魏列江

【摘 要】結合在高速公路基層施工施工過程中，骨料離析是水泥碎石基層施工中比較常見的問題之一，在施工過程中經常會出現局部離析現象，在細集料相對含量較少粗集料較多的部位空隙較大，板體性差、容易滲水，極易發(fā)生早期破壞，特別是在骨架密實型中較為突出。離析產生的原因涉及到基層施工中各個環(huán)節(jié)。本文從施工角度，對基層施工中離析現象原因及控制措施進行闡述：以人、機、車，原料的生產、混合料的拌合、運輸、攤鋪、碾壓等環(huán)節(jié)為出發(fā)點，通過合理的調整、配置、有條件改造等手段減少公路基層施工中的離析現象，從而保障基層施工質量，順應現代公路施工發(fā)展方向。

【關鍵詞】高速公路；水穩(wěn)基層；離析機理；控制技術

0 引言

自“十二五”以來，隨著我國國民經濟的快速發(fā)展，城市化進程逐步加快，道路建設越來越引起國家各個職能部門的高度重視，國家高速公路的“7918”網逐步建成并投入部分使用，甘肅省的高速公路總體布局網也基本建成并開始投入運營，國家有關部門對道路工程的建設質量提出更高的要求。

基層作為道路結構中的主要承重層，在道路各個結構層中占據著非常重要的地位，其質量控制的好壞直接影響公路的使用壽命，進而造成瀝青路面的早期破壞，迫使某些要道中斷。作為公路建設者更應該重視基層的質量控制，水泥穩(wěn)定碎石基層作為半剛性基層具有承載力高、整體強度好、板體性好、水穩(wěn)性好、施工速度快等優(yōu)點，在高速公路基層結構中得到廣泛應用。離析問題是水泥穩(wěn)定碎石施工中比較常見又難于控制質量問題之一，施工所使用的材料、機械、技術人員等因素很容易造成離析現象的發(fā)生，本文從十堰至天水國家高速公路甘肅段十天路面三標施工過程中，總結施工經驗、體會從而對離析現象的危害、離析產生的原因及采取的質量控制措施加以分析。

1 水泥穩(wěn)定碎石基層離析產生的危害

1.1 基層強度降低

離析改變了集料的連續(xù)級配，使骨料間的空隙得不到細集料的有效填充，致使基層間的骨料與細集料不能合理的達到受力要求，導致各部位的彈性模量各向異性，使基層強度降低。

1.2 整體性差

在局部有離析的地方，粗骨料集中、孔隙率增大，碾壓過程中極易使某些集料被壓碎，水泥石不能均勻包裹集料，難以形成玻璃體使集料間相互膠結難以整體板結。

1.3 水穩(wěn)性差

形成離析的地方，孔隙率較大，密實度差，積水容易下滲，形成毛細現象，特別是在經過幾次凍融循環(huán)與熱脹冷縮后容易產生微觀裂縫（水結冰體積增加10%），導致基層松散損壞。

1.4 平整度降低

形成離析的地方，由于改變了集料的級配，導致松鋪系數降低壓實系數改變，致使平整度降低。

2 水泥穩(wěn)定碎石基層離析產生的原因

水泥穩(wěn)定碎石基層離析產生的原因有其內因與外因組成。內因是：水泥穩(wěn)定碎石基層是由幾種不同粒徑的碎石摻配而成，碎石粒徑相差較大，在拌合前處于原始的混合狀態(tài)，集料間沒有形成勻質體；而水泥作為穩(wěn)定劑，在施工期間骨料之間粘附性很小，導致離析傾向較大，所以說集料粒徑的差別、級配不合理、水泥分布不均勻是產生離析的內因；外因是：相關研究表明混合料中最大粒徑越大離析的可能性就越大，級配曲線愈接近最大密度線離析的可能性愈?。煌饬ψ饔糜谒槭w粒，受力的大小與方向不同是離析產生的外因。水泥劑量與種類、含水量、溫度等因素是產生離析的部分原因。

