■張流文

（福建省高速公路達(dá)通檢測(cè)有限公司，福州　350001）

淺談級(jí)配碎石配合比設(shè)計(jì)及質(zhì)量控制

■張流文

（福建省高速公路達(dá)通檢測(cè)有限公司，福州350001）

本文詳細(xì)介紹了級(jí)配碎石配合比設(shè)計(jì)方法，并對(duì)級(jí)配碎石質(zhì)量控制要點(diǎn)進(jìn)行了淺析，以供同仁們參考。

級(jí)配碎石配合比設(shè)計(jì)質(zhì)量控制

0　前言

福建省高速公路路面基層、底基層以水泥穩(wěn)定碎石為主要結(jié)構(gòu)型式，該結(jié)構(gòu)形式基層、底基層分別采用5%和3%水泥膠結(jié)材料進(jìn)行穩(wěn)定，不僅施工成本高，而且在高溫以及水泥的化學(xué)作用下，容易產(chǎn)生溫縮、干縮裂縫。這種裂縫會(huì)反射到瀝青路面，造成瀝青路面產(chǎn)生裂縫直接影響了使用壽命。因此，我省于2006年提出了更合理的級(jí)配碎石層用于瀝青層與3%水泥穩(wěn)定碎石底基層之間的中間層，取消了5%水泥穩(wěn)定碎石基層，以減輕反射裂縫，也有利于排除路面結(jié)構(gòu)層中下滲的水。這種路面結(jié)構(gòu)，又常稱(chēng)之為“倒裝結(jié)構(gòu)”。經(jīng)驗(yàn)表明，嚴(yán)格材料技術(shù)指標(biāo)要求、選擇合理的級(jí)配以及嚴(yán)格質(zhì)量控制，是提高級(jí)配碎石強(qiáng)度和穩(wěn)定性的關(guān)鍵。

1　材料要求

1.1集料

級(jí)配碎石基層強(qiáng)度主要來(lái)源于碎石本身強(qiáng)度及碎石顆粒之間的嵌擠力，材料本身的性能對(duì)其混合料的力學(xué)性能具有重要影響［1］。

（1）高速公路級(jí)配碎石所用石料的壓碎值要求：基層不大于26%。集料必須清潔，不含有機(jī)物、塊狀或團(tuán)狀的土塊、雜物及其他有害物質(zhì)。

（2）級(jí)配碎石用于基層時(shí)，單個(gè)顆粒的最大粒徑不應(yīng)超過(guò)26.5mm。級(jí)配碎石基層集料應(yīng)預(yù)先篩分成（26.5～19）mm、（19～9.5）mm、（9.5～4.75）mm及 （4.75～0）mm四種規(guī)格。

1.2水

水應(yīng)潔凈，不含有害物質(zhì)。來(lái)自可疑水源的水應(yīng)按照《公路工程水質(zhì)分析操作規(guī)程》要求進(jìn)行試驗(yàn)。

2　混合料組成設(shè)計(jì)

（1）取具有代表性的碎石樣品進(jìn)行下列試驗(yàn)［2］：

①顆粒組成分析；

②液限和塑性指數(shù)；

③壓碎值；

④針片狀顆粒含量；

⑤軟石含量；

⑥擊實(shí)試驗(yàn)；

⑦CBR試驗(yàn)。

（2）關(guān)于碎石的質(zhì)量問(wèn)題，需要進(jìn)行嚴(yán)格的把控，應(yīng)深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地調(diào)查。如下表1即為某高速公路路面合同段碎石場(chǎng)集料質(zhì)量情況。

表1　某高速公路路面合同段級(jí)配碎石用集料技術(shù)指標(biāo)情況

（3）根據(jù)JTG/T F20-2015《公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則》推薦的級(jí)配范圍和綜合考慮以往工程經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)上線、中線、下線3條級(jí)配曲線，通過(guò)配合比試驗(yàn)，優(yōu)化級(jí)配，形成嵌擠型良好的級(jí)配。詳細(xì)情況，如下見(jiàn)表2、表3、表4。

表2　礦料篩分結(jié)果

表3　三條級(jí)配曲線摻配比例

表4　三條級(jí)配曲線合成級(jí)配

從表2、表3以及表4中可以看出，上線、中線、下線級(jí)配均符合JTG/TF20-2015《公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則》推薦的級(jí)配G-A-4要求。

（4）碎石樣品試驗(yàn)完成后，進(jìn)行混合料組成設(shè)計(jì)，基層混合料組成設(shè)計(jì)采用重型擊實(shí)方法進(jìn)行［3］。

