專利名稱：利用水撼法制作水泥穩定砂礫的方法
技術領域：
本發明涉及一種用于鋪設道路路面基層和路基填筑等的利用水撼法制作水泥穩定砂礫的方法。
背景技術：
水泥穩定砂礫一般用于公路和城市道路路面基層，是用砂礫摻配4. 5%-5. 5%水泥、使用適量的水，攪拌均勻后使用重型壓實設備碾壓，形成一定的密實度并形成一定的強度。小型設備碾壓很難達到較高的密實度，并且強度也較低。水撼砂礫就是使用水撼法施工砂礫填筑，由于不摻配膠結料所以他是松散材料。工程中常用這種施工工藝，主要是用于一些大型壓實設備無法施工的特殊部位。在控制好 施工工藝和施工程序的情況下，水撼砂礫能夠達到壓實度要求。但是相關公路設計和施工技術規范中沒有對這種施工方法的技術要求。公路工程中，橋梁臺背砂礫填筑、各種構造物基坑回填等特殊部位的填筑，大型壓實機具無法操作，但還需要達到較高壓實度、或者需要具有一定的強度、或者需要保持良好的整體性以防止沉降和沖刷問題。但常規的水撼砂礫或碾壓式水泥穩定砂礫無法解決或防止上述問題，而且工程控制和質量檢測比較困難。只有水泥混凝土或貧混凝土能夠解決這些問題，但其剛度過大、需要專用大型施工設備、施工工藝復雜、工程造價過高的問題又比較突出。在水撼砂礫與碾壓式水泥穩定砂礫、貧混凝土與水泥混凝土之間，是否會有一種材料或者施工工藝，既能解決上述這些問題，又能達到簡便易行、經濟合理的效果呢？
發明內容
本發明的目的是提供一種強度高、防沖刷能力強、經濟、簡便易行的利用水撼法制作水泥穩定砂碌的方法。上述的目的通過以下的技術方案實現
一種利用水撼法制作水泥穩定砂礫的方法，本方法首先進行室內試件成型試驗，待試件制作完成后，進行室外試驗層成型制作，第一步取砂礫，以及砂礫重量的4. 5-6%的水泥和水泥加砂礫重量8-10%的水份，用攪拌機在現場充分拌合制成混合料，并將混合料填入施工槽中；第二步用灑水車將水均勻撒布于混合料的頂面；第三步振搗棒插振開始，插振的影響區域內要保持不少于上述的4-6%的水分或者水量不超過8%的水分，單點插振時間約6-lOs ;第四步插振完成后，在槽左側開口進行排水，將施工層表面殘留水或泥漿排出；第五步在插振完成60min后，在混合料表面用平板振動儀振動壓實。所述的利用水撼法制作水泥穩定砂礫的方法，所述的室內試件成型試驗采用靜水、插振后排水、排水同時增加表面平振的方式第一步先將水泥和砂礫用人工充分拌合后裝入大鋼試筒內制成混合料，然后將水直接均勻倒入大鋼試筒內，等待水沉到大鋼試筒底部；第二步在大鋼試筒內取出一部分混合料倒入小鋼試筒內，小鋼試筒在中心進行一次插振、大鋼試筒按4角+中心的方式進行振搗棒插振；整個試件的插振總時間為IOOs左右；第三步插振完成后，對需要排水的兩個試件進行排水；第四步在插振過的試件表面進行平板振動壓實；平振時間為20s ;對于需要排水的2個試件，要邊排水邊平振，并且平振方式可根據排水的時間和速度采用間歇式；試件成型后，在試筒內用塑膜包裹、在16°C左右、少量灑水養生10天；進行切割及強度試驗，養生結束并脫模后將大試件切割成為Ilcm-Hcm不等的方形試塊，試塊高徑比盡量控制在I :1 ;對切割并浸水Id后的試塊進行無側限抗壓強度試驗。所述的利用水撼法制作水泥穩定砂礫的方法，所述的含水量比常規碾壓式的施工方法的含水量大4-5%。所述的利用水撼法制作水泥穩定砂礫的方法，所述的進行室外試驗層成型制作包括水撼法施工水泥砂礫的現場施工層的成型試驗，從施工層中取出較大塊試樣并切割成 小試塊，對試塊進行的無側限抗壓強度試驗；本次試驗在現場成型過程中，右半區域在插振完成60min后在表面增加了平板振動儀振動壓實，而左半部分由于排水不成功的原因沒有增加表面平振，由此也可通過強度對比對平振效果加以分析。