专利名称：利用水撼法制作水泥稳定砂砾的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于铺设道路路面基层和路基填筑等的利用水撼法制作水泥稳定砂砾的方法。
背景技术：
水泥稳定砂砾一般用于公路和城市道路路面基层，是用砂砾掺配4. 5%-5. 5%水泥、使用适量的水，搅拌均匀后使用重型压实设备碾压，形成一定的密实度并形成一定的强度。小型设备碾压很难达到较高的密实度，并且强度也较低。水撼砂砾就是使用水撼法施工砂砾填筑，由于不掺配胶结料所以他是松散材料。工程中常用这种施工工艺，主要是用于一些大型压实设备无法施工的特殊部位。在控制好 施工工艺和施工程序的情况下，水撼砂砾能够达到压实度要求。但是相关公路设计和施工技术规范中没有对这种施工方法的技术要求。公路工程中，桥梁台背砂砾填筑、各种构造物基坑回填等特殊部位的填筑，大型压实机具无法操作，但还需要达到较高压实度、或者需要具有一定的强度、或者需要保持良好的整体性以防止沉降和冲刷问题。但常规的水撼砂砾或碾压式水泥稳定砂砾无法解决或防止上述问题，而且工程控制和质量检测比较困难。只有水泥混凝土或贫混凝土能够解决这些问题，但其刚度过大、需要专用大型施工设备、施工工艺复杂、工程造价过高的问题又比较突出。在水撼砂砾与碾压式水泥稳定砂砾、贫混凝土与水泥混凝土之间，是否会有一种材料或者施工工艺，既能解决上述这些问题，又能达到简便易行、经济合理的效果呢？
发明内容
本发明的目的是提供一种强度高、防冲刷能力强、经济、简便易行的利用水撼法制作水泥稳定砂碌的方法。上述的目的通过以下的技术方案实现
一种利用水撼法制作水泥稳定砂砾的方法，本方法首先进行室内试件成型试验，待试件制作完成后，进行室外试验层成型制作，第一步取砂砾，以及砂砾重量的4. 5-6%的水泥和水泥加砂砾重量8-10%的水份，用搅拌机在现场充分拌合制成混合料，并将混合料填入施工槽中；第二步用洒水车将水均匀撒布于混合料的顶面；第三步振捣棒插振开始，插振的影响区域内要保持不少于上述的4-6%的水分或者水量不超过8%的水分，单点插振时间约6-lOs ;第四步插振完成后，在槽左侧开口进行排水，将施工层表面残留水或泥浆排出；第五步在插振完成60min后，在混合料表面用平板振动仪振动压实。所述的利用水撼法制作水泥稳定砂砾的方法，所述的室内试件成型试验采用静水、插振后排水、排水同时增加表面平振的方式第一步先将水泥和砂砾用人工充分拌合后装入大钢试筒内制成混合料，然后将水直接均匀倒入大钢试筒内，等待水沉到大钢试筒底部；第二步在大钢试筒内取出一部分混合料倒入小钢试筒内，小钢试筒在中心进行一次插振、大钢试筒按4角+中心的方式进行振捣棒插振；整个试件的插振总时间为IOOs左右；第三步插振完成后，对需要排水的两个试件进行排水；第四步在插振过的试件表面进行平板振动压实；平振时间为20s ;对于需要排水的2个试件，要边排水边平振，并且平振方式可根据排水的时间和速度采用间歇式；试件成型后，在试筒内用塑膜包裹、在16°C左右、少量洒水养生10天；进行切割及强度试验，养生结束并脱模后将大试件切割成为Ilcm-Hcm不等的方形试块，试块高径比尽量控制在I :1 ;对切割并浸水Id后的试块进行无侧限抗压强度试验。