陕西省地方标准课件-垂直振动法水泥稳定碎石设计施工技

陕西省地方标准DB61/T529-2011编制目的与依据1范围2规范性引用文件3术语和符号4材料要求5抗裂型配合比设计6施工工艺7施工质量检查与验收（1）重载交通对水泥稳定碎石基层提出更高要求水泥稳定碎石基层需要多大的强度才能抵御重载交通荷载反复作用而不致于产生疲劳破坏——设计标准问题（2）水泥稳定碎石基层收缩裂缝问题，影响着沥青路面耐久性。在满足强度标准（即确保设计年限内基层不产生疲劳开裂）前提下，如何设计材料使得水泥稳定碎石具有良好的抗裂性能——设计方法问题一、编制目的（3）目前的水泥稳定碎石设计施工技术仍停留在90年代初水平，已经跟不上交通发展和公路建设的需要。①重型击实方法：建立在80年代末90年代初,适应了当时施工机械水平（8-12吨压路机）和交通状况；②静压成型法：试件与现场芯样工程性质相关性较差；③强度标准：与基层疲劳断裂没有直接联系（导致盲目提高水泥剂量）④矿料级配：难以形成骨架密实结构，镜面现象严重，层间结合差⑤设计施工过程：强调抗裂性，实际操作却忽略抗裂性要求一、编制目的（4）编制本规范，旨在解决水泥稳定碎石裂缝问题、提升工程质量。①解决原材料选择标准问题；②解决振动压实仪选型标准问题，统一水泥稳定碎石振动试验方法③解决基于振动试验方法水泥稳定碎石设计标准与方法问题④明确基于VTM法水泥稳定碎石路面结构设计参数⑤基于VTM法水泥稳定碎石施工技术一、编制目的二、编制依据（1）垂直振动法特点在满足强度标准前提下，提高材料抗裂性能。影响抗裂性能关键因素是水泥剂量，水泥剂量愈大，抗裂性能越差、强度越高。在满足强度标准前提下，如何降低水泥剂量①提高密度（平均为3.3%）：可提高强度33%。该措施也有利于抗裂性能②强嵌挤骨架密实级配：可提高强度11%。该措施也有利于抗裂性能加强施工控制，增强抗裂性能①尽量使施工接近于设计结果，加强检测②采取措施减少离析，确保工程质量均匀性③重视碾压与养生二、编制依据（2）国家发明专利①200910021412.2一种测定公路基层材料最大干密度的实验方法②200910219065.4模拟现场碾压效果的公路基层材料圆柱体试件制备方法（3）省科技进步二等奖①水泥稳定碎石振动试验方法及工程应用（获陕西省科技进步二等奖）②道路基层抗裂耐久成套技术研究及应用（获河南省科技进步二等奖）③公路基层材料振动法试验规程与应用（获河南省科技进步二等奖）④路面结构开裂机理及对策研究（获河南省科技进步二等奖）柞小高速公路（58km）青兰高速公路陕西境（132km）榆绥高速公路（119km）承唐高速公路（68km）成果累计应用里程达800km，节省水泥30万吨，直接经济效益近3.0亿元。通车至今，沥青路面未发现裂缝。（3）推广应用情况近三年来，本项目已成功应用于下列工程：二、编制依据西商高速公路（60km）十天高速公路（180km）神府高速公路（56km）廊沧高速公路（73km）原设计振动法设计经济效益减少裂缝80%以上，节省养护费4～6万元/（km·年）节省水泥约30%投资效益为路面造价20～25%社会、环境效益减少路面养护，确保交通畅通，具有显著的社会效益减少CO2排放，具有显著的环境效益二、编制依据（3）推广应用情况本标准规定了原材料技术要求、设计技术、施工技术、施工质量检查与验收、垂直振动击实仪技术要求与垂直振动试验方法。本标准适用于各等级新建和改扩建公路。本标准没有涉及的，尚应符合相关国家、行业标准、规范的规定。下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB175通用硅酸盐水泥JTGE30公路工程水泥及水泥混凝土试验规程JTGE42公路工程集料试验规程JTGD50公路沥青路面设计规范JTGE51公路工程无机结合料稳定材料试验规程JTJ034公路路面基层施工技术规范JTGF80/1公路工程质量检验评定标准第一册土建工程JTGE60公路路基路面现场测试规程3.1.5垂直振动击实仪（VVTE）指工作时只产生垂直振动力而没有水平力的振动击实仪。