一種利用上述之一的方法制作的水泥穩定砂礫，其組成包括砂礫,所述的砂礫的重量份數為100，加入的水泥的重量份數為4. 5-6%，加入的水份為水泥加砂礫重量的8-10%,用攪拌機在現場充分拌合制成混合料，并將混合料填入施工槽中；用灑水車將水均勻撒布于混合料的頂面；振搗棒插振開始，插振的影響區域內要保持不少于上述的4-6%的水分或者水量不超過10%的水分，單點插振時間約6-10s ;插振完成后，在槽左側開口進行排水，將施工層表面殘留水或泥漿排出；在插振完成60min后，在混合料表面用平板振動儀振動壓實。有益效果
I.本發明通過室內和現場的試驗表明，水撼水泥砂礫可以成型并具有良好的整體性，同時具有相對較高的強度，足以消除或有效減緩沉降的發生，并使路基填料具有良好的水穩定性。本發明室內試驗中，“靜水、插振后排水、排水同時增加表面平振”的試驗方法得到的成果數據最好，強度值達到常規水泥穩定砂礫強度試驗的結果；如附圖I。本發明在插撼過程中，施工層不透水或少量透水；但當插撼過程完成后，施工層就有了較好的排水條件；同時在表面間歇式增加平板振動壓實。在達到最低水泥用量后的常用水泥劑量區間內，嚴格的控制了操作程序和施工工藝比增加水泥劑量所達到的效果更明顯。本發明的附圖2的表中體現了 A具有一定的強度和剛度指標，但強度和剛度指標不用太高；B.良好的經濟性；C.簡便易行的指標——這個主要就是體現在他采用小型常用施工設備就可以施工。這個表中沒有體現的指標為D.較高的用以減少沉降的壓實度指標一室內試驗得到的壓實度平均為95. 8% ； E. 一定的防沖刷能力的水穩定性指標一這個數值沒有具體的量化指標(可以參照強度指標)，材料形成的整體性和強度越好，防沖刷的能力就越強。5.本發明室內試件成型試驗的干密度及強度，成型試件的干密度、計算壓實度及抗壓強度結果匯于附圖3室內試驗成型試件成果數據匯總表。計算壓實度時采用的最大干密度由事先用振動法擊實試驗求得，為2. 24g/cm3。另外,常規5. 5%水泥穩定砂碌無側限抗壓強度試驗求得的強度均值為1.6MPa。
從試驗過程及結果可知室內水撼水泥砂礫可以成型、具有良好的整體性，并具有較高的強度，但強度方差普遍偏大；附圖3中的試件的壓實度均接近滿足路床的壓實度要求；第2個試件的抗壓強度結果比其他兩種成型方式的好，強度值已接近常規水泥穩定砂礫強度試驗的結果。 本發明現場試件成型的干密度及強度，成型試樣的干密度、壓實度及抗壓強度結果匯總于附圖5。其中干密度和壓實度實測精度不足，僅供參考使用。計算壓實度時采用的最大干密度由事先用振動法擊實試驗求得，為2. 240g/cm3。另外,常規5. 5%水泥穩定砂石樂無側限抗壓強度試驗求得的強度均值為I. 6MPa。從試驗過程及結果可知現場水撼水泥砂礫可以成型、具有較好的整體性，并具有一定的強度，但壓實度普遍較差、強度方差普遍偏大。加表面平振的第一組試塊的抗壓強度、壓實度都要大于未加表面平振的第二組試塊的；現場試驗的壓實度和強度小于室內試驗的結果，但增加表面平振的第一組試塊的強度接近室內試驗的成果。本發明的室內和現場試驗表明，水撼水泥砂礫可以成型并具有良好的整體性，同時具有相對較高的強度，足以消除或有效減緩沉降的發生，并使路基填料具有良好的水穩定性。室內試驗中，“靜水、插振后排水、排水同時增加表面平振”的試驗方法得到的成果數據最好，強度值已接近常規水泥穩定砂礫強度試驗的結果；施工方法中在插撼過程中，施工層不透水或少量透水；但當插撼過程完成后，施工層需具有較好的排水條件；同時在表面間歇式增加平板振動壓實。此外，在達到最低水泥用量后的常用水泥劑量區間內，嚴格控制操作程序和施工工藝比增加水泥劑量所達到的效果更明顯。
