于雙塊式無砟軌道道床板和路基基床表層之間的中間過渡層，由骨料、水、水硬性膠凝材料組成，通常要求具有一定的強度和較高的穩(wěn)定度。根據施工方式不同，支承層材料可分為水硬性混合料和低塑性水泥混凝土。由于滑模攤鋪工藝對工裝要求非常高，目前國內支承層施工大多采用立模澆筑的低塑性水泥混凝土。結合現場施工經驗發(fā)現，水硬性混合料在路基支承層的施工過程中，較低塑性水泥混凝土施工快捷，且實體結構物的外觀質量相對均勻，因此本標段主體路基段均采用滑模攤鋪工藝施工。［1］調查支承層施工情況，結合《客運專線鐵路無砟軌道支承層暫行技術條件》(科技基［2008］74號)，目前的支承層材料存在以下幾方面的問題：膠凝材料用量過多，單方用水量過大；支承層材料強度過高，遠遠超出規(guī)范規(guī)定的12MPa?18MPa的要求。以上問題的出現，直接導致支承層收縮量增加，引起開裂，從而導致道床板的開裂。因此，結合現場施工經驗，針對出現的問題，研究水硬性混合料的配制，通過現場試鋪，確定水硬性混合料的制備技術。1.2研究思路為滿足現場施工，避免水硬性混合料的開裂，著重選擇原材料的品質，提出合理的配合比，配制滿足強度要求的低收縮混合料。在施工方面，采取滑模攤鋪施工工藝，制定嚴格的養(yǎng)護措施，保證支承層的施工質量。水硬性混合料的制備技術研究2.1水硬性混合料技術要求根據《客運專線鐵路無砟軌道支承層暫行技術條件》(科技基［2008］74號)，水硬性混合料性能應滿足表2.1-1的要求。表2.1-1水硬性混合料的技術要求2.2試驗方案結合《客運專線鐵路無砟軌道支承層暫行技術條件》（科技基[2008]74號）的相關要求，水硬性混合料配合比試驗時，應通過擊實試驗確定最大十密度和最優(yōu)含水率。水硬性混合料成型時，根據最優(yōu)含水率拌制混合料，并通過套模加壓振動方法使試件達到最大干密度。本方案配合比設計，水硬性混合料制備采用7%、9%、11%的膠凝材料用量，進行混合料的擊實和抗壓試驗，初步確定膠凝材料用量。然后調整膠凝材料用量和用水量，確定最優(yōu)含水率和最大十密度，成型試件進行力學性能試驗和收縮性能測試。2.3試驗方法（1） 水硬性混合料的最大十密度和最優(yōu)含水率試驗按TB10102-2010中的輕型擊實方法規(guī)定進行。（2） 水硬性混合料試件的成型采用套模加壓振動方法，抗壓強度采用（150x150x150）mm立方體試件，抗折強度采用（100x100x400）mm棱柱體試件。試件成型時，根據最大干密度和最優(yōu)含水率，計算理論用料量。試件成型1d后脫模，然后放入濕度大于95%，溫度為（20±2）°C的標準養(yǎng)護室進行養(yǎng)護，全規(guī)定齡期進行抗壓和抗折試驗。收縮性能采用（100x100x515）mm棱柱體試件，1d后脫模，立即采用保鮮膜包裹封閉，防止水分散失，放入養(yǎng)護室（溫度20C±2C，濕度60%±5%）養(yǎng)護。自成型之日起第3d測試試件初長，測試初長后第7d拆除包裹物繼續(xù)養(yǎng)護全規(guī)定齡期進行收縮性能測試。2.4混凝土配合比試驗參數及選定2.4.1試驗參數的確定試驗選取7%、9%、11%的三種膠凝材料摻量，粉煤灰采用等量替代法，摻量均為總膠凝材料用量的30%，分別進行混合料擊實以及抗壓強度試驗，不同膠凝材料用量的混合料各項性能指標見表2.4-1。表2.4-1不同膠凝材料用量的混合料各項性能指標從表2.4-1可以看出，隨著膠凝材料的增加，水硬性混合料的強度增加明顯，但水硬性混合料的強度在膠凝材料摻量為11%時，就已經超出了規(guī)定值。同時，試驗過程中發(fā)現，當膠凝材料摻量為7%時，混合料試件表面粗糙，同時試件表面有部分松散的細骨料，說明混合料的漿體明顯不足，7%的膠凝材料摻量較少。而膠凝材料摻量為9%時，成型的試件表面較好。2.4.2水硬性混合料配合比選定選取膠凝材料摻量為9%，粉煤灰摻量為總膠凝材料用量的30%，砂率為42%，通過擊實試驗確定最大干密度和最優(yōu)含水率。水硬性混合料擊實試驗結果見表2.4-2。