所述的利用水撼法制作水泥稳定砂砾的方法，所述的含水量比常规碾压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稳定砂砾的方法，所述的进行室外试验层成型制作包括水撼法施工水泥砂砾的现场施工层的成型试验，从施工层中取出较大块试样并切割成 小试块，对试块进行的无侧限抗压强度试验；本次试验在现场成型过程中，右半区域在插振完成60min后在表面增加了平板振动仪振动压实，而左半部分由于排水不成功的原因没有增加表面平振，由此也可通过强度对比对平振效果加以分析。一种利用上述之一的方法制作的水泥稳定砂砾，其组成包括砂砾,所述的砂砾的重量份数为100，加入的水泥的重量份数为4. 5-6%，加入的水份为水泥加砂砾重量的8-10%,用搅拌机在现场充分拌合制成混合料，并将混合料填入施工槽中；用洒水车将水均匀撒布于混合料的顶面；振捣棒插振开始，插振的影响区域内要保持不少于上述的4-6%的水分或者水量不超过10%的水分，单点插振时间约6-10s ;插振完成后，在槽左侧开口进行排水，将施工层表面残留水或泥浆排出；在插振完成60min后，在混合料表面用平板振动仪振动压实。有益效果
I.本发明通过室内和现场的试验表明，水撼水泥砂砾可以成型并具有良好的整体性，同时具有相对较高的强度，足以消除或有效减缓沉降的发生，并使路基填料具有良好的水稳定性。本发明室内试验中，“静水、插振后排水、排水同时增加表面平振”的试验方法得到的成果数据最好，强度值达到常规水泥稳定砂砾强度试验的结果；如附图I。本发明在插撼过程中，施工层不透水或少量透水；但当插撼过程完成后，施工层就有了较好的排水条件；同时在表面间歇式增加平板振动压实。在达到最低水泥用量后的常用水泥剂量区间内，严格的控制了操作程序和施工工艺比增加水泥剂量所达到的效果更明显。本发明的附图2的表中体现了 A具有一定的强度和刚度指标，但强度和刚度指标不用太高；B.良好的经济性；C.简便易行的指标——这个主要就是体现在他采用小型常用施工设备就可以施工。这个表中没有体现的指标为D.较高的用以减少沉降的压实度指标一室内试验得到的压实度平均为95. 8% ； E. 一定的防冲刷能力的水稳定性指标一这个数值没有具体的量化指标(可以参照强度指标)，材料形成的整体性和强度越好，防冲刷的能力就越强。5.本发明室内试件成型试验的干密度及强度，成型试件的干密度、计算压实度及抗压强度结果汇于附图3室内试验成型试件成果数据汇总表。计算压实度时采用的最大干密度由事先用振动法击实试验求得，为2. 24g/cm3。另外,常规5. 5%水泥稳定砂碌无侧限抗压强度试验求得的强度均值为1.6MPa。
从试验过程及结果可知室内水撼水泥砂砾可以成型、具有良好的整体性，并具有较高的强度，但强度方差普遍偏大；附图3中的试件的压实度均接近满足路床的压实度要求；第2个试件的抗压强度结果比其他两种成型方式的好，强度值已接近常规水泥稳定砂砾强度试验的结果。 本发明现场试件成型的干密度及强度，成型试样的干密度、压实度及抗压强度结果汇总于附图5。其中干密度和压实度实测精度不足，仅供参考使用。计算压实度时采用的最大干密度由事先用振动法击实试验求得，为2. 240g/cm3。另外,常规5. 5%水泥稳定砂石乐无侧限抗压强度试验求得的强度均值为I. 6MPa。从试验过程及结果可知现场水撼水泥砂砾可以成型、具有较好的整体性，并具有一定的强度，但压实度普遍较差、强度方差普遍偏大。加表面平振的第一组试块的抗压强度、压实度都要大于未加表面平振的第二组试块的；现场试验的压实度和强度小于室内试验的结果，但增加表面平振的第一组试块的强度接近室内试验的成果。本发明的室内和现场试验表明，水撼水泥砂砾可以成型并具有良好的整体性，同时具有相对较高的强度，足以消除或有效减缓沉降的发生，并使路基填料具有良好的水稳定性。室内试验中，“静水、插振后排水、排水同时增加表面平振”的试验方法得到的成果数据最好，强度值已接近常规水泥稳定砂砾强度试验的结果；施工方法中在插撼过程中，施工层不透水或少量透水；但当插撼过程完成后，施工层需具有较好的排水条件；同时在表面间歇式增加平板振动压实。此外，在达到最低水泥用量后的常用水泥剂量区间内，严格控制操作程序和施工工艺比增加水泥剂量所达到的效果更明显。