附圖I是本產品的室內水撼水泥砂礫試件成型條件及參數表。附圖2是本產品的水撼法施工的水泥穩定砂礫材料與使用相同的砂礫做集料的貧混凝土相比的技術指標比較表。附圖3是本產品的室內試驗成型試件成果數據匯總表。附圖4是本產品的現場試驗用砂礫顆粒級配表。附圖5是本產品的現場試驗成型試樣成果數據匯總表。附圖6是本產品的水撼水泥砂礫與貧混凝土技術指標比較表。附圖7是本產品的室內試驗試件的切割圖。附圖8是本產品的試件的抗壓強度試驗圖。附圖9是本產品的現場試件切割圖。
具體實施例方式 實施例I :
一種利用水撼法制作水泥穩定砂礫的方法，本方法首先進行室內試件成型試驗，待試件試驗成功后，進行室外試驗層成型制作第一步按設計比例6%取水泥與砂礫用挖掘機在現場充分拌合制成混合料，并將混合料填入施工槽中；第二步用灑水車將少量水均勻撒布于混合料的頂面；第三步振搗棒插振開始，插振的影響區域內要保持略大于最佳含水量的適當水量，單點插振時間約6-lOs ;第四步插振完成后，在槽左側開口進行排水，將施工層表面殘留水或泥漿排出；第五步在插振完成60min后，在混合料表面用平板振動儀振動壓實。所述的最佳含水量比常規碾壓式的施工方法的最佳含水量大4-5%。
實施例2
實施例I所述的利用水撼法制作水泥穩定砂礫的方法，所述的室內試件成型試驗的第一步先將設計比例的水泥和砂礫用人工充分拌合后裝入大鋼試筒內制成混合料，然后將水直接均勻倒入大鋼試筒內，等待水沉到大鋼試筒底部；第二步在大鋼試筒內取出一部分混合料倒入小鋼試筒內，小鋼試筒按中心一次插振、大鋼試筒按4角+中心的方式進行振搗棒插振；整個試件的插振總時間為IOOs左右；第三步插振完成后，對需要排水的兩個試件進行排水；第四步在插振過的試件表面進行平板振動壓實；平振時間為20s ;對于需要排水的2個試件,要邊排水邊平振,并且平振方式可根據排水的時間和速度采用間歇式；試件成型后，在試筒內用塑膜包裹、在16°C左右、少量灑水養生10天；進行切割及強度試驗，養生結束并脫模后將大試件切割成為Ilcm-Hcm不等的方形試塊，試塊高徑比盡量控制在I :1 ;對切割并浸水Id后的試塊進行無側限抗壓強度試驗。實施例3:
實施例I所述的利用水撼法制作水泥穩定砂礫的方法，所述的室外試驗層成型制作即現場試驗包括水撼法施工水泥砂礫的現場施工層的成型試驗，從施工層中取出較大塊試樣并切割成小試塊，對試塊進行的無側限抗壓強度試驗；本次試驗在現場成型過程中，右半區域在插振完成60min后在表面增加了平板振動儀振動壓實，而左半部分由于排水不成功的原因沒有增加表面平振，由此也可通過強度對比對平振效果加以分析。實施例4
實施例I或2或3所述的利用水撼法制作水泥穩定砂礫的方法，橋梁臺背填筑、各種構造物基坑回填、橋梁肋板式橋臺臺前錐坡填筑、路基排水防護工程、粒料土路基邊坡防護工程、舊路路基路面維修養護工程等，他們的共同特點是大型壓實機具無法操作但要求填料必須達到一些較高的技術指標要求。這些技術要求包括以下指標中的至少一種①較高的用以減少沉降的壓實度指標一定的防沖刷能力的水穩定性指標；③具有一定的強度和剛度指標，但強度和剛度指標不用太高良好的經濟性；⑤簡便易行的指標。本文在“水撼砂礫”、“常規碾壓式水泥穩定砂礫”、“貧混凝土”、“水泥混凝土”之間，提出了“水撼法施工水泥穩定砂礫”的施工工藝及成型材料，其能夠很好地適應上述5個指標的要求，也一定會有較好的應用價值和前景。實施例5