（5）混合料技術(shù)要求：用于不同公路等級(jí)、交通荷載等級(jí)和結(jié)構(gòu)層位的級(jí)配碎石，CBR強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)滿足的基本條件為：對(duì)于高度公路和一級(jí)公路來(lái)說(shuō)，當(dāng)其滿足極重以及特重交通需求時(shí)其級(jí)配碎石材料的CBR強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)不小于200，當(dāng)其滿足重交通運(yùn)輸需求時(shí)其級(jí)配碎石材料的CBR強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)不小于180，當(dāng)其滿足中、輕交通運(yùn)輸需求時(shí)其級(jí)配碎石材料的CBR強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)不小于160；對(duì)于二級(jí)及二級(jí)以下的公路來(lái)說(shuō)，當(dāng)其滿足極重以及特重交通需求時(shí)其級(jí)配碎石材料的CBR強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)不小于160，當(dāng)其滿足重交通運(yùn)輸需求時(shí)其級(jí)配碎石材料的CBR強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)不小于140，當(dāng)其滿足中、輕交通運(yùn)輸需求時(shí)其級(jí)配碎石材料的CBR強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)不小于120。

（6）級(jí)配碎石混合料組成設(shè)計(jì)步驟：

①根據(jù)上文表3之中的三條級(jí)配曲線摻配比例，分別按3%、4%、5%、6%、7%五種不同含水率進(jìn)行兩組平行重型擊實(shí)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果為：中線的平均最佳含水率為5.2%，平均最大干密度為2.29g/cm3；上線的平均最佳含水率為5.1%，平均最大干密度為2.30g/cm3；下線的平均最佳含水率為5.1%，平均最大干密度為2.28g/cm3。

②根據(jù)重型擊實(shí)最佳含水率和最大干密度結(jié)果以及三條級(jí)線摻配比例，成型CBR試件，試驗(yàn)結(jié)果為：中線的CBR為 200.2；上線的 CBR為 182.4；下線的 CBR為187.0。

③因上線級(jí)配中石屑摻量較多，不利于級(jí)配碎石基層滲水且施工過(guò)程中不易控制0.075mm通過(guò)率，故不采用上線作為設(shè)計(jì)級(jí)配。中線、下線各項(xiàng)指標(biāo)均符合要求。

④根據(jù)級(jí)配碎石的路用性能及工程經(jīng)驗(yàn)選用CBR值較大的符合要求的中線級(jí)配，作為工程使用的目標(biāo)級(jí)配。

⑤最終選定的目標(biāo)配合比結(jié)果為：礦料比例：（19～26.5）mm∶（9.5～19）mm∶（4.75～9.5）mm∶（0～4.75）mm=20∶25∶15∶40；最大干密度：2.29/cm3；最佳含水率：5.2%；承載比為200.2%。

（7）根據(jù)目標(biāo)配合比確定的各檔材料比例，進(jìn)行第一階段試生產(chǎn)：

①調(diào)試和標(biāo)定拌和設(shè)備：通過(guò)各料倉(cāng)在規(guī)定時(shí)間（如3min）流出的料（單檔料）與理論上應(yīng)流出的質(zhì)量比較，調(diào)整R值，使其滿足碎石允許偏差為理論質(zhì)量的±3%，R值調(diào)整公式（非線性）：設(shè)計(jì)質(zhì)量÷實(shí)際質(zhì)量×R值=新R值（經(jīng)驗(yàn)公式），R值一經(jīng)確定不宜隨意調(diào)動(dòng)，否則會(huì)使配料精度變差，導(dǎo)致級(jí)配失調(diào)。電腦的屏幕顯示可以跟配合比一樣，但可以通過(guò)改變R值來(lái)改變料的流量。

②用裝載機(jī)和一輛貨車(chē)配合標(biāo)定，采用裝載機(jī)接料，先按經(jīng)驗(yàn)固定設(shè)置一個(gè)R值，以3min為準(zhǔn)稱(chēng)取單檔料的輸出量進(jìn)行過(guò)磅?？词欠衽c理論相符合，不符合則通過(guò)（設(shè)計(jì)質(zhì)量÷實(shí)際質(zhì)量×R值=新R值）來(lái)調(diào)整，重新設(shè)定R值，再進(jìn)行過(guò)磅標(biāo)定。

③按設(shè)定好的施工參數(shù)進(jìn)行第一階段試生產(chǎn)，驗(yàn)證生產(chǎn)級(jí)配。試拌混合料，開(kāi)動(dòng)拌和機(jī)，突然停機(jī)，在傳送帶上截取約1m長(zhǎng)的混合料進(jìn)行篩分試驗(yàn)，當(dāng)結(jié)果不理想時(shí)，進(jìn)行微調(diào)比例，以保證級(jí)配符合設(shè)計(jì)要求。