從施工方面看，在機械施工中造成離析的現象是有規(guī)律的，人為在控制中失誤造成的離析沒有規(guī)律可講，下面結合十天路面三標1#拌合站施工的實際情況，對容易導致水穩(wěn)碎石基層離析的原因進行分析：

2.1 原材料選用

（1）隨意更換料源，導致級配發(fā)生變化，料場的不同使原材料的差異性增大，如壓碎值、粘附性、粒徑相對含量變化。路面三標所用的料為青羊峽與后川兩個料場所生產的料。

（2）碎石堆放不合理，沒有分層堆放，大粒徑顆粒從高處滾落到料堆周圍，導致粗骨料集中。不同規(guī)格的料倉隔墻高度不同，導致混料。在拌合樓拌混合料之前就已經混合了，級配發(fā)生變化。相關研究表明集料10-20mm在關鍵篩孔處通過率平行試驗變異性相對其他規(guī)格集料較大，而且在堆料時更容易發(fā)生離析。十天路面三標嚴格按項目辦要求，料倉隔墻3.0m不會導致混料、每種料都分層堆放而且都用土工布覆蓋。

（3）碎石表面在生產過程中表面包裹了過多的雜質，不能與水泥等膠結材料很好的結合在一起，導致離析。

（4）水泥初凝、終凝時間過早，待壓路機未壓完，成品料表面風干骨料裸露在表面，容易發(fā)生離析現象。

2.2 配合比設計

由于水泥穩(wěn)定碎石基層存在收縮裂縫難以控制（包括干縮、溫縮）的問題，所以不少高速公路基層設計中普遍采用了控制基層強度、降低水泥用量、限制4.75mm以下細集料的含量，采用骨架密實型級配進行設計。十天路面也運用此類方法，在規(guī)范規(guī)定的范圍內進行了調整，導致基層拌合料出現離析的概率增大，相應的對施工做了更高的要求，施工時嚴格控制基層、底基層水泥摻量且抗壓回彈模量、強度不宜過大。

2.3 拌合過程

裝載機在裝料過程中，一般由下端開始鏟料，粗骨料自然下落堆積在料堆下面，致使料不均勻性很大。

料倉間的隔板高度不足，導致相鄰兩個料倉串料。

皮帶輸送機傾角過大，輸送皮帶的線速度過大，導致粗骨料滾落到底端使料的不均勻性又有變化，造成粗骨料集中。

穩(wěn)拌機拌合樓操作不嚴，開停機間隔較大，拌缸葉片間距過大、過小使在生產成品料時不均勻。拌合時含水量控制不嚴（3.5%-4.2%）、水泥劑量偏低（3%-7%）產生離析現象。含水量過大導致在拌合過程中出漿；在壓實過程中沾輪、唧漿，導致水泥等膠結材料減少，增大離析的概率。含水量過小，致使拌合不均勻，使集料間抱團，離析現象極易發(fā)生。

成品料的料倉與車的落差較大，在裝料時粗集料在車廂下面，再加上裝料時不能分層裝，致使離析發(fā)生。

2.4 運輸過程

從料倉下落到車廂，料的堆放呈圓錐形部分粗集料滾落到底部，使離析發(fā)生，造成骨料抱團。

在運輸過程中，道路的不平整性，使料間的摩擦力與機械咬合力不能滿足自身的穩(wěn)定性，導致集料間相互運動，從而產生離析。

運輸車向攤鋪機料斗卸料時，油缸升起速度過慢，且粗集料滾落到料倉周圍，在攤鋪機的料倉收料倉時，粗集料在周圍進入刮板時使成品料發(fā)生二次離析。

2.5 攤鋪過程

攤鋪過程中發(fā)生離析主要有以下表現形式：橫向離析、縱向帶狀離析、豎向鋪筑離析、窩狀堆積離析。

攤鋪機的送料是有刮板、螺旋分料器將成品料布在熨平板前這兩個環(huán)節(jié)，刮板不能進行集料的攪拌，而螺旋分料器通過螺旋與成品料之間的外摩擦力與混合料內在的內摩擦力相互作用形成反摩阻力對成品料進行二次攪拌。