實施例I或2或3所述的利用水撼法制作水泥穩定砂礫的方法，現場試驗過程的試驗材料、試驗槽及施工儀器，試驗用砂礫為天然砂礫，為良好級配礫，篩分結果見附圖4。試驗槽位于現場路基封頂層，厚度25cm、橋頭搭板與路堤接縫兩側各2m長的半幅路基范圍內，即試驗槽尺寸為4X 13X0. 25m。試驗槽下為水撼砂礫層，但槽底事先用水泥漿涂抹導致槽底透水性較差。插振采用普通水泥混凝土振搗棒，表面壓實采用平板振動壓實儀。試驗層成型后①將設計比例6%的水泥與砂礫用挖掘機現場充分拌合，并將混合料填入施工槽中；②灑水車到位，水撼前，先將少量水均勻撒布于混合料頂面；③振搗棒插振開始，插振的影響區域內要保持略大于最佳含水量的適當水量，單點插振時間約6-lOs ；④插振完成后，在槽左側開口進行排水，將施工層表面殘留水或泥漿排出右半區域在插振完成60min后，在表面增加了平板振動儀振動壓實。試件養生采用無紡土工布覆蓋養生。前3d飽水養生，3-7d保濕養生，7-10d適當濕水養生，養生期間的日氣溫變化區間為20-30°C。取樣方法采取人工鑿取試樣的方法取得典型試樣6塊，其中增加表面平振的右半區域取樣2塊，左半區域取樣4塊。單個試樣平面尺寸約為40 X 40cm。切割及強度試驗將4個大試樣各自切割成4塊15cm左右的方形標準試塊，試塊高徑比為I :1。右半區域(加平振)共切割成8個試塊(第一組)，左半區域共切割成16個試塊(第二組)。由于切割試塊時使用大量水，所以試塊在接下來直接進行強度試驗時已基本飽水，進行“養生滿13天、并相當于浸水Id”試塊的無側限抗壓強度。公路工程中存在較多的特殊部位或工程，例如橋梁臺背填筑、各種構造物基坑回填、橋梁肋板式橋臺臺前錐坡填筑、路基排水防護工程、粒料土路基邊坡防護工程、舊路路 基路面維修養護工程等，他們的共同特點是大型壓實機具無法操作但要求填料必須達到一些較高的技術指標要求。這些技術要求包括以下指標中的至少一種①較高的用以減少沉降的壓實度指標一定的防沖刷能力的水穩定性指標；③具有一定的強度和剛度指標，但強度和剛度指標不用太高良好的經濟性；⑤簡便易行的指標。本文在水撼砂礫與常規碾壓式水泥穩定砂礫，貧混凝土與水泥混凝土之間，提出了“水撼法施工水泥砂礫”的施工工藝，其能夠很好地適應上述5個指標的要求，也一定會有較好的應用價值和前景。水撼法施工的水泥穩定砂礫材料與使用相同的砂礫做集料的貧混凝土相比，優缺點及使用價值附圖6的表。實施例6
一種利用上述之一的方法制作的水泥穩定砂礫，其組成包括砂礫,所述的砂礫的重量份數為100，加入的水泥的重量份數為4. 5-6%，加入的水份為水泥加砂礫重量的8-10%，用攪拌機在現場充分拌合制成混合料，并將混合料填入施工槽中；用灑水車將水均勻撒布于混合料的頂面；振搗棒插振開始，插振的影響區域內要保持不少于上述的4-6%的水分或者水量不超過10%的水分，單點插振時間約6-10s ;插振完成后，在槽左側開口進行排水，將施工層表面殘留水或泥漿排出；在插振完成60min后，在混合料表面用平板振動儀振動壓實。
權利要求
