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基層施工中壓實(shí)度與含水量的關(guān)系
摘 要:路面結(jié)構(gòu)中的基層是整個(gè)路面結(jié)構(gòu)的重要骨架,它緊密連接路基與面層,起著保護(hù)路基及支撐面層傳來(lái)的荷載的重要作用。因此要求基層的材料要具有足夠的強(qiáng)度和較好的水穩(wěn)性。
關(guān)鍵詞:基層;壓實(shí)度與含水量;關(guān)系
1 概述
實(shí)踐證明,以高標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行基層、面層的壓實(shí),是保證路面應(yīng)有的強(qiáng)度和穩(wěn)定性的一項(xiàng)最經(jīng)濟(jì)有效的技術(shù)措施。
因?yàn)閴簩?shí)使路基及面層各結(jié)構(gòu)層的材料具有足夠的的密實(shí)度,這對(duì)于公路的路基及路面具有十分重要的意義,壓實(shí)可以充分發(fā)揮路基土及路面材料的強(qiáng)度,可以減少路面在行車荷載作用下產(chǎn)生的永久形變。還可以增加路面材料的不透水性和強(qiáng)度穩(wěn)定性。
施工碾壓過(guò)程中受到各種條件的限制,很難達(dá)到試驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)所得的最大干密度,所以施工中采用以壓實(shí)度作為結(jié)構(gòu)的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。所謂壓實(shí)度即壓實(shí)后結(jié)構(gòu)的干容重同該結(jié)構(gòu)材料在試驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)下所得到的最大干容重之比。
2 影響基層達(dá)到規(guī)定的強(qiáng)度及較高的壓實(shí)度的因素有:
(1)集料的含水量;
(2)碾壓層的厚度;
(3)壓實(shí)的機(jī)械類型;
(4)碾壓遍數(shù);
(5)集料的質(zhì)量、級(jí)配均勻性和塑性指數(shù)等。在這些限制條件中,含水量的控制是最為關(guān)鍵的因素。
在壓實(shí)過(guò)程中土或集料的含水量對(duì)所能達(dá)到的密實(shí)度起著很大的作用。實(shí)踐證明含水量小時(shí)結(jié)構(gòu)材料松散、穩(wěn)定性差、不宜壓實(shí),含水量較大時(shí)則碾壓成型困難,產(chǎn)生較大的輪跡、擁包、彈簧等現(xiàn)象,達(dá)不到規(guī)定的壓實(shí)度、平整度。因?yàn)槟雺汗π杩朔令w粒間的內(nèi)摩阻力和粘結(jié)力才能使土顆粒產(chǎn)生位移并互相靠近,土或集料的內(nèi)摩阻力是隨密實(shí)度的增加而增加的,土或集料的含水量小時(shí),土顆粒間的內(nèi)摩阻力大,壓實(shí)到一定程度后,某一壓實(shí)功不再能克服土的抗力,壓實(shí)所得的干密度小。當(dāng)土的含水量逐漸增加時(shí),水在土顆粒間起著潤(rùn)滑作用,使土的內(nèi)摩阻力減小,因此同樣的壓實(shí)功可以得到較大的干密度。在這個(gè)過(guò)程中,單位土體中的空氣的體積逐漸減小,而固體和水的體積逐漸增加。當(dāng)土或集料的含水量繼續(xù)增加到超過(guò)某一限度后,雖然土的內(nèi)摩阻力還在減小,但單位土體中的空氣體積已經(jīng)減小到最小限度,而水的體積卻在不斷增加。由于水是不可壓縮的,因此在同樣的壓實(shí)功下,土的干密度反而逐漸減小。只有在一定的含水量條件下才能壓實(shí)到最大干密度,與這個(gè)最大干密度相適應(yīng)的含水量,通常稱做最佳含水量。達(dá)不到規(guī)定的壓實(shí)度的最普遍原因是碾壓時(shí)材料的含水量不適合。
依據(jù)以上分析,我們得出含水量在結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中起著非常重要的作用,所以我們?cè)谑┕み^(guò)程中要重視并嚴(yán)格控制含水量。要做到有效的控制含水量必須首先分析影響含水量的因素。