目前，國產的攤鋪機最大的問題是功率不足，其原因是：攤鋪機負荷較大，轉速達到2000轉到2200轉時攤鋪機自振雖不是很明顯但能感覺到，施工時我們作為施工單位盡量將油耗降低將螺旋葉片位置上調或用小直徑葉片。在施工時由于攤鋪機操作手疏忽，供料不足導致葉片的埋深不夠，未能充分發(fā)揮螺旋分料器的二次攪拌作用。以及螺旋分料器托架對供料的阻礙導致橫向離析的發(fā)生。

豎向離析主要是布料倉中的前擋板位置過高，或供料不及時致使粗料滾落，以及螺旋送料器外端未能充分將料進行二次攪拌使成品料從側擋板處自然滾落導致離析。

縱向離析主要發(fā)生在左右螺旋粉料器中縫處，由于路幅較寬我們采用雙機聯(lián)鋪、兩輛攤鋪機相互搭接處，螺旋送料器的支腿處。由于螺旋驅動箱的影響，左右螺旋間有50cm距離致使該處不能得到攪拌只能自然下落來填充形成一條帶狀離析。

攤鋪機送料器先將中間的料送到刮板處，然后在收料斗時才將兩側堆得粗集料送到刮板處形成窩集離析。

2.6 碾壓過程

碾壓過程中，振動式鋼輪壓路機出現的推移、波浪、起皮，有輕微的推移屬正常現象。由于鋼輪作用在松鋪的混合料上，會推移混合料稍稍移動；由于下承層的不平整、成品料過細缺少骨料會出現推移。碾壓彎道時沒有從內側向外側，碾壓直線段沒有從路基邊緣向中分帶等。

在振動碾壓過程中細集料下沉，粗集料裸露在表面被壓碎且含水量較少時10-20mm出現在表面的較多，壓實系數的差異出現波浪。

成品料中含水量較大、含泥量較大會出現起皮。

2.7 灑水養(yǎng)生過程

在未達到強度時，灑水車在上面掉頭，會使一部分成型路段被磨耗掉，粗料被裸露在表面，水泥在進行膠結時其終凝時間提前；堿骨料反應時內應力增加細集料不能很好的填充在骨料之間形成骨架密實型也會出現離析。

3 離析的預防與控制措施

在水泥穩(wěn)定碎石基層施工過程中，我們要從各個環(huán)節(jié)入手，針對性的采取一系列控制措施，減少離析現象的發(fā)生，降低離析現象對公路耐久性的影響，具體我們十天路面三標1#拌合站采取的措施如下：

3.1 加強原材料的采購與試驗檢測工作

在考察料源時，我們選擇大型碎石場（我們選擇后川、青羊峽），要求碎石場在架立篩子時相鄰篩孔布置范圍不超過5mm。在配合比確定后，盡量不要更改料源，若料源發(fā)生變化及時通知工地實驗室進行料的檢測工作與重心優(yōu)化配合比。

在各種粒徑的碎石進場前，要與實驗室相互協(xié)調并做好材料采購、檢測管理臺賬，未經檢驗不得使用，并做好廢料堆放區(qū)。

建設高標準的存料區(qū)，并對場地進行硬化。不同粒徑料分開堆放并建立隔墻，在堆放同種粒徑碎石時應堆成臺階狀，每層層高不得超過1.5m做到“條直層平”，裝載機在鏟料時從下往上，料斗子不能裝的太滿。

3.2 精心設計配合比

在滿足規(guī)范與設計的要求下，不改變骨架密實型的前提下，我們考慮對混合料的級配做適當的優(yōu)化，將粗骨料含量適當降低，增加細集料的含量，另外對超粒徑的碎石含量進行剔除。