附图I是本产品的室内水撼水泥砂砾试件成型条件及参数表。附图2是本产品的水撼法施工的水泥稳定砂砾材料与使用相同的砂砾做集料的贫混凝土相比的技术指标比较表。附图3是本产品的室内试验成型试件成果数据汇总表。附图4是本产品的现场试验用砂砾颗粒级配表。附图5是本产品的现场试验成型试样成果数据汇总表。附图6是本产品的水撼水泥砂砾与贫混凝土技术指标比较表。附图7是本产品的室内试验试件的切割图。附图8是本产品的试件的抗压强度试验图。附图9是本产品的现场试件切割图。
具体实施例方式 实施例I :
一种利用水撼法制作水泥稳定砂砾的方法，本方法首先进行室内试件成型试验，待试件试验成功后，进行室外试验层成型制作第一步按设计比例6%取水泥与砂砾用挖掘机在现场充分拌合制成混合料，并将混合料填入施工槽中；第二步用洒水车将少量水均匀撒布于混合料的顶面；第三步振捣棒插振开始，插振的影响区域内要保持略大于最佳含水量的适当水量，单点插振时间约6-lOs ;第四步插振完成后，在槽左侧开口进行排水，将施工层表面残留水或泥浆排出；第五步在插振完成60min后，在混合料表面用平板振动仪振动压实。所述的最佳含水量比常规碾压式的施工方法的最佳含水量大4-5%。
实施例2
实施例I所述的利用水撼法制作水泥稳定砂砾的方法，所述的室内试件成型试验的第一步先将设计比例的水泥和砂砾用人工充分拌合后装入大钢试筒内制成混合料，然后将水直接均匀倒入大钢试筒内，等待水沉到大钢试筒底部；第二步在大钢试筒内取出一部分混合料倒入小钢试筒内，小钢试筒按中心一次插振、大钢试筒按4角+中心的方式进行振捣棒插振；整个试件的插振总时间为IOOs左右；第三步插振完成后，对需要排水的两个试件进行排水；第四步在插振过的试件表面进行平板振动压实；平振时间为20s ;对于需要排水的2个试件,要边排水边平振,并且平振方式可根据排水的时间和速度采用间歇式；试件成型后，在试筒内用塑膜包裹、在16°C左右、少量洒水养生10天；进行切割及强度试验，养生结束并脱模后将大试件切割成为Ilcm-Hcm不等的方形试块，试块高径比尽量控制在I :1 ;对切割并浸水Id后的试块进行无侧限抗压强度试验。实施例3:
实施例I所述的利用水撼法制作水泥稳定砂砾的方法，所述的室外试验层成型制作即现场试验包括水撼法施工水泥砂砾的现场施工层的成型试验，从施工层中取出较大块试样并切割成小试块，对试块进行的无侧限抗压强度试验；本次试验在现场成型过程中，右半区域在插振完成60min后在表面增加了平板振动仪振动压实，而左半部分由于排水不成功的原因没有增加表面平振，由此也可通过强度对比对平振效果加以分析。实施例4
实施例I或2或3所述的利用水撼法制作水泥稳定砂砾的方法，桥梁台背填筑、各种构造物基坑回填、桥梁肋板式桥台台前锥坡填筑、路基排水防护工程、粒料土路基边坡防护工程、旧路路基路面维修养护工程等，他们的共同特点是大型压实机具无法操作但要求填料必须达到一些较高的技术指标要求。这些技术要求包括以下指标中的至少一种①较高的用以减少沉降的压实度指标一定的防冲刷能力的水稳定性指标；③具有一定的强度和刚度指标，但强度和刚度指标不用太高良好的经济性；⑤简便易行的指标。本文在“水撼砂砾”、“常规碾压式水泥稳定砂砾”、“贫混凝土”、“水泥混凝土”之间，提出了“水撼法施工水泥稳定砂砾”的施工工艺及成型材料，其能够很好地适应上述5个指标的要求，也一定会有较好的应用价值和前景。实施例5
