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基層施工中壓實度與含水量的關(guān)系
摘 要:路面結(jié)構(gòu)中的基層是整個路面結(jié)構(gòu)的重要骨架,它緊密連接路基與面層,起著保護路基及支撐面層傳來的荷載的重要作用。因此要求基層的材料要具有足夠的強度和較好的水穩(wěn)性。
關(guān)鍵詞:基層;壓實度與含水量;關(guān)系
1 概述
實踐證明,以高標(biāo)準(zhǔn)進行基層、面層的壓實,是保證路面應(yīng)有的強度和穩(wěn)定性的一項最經(jīng)濟有效的技術(shù)措施。
因為壓實使路基及面層各結(jié)構(gòu)層的材料具有足夠的的密實度,這對于公路的路基及路面具有十分重要的意義,壓實可以充分發(fā)揮路基土及路面材料的強度,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度穩(wěn)定性。
施工碾壓過程中受到各種條件的限制,很難達到試驗室標(biāo)準(zhǔn)擊實試驗所得的最大干密度,所以施工中采用以壓實度作為結(jié)構(gòu)的壓實標(biāo)準(zhǔn)。所謂壓實度即壓實后結(jié)構(gòu)的干容重同該結(jié)構(gòu)材料在試驗室標(biāo)準(zhǔn)擊實下所得到的最大干容重之比。
2 影響基層達到規(guī)定的強度及較高的壓實度的因素有:
(1)集料的含水量;
(2)碾壓層的厚度;
(3)壓實的機械類型;
(4)碾壓遍數(shù);
(5)集料的質(zhì)量、級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。
在壓實過程中土或集料的含水量對所能達到的密實度起著很大的作用。實踐證明含水量小時結(jié)構(gòu)材料松散、穩(wěn)定性差、不宜壓實,含水量較大時則碾壓成型困難,產(chǎn)生較大的輪跡、擁包、彈簧等現(xiàn)象,達不到規(guī)定的壓實度、平整度。因為碾壓功需克服土顆粒間的內(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)摩阻力是隨密實度的增加而增加的,土或集料的含水量小時,土顆粒間的內(nèi)摩阻力大,壓實到一定程度后,某一壓實功不再能克服土的抗力,壓實所得的干密度小。當(dāng)土的含水量逐漸增加時,水在土顆粒間起著潤滑作用,使土的內(nèi)摩阻力減小,因此同樣的壓實功可以得到較大的干密度。在這個過程中,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到最大干密度,與這個最大干密度相適應(yīng)的含水量,通常稱做最佳含水量。達不到規(guī)定的壓實度的最普遍原因是碾壓時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)施工過程中起著非常重要的作用,所以我們在施工過程中要重視并嚴(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)量摻配比例確定達到最佳含水量所需加入的水量,同時通過天氣變化情況及相鄰結(jié)構(gòu)層的吸水量及攤鋪時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。只有碾壓時的含水量接近最佳含水量才能達到最佳碾壓效果。
集中廠拌法施工時向攪拌缸混合料中加水時還要考慮混合料運輸過程中水分的散失量。依運距的長短,氣溫高低不同確定不同的加水量,確保碾壓時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—達到最佳含水量時加入的水量M2=M×Wa%-M1;
Wa—混合料的最佳含水量;
M3—施工運輸、攤鋪過程中水分的散失質(zhì)量(依試驗段經(jīng)驗確定);
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)確測定及施工各個環(huán)節(jié)的混合料水分散失量的估計是控制含水量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
a.取樣要有代表性,不同地點多次取樣。集料天然含水量的測定最好采用風(fēng)干法或烘干法,盡量避免采用酒精燃燒法,因為很多材料都有不同程度的燒失量而導(dǎo)致測量結(jié)果不準(zhǔn)確。為減小誤差需進行多次試驗取平均值。
b.在施工初期要根據(jù)環(huán)境及材料性質(zhì)認(rèn)真統(tǒng)計分析所測得的天然含水量、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。運行有效的施工過程,使碾壓前后的含水量差值較小,同時在攤鋪前將相鄰結(jié)構(gòu)層表面灑水以減少施工過程中水分的散失量。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穩(wěn)定。因此在大面積施工過程中即可確定需增加水分質(zhì)量為(最佳含水量時混合料含水質(zhì)量-集料天然含水質(zhì)量+水分散失質(zhì)量)。預(yù)計混合料含水散失量時應(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)時間。相鄰作業(yè)面采用施工前灑水補足的措施,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確定。在上述條件不變的情況下,作業(yè)時間的長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輸過程中的水分散失量。所以確定有效作業(yè)時間是經(jīng)驗控制含水量的關(guān)鍵。要求施工管理人員必須將測定的原始數(shù)據(jù)同豐富的施工經(jīng)驗結(jié)合起來。
小結(jié)
所以含水量的控制必須從原始數(shù)據(jù)、施工經(jīng)驗抓起。既然含水量在施工過程中有著舉足輕重的作用,我們在施工過程中要重視它、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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