（8）在第一階段試生產(chǎn)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行第二階段試驗(yàn)：

①按目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)的最佳含水率5.2%以及最佳含水率增加0.5%、1.0%含水率，分別試拌混合料。

②取不同含水率混合料進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)定混合料的實(shí)際含水率為5.1%、5.4%、5.9%；以及通過(guò)擊實(shí)試驗(yàn)，測(cè)定對(duì)應(yīng)的混合料最大干密度的為2.28、2.27、2.24；通過(guò)CBR試驗(yàn)，測(cè)定對(duì)應(yīng)的混合料CBR值為198.5、194.3、185.0。

③試驗(yàn)結(jié)果表明，實(shí)際用水量適當(dāng)加大混合料最大干密度有所降低，CBR值有所減小。因此施工過(guò)程中的質(zhì)量控制，應(yīng)以每天現(xiàn)場(chǎng)取樣的混合料為代表性試樣進(jìn)行最大干密度和CBR試驗(yàn)，嚴(yán)格控制水流量計(jì)的范圍，在配合比設(shè)計(jì)結(jié)果的基礎(chǔ)上，混合料生產(chǎn)含水率可根據(jù)施工因素和氣候條件增加0.5%～1.0%。

3　質(zhì)量控制要點(diǎn)

（1）材料質(zhì)量控制要從進(jìn)場(chǎng)前開(kāi)始，定期對(duì)破碎場(chǎng)的集料進(jìn)行試驗(yàn)，合格后方可進(jìn)場(chǎng)；材料堆場(chǎng)要進(jìn)行搭棚和分倉(cāng)隔離工作。

（2）在施工中水的摻量對(duì)級(jí)配碎石的壓實(shí)效果影響很大，為了更好控制最佳含水率，在拌合過(guò)程中要根據(jù)運(yùn)距和天氣適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)含水率使其略高于最佳含水率，運(yùn)輸過(guò)程中必須全程遮蓋篷布防止水分蒸發(fā)。在施工過(guò)程配置灑水車(chē)對(duì)表面風(fēng)干或局部碾壓段含水量偏低時(shí)進(jìn)行均勻噴灑，調(diào)節(jié)含水率。

（3）拌和過(guò)程中控制好螺旋電機(jī)轉(zhuǎn)速及料門(mén)開(kāi)度，確保各種材料配比準(zhǔn)確。

（4）碾壓過(guò)程中路邊緣碾壓容易松散，宜采用小噸位壓路機(jī)進(jìn)行邊線碾壓并指定工人進(jìn)行拍邊修邊。同時(shí)應(yīng)避免過(guò)壓欠壓現(xiàn)象，如果過(guò)壓將會(huì)降低級(jí)配碎石的排水性能。

（5）碾壓結(jié)束后立即進(jìn)行壓實(shí)度檢測(cè)，高速公路級(jí)配碎石基層壓實(shí)度應(yīng)達(dá)到99%以上，平整度應(yīng)小于8mm，檢驗(yàn)應(yīng)做到原始記錄齊全，數(shù)據(jù)真實(shí)可靠。

（6）級(jí)配碎石基層在施工完畢后禁止開(kāi)放交通。施工完成后不宜立即灑布透層，應(yīng)在級(jí)配碎石層表面水分蒸發(fā)后略顯潮濕的狀態(tài)下灑布，并及時(shí)噴灑黏層油與石屑，同時(shí)盡快安排上覆層瀝青穩(wěn)定碎石ATB的施工［4］。

4　結(jié)束語(yǔ)

級(jí)配碎石材料主要靠集料之間的嵌擠形成強(qiáng)度，其強(qiáng)度較一般水泥穩(wěn)定基層低。要提高級(jí)配碎石基層的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，除了要選擇母材強(qiáng)度高的碎石外，還必須認(rèn)真研究碎石的級(jí)配，使其形成的嵌擠力最大。通過(guò)選擇合理的級(jí)配碎石配合比，使級(jí)配碎石混合料通過(guò)碾壓獲得最佳的密實(shí)狀態(tài)、力學(xué)性能，以此獲得高密度、高強(qiáng)度且具有一定排水性能的級(jí)配碎石基層。

［1］中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部.JTG/TF20-2015，公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則［S］.北京：人民交通出版社.

［2］中華人民共和國(guó)交通部.JTG E42-2005，公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程［S］.北京：人民交通出版社.

［3］中華人民共和國(guó)交通部.JTG E40-2007，公路工程土工試驗(yàn)規(guī)程［S］.北京：人民交通出版社.

［4］福建省高速公路建設(shè)指揮部.福建省高速公路施工標(biāo)準(zhǔn)化管理指南（第二版）［M］.北京：人民交通出版社，2013.