实施例I或2或3所述的利用水撼法制作水泥稳定砂砾的方法，现场试验过程的试验材料、试验槽及施工仪器，试验用砂砾为天然砂砾，为良好级配砾，筛分结果见附图4。试验槽位于现场路基封顶层，厚度25cm、桥头搭板与路堤接缝两侧各2m长的半幅路基范围内，即试验槽尺寸为4X 13X0. 25m。试验槽下为水撼砂砾层，但槽底事先用水泥浆涂抹导致槽底透水性较差。插振采用普通水泥混凝土振捣棒，表面压实采用平板振动压实仪。试验层成型后①将设计比例6%的水泥与砂砾用挖掘机现场充分拌合，并将混合料填入施工槽中；②洒水车到位，水撼前，先将少量水均匀撒布于混合料顶面；③振捣棒插振开始，插振的影响区域内要保持略大于最佳含水量的适当水量，单点插振时间约6-lOs ；④插振完成后，在槽左侧开口进行排水，将施工层表面残留水或泥浆排出右半区域在插振完成60min后，在表面增加了平板振动仪振动压实。试件养生采用无纺土工布覆盖养生。前3d饱水养生，3-7d保湿养生，7-10d适当湿水养生，养生期间的日气温变化区间为20-30°C。取样方法采取人工凿取试样的方法取得典型试样6块，其中增加表面平振的右半区域取样2块，左半区域取样4块。单个试样平面尺寸约为40 X 40cm。切割及强度试验将4个大试样各自切割成4块15cm左右的方形标准试块，试块高径比为I :1。右半区域(加平振)共切割成8个试块(第一组)，左半区域共切割成16个试块(第二组)。由于切割试块时使用大量水，所以试块在接下来直接进行强度试验时已基本饱水，进行“养生满13天、并相当于浸水Id”试块的无侧限抗压强度。公路工程中存在较多的特殊部位或工程，例如桥梁台背填筑、各种构造物基坑回填、桥梁肋板式桥台台前锥坡填筑、路基排水防护工程、粒料土路基边坡防护工程、旧路路 基路面维修养护工程等，他们的共同特点是大型压实机具无法操作但要求填料必须达到一些较高的技术指标要求。这些技术要求包括以下指标中的至少一种①较高的用以减少沉降的压实度指标一定的防冲刷能力的水稳定性指标；③具有一定的强度和刚度指标，但强度和刚度指标不用太高良好的经济性；⑤简便易行的指标。本文在水撼砂砾与常规碾压式水泥稳定砂砾，贫混凝土与水泥混凝土之间，提出了“水撼法施工水泥砂砾”的施工工艺，其能够很好地适应上述5个指标的要求，也一定会有较好的应用价值和前景。水撼法施工的水泥稳定砂砾材料与使用相同的砂砾做集料的贫混凝土相比，优缺点及使用价值附图6的表。实施例6
一种利用上述之一的方法制作的水泥稳定砂砾，其组成包括砂砾,所述的砂砾的重量份数为100，加入的水泥的重量份数为4. 5-6%，加入的水份为水泥加砂砾重量的8-10%，用搅拌机在现场充分拌合制成混合料，并将混合料填入施工槽中；用洒水车将水均匀撒布于混合料的顶面；振捣棒插振开始，插振的影响区域内要保持不少于上述的4-6%的水分或者水量不超过10%的水分，单点插振时间约6-10s ;插振完成后，在槽左侧开口进行排水，将施工层表面残留水或泥浆排出；在插振完成60min后，在混合料表面用平板振动仪振动压实。
权利要求