3.1.6垂直振动试验方法（VVTM）采用VVTE将水泥稳定碎石振动击实，确定水泥稳定碎石最大干密度和最佳含水率、成型圆柱体试件的试验方法。3.1.7垂直振动击实试验方法采用VVTE确定水泥稳定碎石最大干密度和最佳含水率的试验方法。3.1.8试件垂直振动成型方法采用VVTE将水泥稳定碎石振动击实至规定压实度和尺寸要求的圆柱体试件的方法。4.1一般规定4.1.1在实地调研的基础上，本着就地取材原则，选择原材料。工地试验室应对计划使用的原材料进行质量检测，合格后报驻地监理验证、审批。并根据实验室配合比备料。4.1.2材料运至现场后，必须抽样检测，检测合格后方可使用。4.1.3相同料源、规格、品种的原材料作为一批，必须分批检测和储存。4.1.4试验检测合格材料和未检测材料必须分开存放，试验检测不合格材料必须及时清理出场。4.1.5集料堆放场地必须作硬化处理，且应有良好排水设施。4.1.6施工前，宜至少储备正常施工14d所需的集料用量。4.2水泥4.2.1水泥应符合国家相关标准的要求，初凝时间应大于4h，终凝时间应大于6h。宜采用普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥，禁止使用快硬水泥、早强水泥及受潮变质水泥。水泥稳定碎石从加水拌和到碾压完毕应在水泥初凝时间内完成。快硬、早强水泥中C3A含量偏高。C3A遇水水化反应快、水化热高、干缩性大，使用快硬、早强水泥不仅不能保证在初凝时间内完成水泥稳定碎石施工，且易造成严重温缩裂缝和干缩裂缝。水泥受潮后，导致烧失量增加，水泥强度下降和粘结性降低。为了保证有足够时间完成整个施工作业，宜采用缓凝水泥，并规定水泥初凝时间应大于4h。水泥稳定碎石基层所用水泥应符合国家技术标准的要求。4.2.2采用散装水泥时，水泥出炉后应停放7d以上，且安定性检测合格后才能使用。运至工地的散装水泥入罐温度应低于50℃，使用时若高于此温度，应采取降温措施。冬季施工，水泥入拌缸温度应高于10℃。限制水泥温度的主要目的是为了降低水化反应速率，严防温差开裂。低温条件下，水泥水化反应过慢，凝结时间过长，规定水泥进入拌缸温度不得低于10℃目的在于保证水泥尽快达到抗冻临界强度。4.2.3应确保施工期间的水泥供应。供应不足时或运距较远时，应储备使用包装水泥，并准备水泥仓库、拆包及输送入罐设备。水泥仓库应覆盖和设置顶棚防雨，并应设置在地势较高处，严禁水泥受潮。4.2.4不同厂家水泥，应清仓再灌，并分罐存放。粉煤灰等级细度（%）烧失量（%）需水量比含水量Cl—SO3Ⅰ≤12≤5≤95≤1.0＜0.2≤3Ⅱ≤20≤8≤105≤1.0＜0.2≤3Ⅲ≤45≤15≤115≤1.5—≤34.3粉煤灰粉煤灰应符合表2规定的Ⅲ级或Ⅲ级以上，不得使用等外粉煤灰。表2粉煤灰的化学性质分析粉煤灰是一种具有多孔结构的玻璃微珠，可以减低水泥放热率和水泥石后期强度，并减少水泥石干缩变形和徐变。因此，为了提高水泥稳定碎石抗裂性能，宜在水泥稳定碎石中掺入适量粉煤灰。4.4集料4.4.1集料按粒径分为A料19mm～37.5mm、B料9.5mm～19mm、C料4.75mm～9.5mm和D料0～4.75mm（石屑或砂）四种规格，并应按表3的规定生产和使用。料号规格/mm通过下列筛孔尺寸/mm的质量百分率/%37.531.519169.54.752.360.60.075A料19.0～37.510070～900～150～5-----B料9.5～19.0-10080～100-0～150～5---C料4.75～9.5---10080～1000～100～5D料0～4.75----10090～100-30～5010～20表3集料规格鉴于目前施工机械水平已具备有效控制平整度、粗细混合料离析条件，本规范统一基层、底基层集料最大粒径为37.5mm，便于备料和提高工程质量。