3 影響含水量的因素有哪些:
(1)結(jié)構(gòu)材料的含水量的組成
路拌法施工中,首先測(cè)定各種結(jié)構(gòu)材料的天然含水量,依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)配合比各種材料的質(zhì)量摻配比例確定達(dá)到最佳含水量所需加入的水量,同時(shí)通過(guò)天氣變化情況及相鄰結(jié)構(gòu)層的吸水量及攤鋪時(shí)水分的散失量確定最終加入的水量,最終確定碾壓前的含水量。只有碾壓時(shí)的含水量接近最佳含水量才能達(dá)到最佳碾壓效果。
集中廠拌法施工時(shí)向攪拌缸混合料中加水時(shí)還要考慮混合料運(yùn)輸過(guò)程中水分的散失量。依運(yùn)距的長(zhǎng)短,氣溫高低不同確定不同的加水量,確保碾壓時(shí)的含水量接近最佳含水量。
綜上分析得出結(jié)論:
混合料攤鋪時(shí)的含水量W%=(M1+M2+M3)×100/M;
M1—原材料的質(zhì)量×天然含水量;
M2—達(dá)到最佳含水量時(shí)加入的水量M2=M×Wa%-M1;
Wa—混合料的最佳含水量;
M3—施工運(yùn)輸、攤鋪過(guò)程中水分的散失質(zhì)量(依試驗(yàn)段經(jīng)驗(yàn)確定);
M—混合料的總質(zhì)量。
(2)含水量的控制
由以上含水量的組成發(fā)現(xiàn)。具有代表性的集料的天然含水量的準(zhǔn)確測(cè)定及施工各個(gè)環(huán)節(jié)的混合料水分散失量的估計(jì)是控制含水量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
a.取樣要有代表性,不同地點(diǎn)多次取樣。集料天然含水量的測(cè)定最好采用風(fēng)干法或烘干法,盡量避免采用酒精燃燒法,因?yàn)楹芏嗖牧隙加胁煌潭鹊臒Я慷鴮?dǎo)致測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。為減小誤差需進(jìn)行多次試驗(yàn)取平均值。
b.在施工初期要根據(jù)環(huán)境及材料性質(zhì)認(rèn)真統(tǒng)計(jì)分析所測(cè)得的天然含水量、應(yīng)增加水分量、碾壓前含水量及碾壓成型后的含水量。碾壓前含水量是整個(gè)施工環(huán)節(jié)控制的關(guān)鍵,只有與最佳含水量接近才能得到施工的最佳效果。運(yùn)行有效的施工過(guò)程,使碾壓前后的含水量差值較小,同時(shí)在攤鋪前將相鄰結(jié)構(gòu)層表面灑水以減少施工過(guò)程中水分的散失量。水的散失質(zhì)量即(天然含水質(zhì)量+添加水分質(zhì)量-碾壓前含水質(zhì)量)在作業(yè)環(huán)境基本相同的情況下水的散失量相對(duì)穩(wěn)定。因此在大面積施工過(guò)程中即可確定需增加水分質(zhì)量為(最佳含水量時(shí)混合料含水質(zhì)量-集料天然含水質(zhì)量+水分散失質(zhì)量)。預(yù)計(jì)混合料含水散失量時(shí)應(yīng)根據(jù)氣候環(huán)境的變化而確定,主要因素為天氣情況、相鄰作業(yè)面及有效作業(yè)時(shí)間。相鄰作業(yè)面采用施工前灑水補(bǔ)足的措施,使其水分散失較少,天氣情況主要根據(jù)空氣的干濕程度及其變化來(lái)確定。在上述條件不變的情況下,作業(yè)時(shí)間的長(zhǎng)短則是水分散失的主要因素。因此廠拌法混合料出廠前的含水量必須考慮運(yùn)輸過(guò)程中的水分散失量。所以確定有效作業(yè)時(shí)間是經(jīng)驗(yàn)控制含水量的關(guān)鍵。要求施工管理人員必須將測(cè)定的原始數(shù)據(jù)同豐富的施工經(jīng)驗(yàn)結(jié)合起來(lái)。
小結(jié)
所以含水量的控制必須從原始數(shù)據(jù)、施工經(jīng)驗(yàn)抓起。既然含水量在施工過(guò)程中有著舉足輕重的作用,我們?cè)谑┕み^(guò)程中要重視它、認(rèn)真掌握影響含水量的內(nèi)外因素并嚴(yán)格控制,使其很好的為工程服務(wù)。
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