1.一种利用水撼法制作水泥稳定砂砾的方法，其特征是第一步取砂砾，以及砂砾重量的4. 5-6%的水泥和水泥加砂砾重量8-10%的水份，用搅拌机在现场充分拌合制成混合料，并将混合料填入施工槽中；第二步用洒水车将水均匀撒布于混合料的顶面；第三步振捣棒插振开始，插振的影响区域内要保持不少于上述的4-6%的水分或者水量不超过10%的水分，单点插振时间约6-lOs ;第四步插振完成后，在槽左侧开口进行排水，将施工层表面残留水或泥浆排出；第五步在插振完成60min后，在混合料表面用平板振动仪振动压实。
2.根据权利要求I所述的利用水撼法制作水泥稳定砂砾的方法，其特征是所述的室内试件成型试验采用静水、插振后排水、排水同时增加表面平振的方式第一步先将水泥和砂砾用人工充分拌合后装入大钢试筒内制成混合料，然后将水直接均匀倒入大钢试筒内，等待水沉到大钢试筒底部；第二步在大钢试筒内取出一部分混合料倒入小钢试筒内，小钢试筒在中心进行一次插振、大钢试筒按4角+中心的方式进行振捣棒插振；整个试件的插振总时间为IOOs左右；第三步插振完成后，对需要排水的两个试件进行排水；第四步在插振过的试件表面进行平板振动压实；平振时间为20s ;对于需要排水的2个试件，要边排水边平振，并且平振方式可根据排水的时间和速度采用间歇式；试件成型后，在试筒内用塑膜包裹、在16°C左右、少量洒水养生10天；进行切割及强度试验，养生结束并脱模后将大试件切割成为llcm-14cm不等的方形试块，试块高径比尽量控制在I :1 ;对切割并浸水Id后的试块进行无侧限抗压强度试验。
3.根据权利要求I或2所述的利用水撼法制作水泥稳定砂砾的方法，其特征是所述的进行室外试验层成型制作包括水撼法施工水泥砂砾的现场施工层的成型试验，从施工层中取出较大块试样并切割成小试块，对试块进行的无侧限抗压强度试验；本次试验在现场成型过程中，右半区域在插振完成60min后在表面增加了平板振动仪振动压实，而左半部分由于排水不成功的原因没有增加表面平振。
4.根据权利要求I或2所述的利用水撼法制作水泥稳定砂砾的方法，其特征是所述的含水量比常规碾压式的施工方法的含水量大4-5%。
5.一种利用权利要求1-4之一的方法制作的水泥稳定砂砾，其组成包括砂砾，其特征是所述的砂砾的重量份数为100，加入的水泥的重量份数为4. 5-6%，加入的水份为水泥加砂砾重量的8-10%，用搅拌机在现场充分拌合制成混合料，并将混合料填入施工槽中；用洒水车将水均匀撒布于混合料的顶面；振捣棒插振开始，插振的影响区域内要保持不少于上述的4-6%的水分或者水量不超过10%的水分，单点插振时间约6-10s ;插振完成后，在槽左侧开口进行排水，将施工层表面残留水或泥浆排出；在插振完成60min后，在混合料表面用平板振动仪振动压实。
全文摘要
利用水撼法制作水泥稳定砂砾的方法。本方法首先进行室内试件成型试验，待试件制作完成后，进行室外试验层成型制作，第一步取砂砾，以及砂砾重量的4-6%的水泥和水泥加砂砾重量8-10%的水分，用搅拌机在现场充分拌合制成混合料，并将混合料填入施工槽中；第二步用洒水车将水均匀撒布于混合料的顶面；第三步振捣棒插振开始，插振的影响区域内要保持不少于上述的4-6%的水分或者水量不超过8%的水份，单点插振时间约6-10s；第四步插振完成后，在槽左侧开口进行排水，将施工层表面残留水或泥浆排出；第五步在插振完成60min后，在混合料表面用平板振动仪振动压实。本发明用于制作水泥稳定砂砾道路。
文档编号E01C7/14GK102848448SQ20121036049
公开日2013年1月2日 申请日期2012年9月25日 优先权日2012年9月25日
发明者赵振国, 邢明明, 仝运涛, 李鹏亮, 赵健, 刘劲草 申请人:赵振国