1.一種利用水撼法制作水泥穩定砂礫的方法，其特征是第一步取砂礫，以及砂礫重量的4. 5-6%的水泥和水泥加砂礫重量8-10%的水份，用攪拌機在現場充分拌合制成混合料，并將混合料填入施工槽中；第二步用灑水車將水均勻撒布于混合料的頂面；第三步振搗棒插振開始，插振的影響區域內要保持不少于上述的4-6%的水分或者水量不超過10%的水分，單點插振時間約6-lOs ;第四步插振完成后，在槽左側開口進行排水，將施工層表面殘留水或泥漿排出；第五步在插振完成60min后，在混合料表面用平板振動儀振動壓實。
2.根據權利要求I所述的利用水撼法制作水泥穩定砂礫的方法，其特征是所述的室內試件成型試驗采用靜水、插振后排水、排水同時增加表面平振的方式第一步先將水泥和砂礫用人工充分拌合后裝入大鋼試筒內制成混合料，然后將水直接均勻倒入大鋼試筒內，等待水沉到大鋼試筒底部；第二步在大鋼試筒內取出一部分混合料倒入小鋼試筒內，小鋼試筒在中心進行一次插振、大鋼試筒按4角+中心的方式進行振搗棒插振；整個試件的插振總時間為IOOs左右；第三步插振完成后，對需要排水的兩個試件進行排水；第四步在插振過的試件表面進行平板振動壓實；平振時間為20s ;對于需要排水的2個試件，要邊排水邊平振，并且平振方式可根據排水的時間和速度采用間歇式；試件成型后，在試筒內用塑膜包裹、在16°C左右、少量灑水養生10天；進行切割及強度試驗，養生結束并脫模后將大試件切割成為llcm-14cm不等的方形試塊，試塊高徑比盡量控制在I :1 ;對切割并浸水Id后的試塊進行無側限抗壓強度試驗。
3.根據權利要求I或2所述的利用水撼法制作水泥穩定砂礫的方法，其特征是所述的進行室外試驗層成型制作包括水撼法施工水泥砂礫的現場施工層的成型試驗，從施工層中取出較大塊試樣并切割成小試塊，對試塊進行的無側限抗壓強度試驗；本次試驗在現場成型過程中，右半區域在插振完成60min后在表面增加了平板振動儀振動壓實，而左半部分由于排水不成功的原因沒有增加表面平振。
4.根據權利要求I或2所述的利用水撼法制作水泥穩定砂礫的方法，其特征是所述的含水量比常規碾壓式的施工方法的含水量大4-5%。
5.一種利用權利要求1-4之一的方法制作的水泥穩定砂礫，其組成包括砂礫，其特征是所述的砂礫的重量份數為100，加入的水泥的重量份數為4. 5-6%，加入的水份為水泥加砂礫重量的8-10%，用攪拌機在現場充分拌合制成混合料，并將混合料填入施工槽中；用灑水車將水均勻撒布于混合料的頂面；振搗棒插振開始，插振的影響區域內要保持不少于上述的4-6%的水分或者水量不超過10%的水分，單點插振時間約6-10s ;插振完成后，在槽左側開口進行排水，將施工層表面殘留水或泥漿排出；在插振完成60min后，在混合料表面用平板振動儀振動壓實。
全文摘要
利用水撼法制作水泥穩定砂礫的方法。本方法首先進行室內試件成型試驗，待試件制作完成后，進行室外試驗層成型制作，第一步取砂礫，以及砂礫重量的4-6%的水泥和水泥加砂礫重量8-10%的水分，用攪拌機在現場充分拌合制成混合料，并將混合料填入施工槽中；第二步用灑水車將水均勻撒布于混合料的頂面；第三步振搗棒插振開始，插振的影響區域內要保持不少于上述的4-6%的水分或者水量不超過8%的水份，單點插振時間約6-10s；第四步插振完成后，在槽左側開口進行排水，將施工層表面殘留水或泥漿排出；第五步在插振完成60min后，在混合料表面用平板振動儀振動壓實。本發明用于制作水泥穩定砂礫道路。
文檔編號E01C7/14GK102848448SQ20121036049
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月25日 優先權日2012年9月25日
發明者趙振國, 邢明明, 仝運濤, 李鵬亮, 趙健, 劉勁草 申請人:趙振國