3.3 合理的施工流程與高性能機械組合

3.3.1 合理的施工流程

路基交驗→測量放線→定位支?！鍜呦鲁袑印_工報驗→廠拌混合料→實驗室取樣檢測→成品料運到現場→攤鋪→碾壓→自檢→養(yǎng)生→互檢→交叉檢→成型。

3.3.2 選擇高性能穩(wěn)拌機

選用高性能拌合設備，能提高其控制精度，且能滿足連續(xù)生產任務。在進行拌合樓安裝時皮帶輸送機傾角要平緩，拌缸長寬比不小于2，成品料倉出料口要有2個，成品料倉出料口與車廂的距離控制在2m之內。

在各個配料倉之間加上隔板，防止串料，裝載機上料時不能緊貼料倉。

拌合樓在生產時務必要對其進行動態(tài)標定，水泥與水的含量要準確，當料源發(fā)生改變時應重心標定。在每天開盤時應有監(jiān)理工程師簽字，實驗室要燒出其含水量，來控制成品料的合格性。

3.3.3 運輸車輛的控制

在自卸車裝料時，由于粗集料最先或最后才落入車廂，形成的粗集料較為集中，所以我們要分三次裝成“品”字形來減少離析。

盡可能采用大容量的自卸車裝料，減少離析現象的發(fā)生。自卸車在運輸過程中盡量少用剎車，保證便道平順。

每個車必須有帆布覆蓋成品料。

3.3.4 選用高性能攤鋪機

在鋪筑水泥穩(wěn)定碎石基層時盡量選用大功率攤鋪機（ABG8820功率為182KW它與DT系列的攤鋪機相差甚遠，DT系列的配置了原裝進口的依維柯共軌電噴供油、電子調速發(fā)動機其功率在200-269KW），路幅較寬時我部采用雙機連鋪，雙機連鋪時搭接至少0.5m。

攤鋪機的螺旋分料器應做如下調整：為保證厚度的情況下，葉片下緣與下承層的距離盡量減小，選用較大直徑的葉片，降低轉速，在螺旋分料器兩側裝上反向葉片充分發(fā)揮二次攪拌作用。攤鋪機前進速度控制在2.0m，使熨平板能均勻向前，防止掉料。

攤鋪機前擋板裝上橡膠板，螺旋布料器內應有三分之二的料將螺旋覆蓋防止豎向離析。

攤鋪機每次收料斗時，盡量收半，專門派人對料斗進行清理。

安排專人對雙機連鋪搭接處的地方進行收拾，及時清理離析，并將粗集料挖出后用細集料撒上。

在攤鋪機后面安排專人及時檢查，發(fā)現小面積離析，應立即人工處理。若發(fā)現粗集料窩狀離析，應立即鏟除，用新拌合料填補，注意填補厚度，保證與周圍在同一平面。

3.3.5 合理的碾壓工藝

在鋪筑水泥穩(wěn)定碎石基層時，選擇合適的碾壓工藝，能降低離析現象發(fā)生的概率。在混合料攤鋪50m以上時，壓路機即可對攤鋪全寬范圍內進行壓實工作。壓路機應先慢后快、先靜壓后振動的原則。碾壓直線段時，由路肩側向中分帶方向碾壓，碾壓彎道時，有內側向外側碾壓，并且重疊二分之一輪寬。相鄰兩個碾壓段落的接頭錯成橫向45°的階梯狀碾壓速度先慢后快使離析發(fā)生的概率相對降低。

3.3.6 養(yǎng)生

碾壓完成經檢驗合格后，立即用土工布在鋪筑成型的基層上全寬覆蓋，并交通車輛在上面通行或掉頭，以免造成基層表面破壞，使部分粗集料裸露在外表，產生離析。

4 結束語

基層作為道路的主要承重層，在道路各個結構層中都有十分重要的地位，所以基層的好壞關系到道路質量與使用壽命。水泥穩(wěn)定碎石基層離析的發(fā)生會降低其質量與板體性，這就要求我們技術人員增強施工中的質量問題，嚴格控制在施工的各個環(huán)節(jié)出現的離析，避免離析的發(fā)生，即使發(fā)生我們也要把它降到最低，保證質量的可靠性。以上就是我的見解，希望大家共勉！

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[責任編輯：王楠]