本规范规定集料备料标准，以减小施工过程中矿料级配波动性。4.4.2粗集料宜采用石灰岩碎石和花岗岩碎石，不宜采用砂岩碎石；粗集料生产过程中二次破碎禁止采用颚式破碎机，并应符合表4的规定。不同规格的集料之间应有隔离设施，并设标识牌，严禁混杂。项目表观密度/（t/m3）压碎值/%针片状含量/%大于9.5mm4.75～9.5mm技术要求≥2.6≤25≤15≤20表4粗集料技术要求水泥稳定砂岩碎石早期劈裂强度约为0.2～0.5MPa，施工期间车辆荷载作用下水泥稳定碎石基层层底拉应力约0.7MPa。因此，不宜采用砂岩。规定二次破碎禁止采用鳄式破碎机生产，以确保碎石具有良好的加工特性，包括级配、针片状颗粒含量、棱角性等。4.4.3细集料应洁净、干燥、无风化、无杂质，宜使用石屑或砂，并应符合表5的规定。表5细集料技术要求规定石屑规格，尤其是0.075mm通过量，目的确保矿料级配中0.075mm通过量在3～6％。0.075mm以下颗粒相当矿粉，具有微填充效应和界面效应，能有效改善水泥颗粒级配和粒径分布，使水泥浆体密实，并增强浆体－集料界面的黏结力，提高水泥稳定碎石稳定性，防止粗细集料离析，改善水泥稳定碎石的受力方式，提高基层工程质量。存在于细集料中或包裹在集料颗粒表面的泥土会降低水泥的水化反应速度，削弱集料和水泥之间黏结力，影响水泥稳定碎石整体强度和耐久性；同时，泥土的混入，增大基层收缩变形。因此，应对此含量加以限制，并以砂当量表示细集料洁净程度。项目表观密度/（t/m3）砂当量/%技术要求≥2.6≥554.5水4.5.1采用无污染水或饮用水。4.5.2遇到可疑水源，应按表6进行检测，合格后方可使用。表6水技术要求项目PH值SO42-含量/（mg/mm3）含盐量/（mg/mm3）技术要求≥4＜0.0027≤0.005水泥稳定碎石破坏开裂破坏收缩开裂疲劳开裂温度收缩干燥收缩冲刷破坏层间结合问题唧泥、坑槽路面耐久性主要表现类型次生病害很少出现变形破坏面层疲劳破坏因此，解决水泥稳定碎石破坏关键在于提高水泥稳定碎石抗裂性能荷载应力强度标准传统设计技术设计内容矿料级配水泥剂量最大干密度最佳含水量重型击实方法静压法成型试件设计指标7d强度5.1一般规定5.1.1采用的垂直振动击实仪应符合本标准附录A的规定。工作频率名义振幅工作重量上车系统重量下车系统重量Fu×cOSXFu×sinXFu=Me(2πf)Fu×cOSXFu×sinXFu=Me(2πf)22（b）VVTE构造垂直振动击实仪构造的唯一性，是确保试验结果可靠性的基础。（a）偏心块产生的离心力5.1.2采用本标准附录B方法确定水泥稳定碎石最大干密度和最佳含水率。与重型击实法相比，垂直振动击实法确定的水泥稳定碎石最大干密度提高1.02～1.05倍，最佳含水量减少了0.5～1.5％，极大地提高压实效果和压实质量，与当前施工水平相适应。5.1.3采用本标准附录C方法成型水泥稳定碎石直径150mm×高度150mm圆柱体试件。现场钻芯试件力学强度与静压法成型试件力学强度之比平均为36％即室内强度3.0~4.5MPa，现场实际强度达8~12MPa。现场钻芯试件力学强度与振动法成型试件力学强度之比平均为93％。5.2技术要求5.2.1矿料级配强嵌挤骨架密实型矿料级配19mm通过量决定了骨架嵌挤状况和抗离析性能，过少难以形成骨架结构，过多容易离析；4.75mm通过量决定了混合料密实程度和影响骨架结构，过少难以对粗集料骨架空隙充分填充而形成骨架孔隙结构，过多则容易撑开粗集料骨架而形成悬浮密实结构；0.075mm通过量影响压实基层毛细孔和施工性能，过少则粗集料表面水泥砂浆不足而导致水泥浆－集料界面存在薄弱面影响强度和抗裂性能，同时因为粗集料表面砂浆少、吸附力小而容易导致施工离析，过多则也会增加收缩裂缝和压实基层表面镜面现象。粉煤灰通过下列筛孔尺寸（mm）的质量百分率（%）37.531.5199.54.752