表2.4-2水硬性混合料擊實試驗結果根據最大十密度和最優(yōu)含水率確定的基準配合比，成型試件進行力學性能測試（28d抗壓強度、28d抗折強度）和收縮性能測試（28d收縮率）。試驗結果見表2.4-3。表2.4-3水硬性混合料性能測試結果上述試驗結果均滿足《客運專線鐵路無砟軌道支承層暫行技術條件》（科技基[2008]74號）之規(guī)定，因此選定上述配合比作為理論配合比，理論配合比見表2.4-4。表2.4-4水硬性混合料配合比（kg/m3）路基支承層施工質量控制3.1施工前準備工作路基支承層水硬性混合料施工前，應對所有進場原材料按頻率取樣檢測，合格后方可使用。為防止混合料膨脹開裂，還應每兩個月對所使用的粗、細骨料進行堿活性檢驗，嚴禁使用砂漿棒膨脹率大于0.30%的骨料，對于砂漿棒膨脹率大于0.10%的骨料，應進行抑制效能試驗。水硬性混合料的含水率直接影響到攤鋪后的壓實狀態(tài)以及支承層材料的穩(wěn)定性，因此拌合站在拌制混合料之前，必須嚴格測定粗、細骨料的含水率，正確計算施工配合比。原則上每工作班至少抽測一次，雨天應增加抽測次數。在混合料拌制過程中，應隨時抽樣檢測含水率，確?；旌狭显诘竭_現場時，基本處于最優(yōu)含水率狀態(tài)。3.2施工過程控制3.2.1基本要求由于水硬性混合料中膠凝材料用量和用水量較少，混凝土攪拌時，必須按照批準的施工配合比準確稱量混凝土原材料，其最大允許偏差應符合下列規(guī)定（按重量計）：膠凝材料（水泥、礦物摻合料等）±1%;粗、細骨料±2%；拌和用水±1%。同時，嚴格按照相關規(guī)定進行拌合機各材料秤的校準工作。原則上，水泥秤、粉煤灰秤和水秤每周自檢不少于1次，砂、石秤每月自檢不少于1次，且誤差在規(guī)定的范圍之內。攪拌：水硬性混合料的攪拌至關重要，施工中發(fā)現，當水硬性混合料攪拌時間不足時，導致混合料攪拌不均勻，尤其是膠凝材料分布不均勻。支承層取芯時發(fā)現，部分芯樣表面光滑平整；而部分芯樣表面粗糙，且能明顯感覺到芯樣側面有較多的砂粒。通過試件抗壓，表面光滑的芯樣，其抗壓強度遠遠高于表面粗糙的芯樣。因此，在混合料攪拌時間控制上，要求混合料攪拌時間不能低于120s。若膠凝材料用量、用水量更少時，還應延長混合料的攪拌時間。運輸：混合料應采用自卸車進行運輸，一般情況下，應根據運輸的距離確定自卸車的數量，確?；備伖ぷ鬟B續(xù)進行。在運輸的過程中應保證混合料的均勻性，全攤鋪點時不發(fā)生分層、離析和泌漿等現象。更重要的是，自卸車在運輸過程中，必須采用塑料薄膜覆蓋混合料，防止混合料因水分散失引起含水率變化。原則上，出站后兩小時內未攤鋪的混合料嚴禁用于路基支承層施工。3.2.3施工現場控制施工過程中發(fā)現，攤鋪機行走速度的快慢直接影響支承層的外觀質量和密實度。行走速度過快，支承層表面粗糙，呈魚鱗狀，同時，密實度也遠遠達不到98%的要求，當然也直接影響到支承層的強度。因此，在支承層施工過程中，必須嚴格控制攤鋪機的行走速度，建議控制在0.6m/min?1.2m/min。3.3支承層的養(yǎng)護支承層的養(yǎng)護是決定后期強度增長的關鍵因素。針對于本段大風、干燥、晝夜溫差大的環(huán)境，支承層材料攤鋪后，應及時覆蓋塑料薄膜以及防風布，以保證其環(huán)境濕度，避免支承層因干燥收縮引起早期開裂。其次，支承層材料因其膠凝材料用量較少，強度增長較慢，早期受凍容易破壞。一般情況下，支承層材料的7d強度能達到28d強度的50%以上，即可達到5MPa的臨界抗凍強度要求，因此要求攤鋪完成的支承層7d內不得受凍。［2］當氣溫變化較大時，存在低于0°C的可能時，應做好對新澆筑支承層的受凍保護，可采用保溫棉被覆蓋，必要時，可通過電熱毯加熱升溫等方式。但當氣溫低于5C時或雨雪天氣時，不宜進行支承層施工。結束語國內無砟軌道的技術得到廣泛應用，而滑模攤鋪施工技術仍處于探索的階段。采用滑膜攤鋪工藝時，水硬性混合料的成型質量與攤鋪機的功率密切相關，對于同一個配合比，不同的攤鋪機施工出來的效果完全不一樣。在實際施工過程中，往往是根據攤鋪機的功率來調整混合料的配合比，但支承層的質量又無法得到保證，這也是滑模攤鋪工藝得不到推廣的原因之一。若使用攤鋪碾壓工藝，又無法保證碾壓