(云南公投景文高速公路有限公司 云南 普洱 665000)

一、引言

路面基層是瀝青路面的主要承重層，其力學(xué)性能和耐久性將直接影響公路的路用性能和使用年限，因此，優(yōu)質(zhì)的基層是路面整體質(zhì)量的關(guān)鍵[1-4]。目前，在我國各等級公路中，特別是高等級公路，90%以上使用以水泥、石灰、粉煤灰為代表的半剛性材料作為基層材料[5]，且大多為穩(wěn)定碎石類基層，穩(wěn)定礫石類基層較少。究其原因主要是因為碎石類材料棱角性較礫石類材料好，依靠石料自身的嵌擠作用能夠形成較高的強(qiáng)度，有研究表明，同一強(qiáng)度下，穩(wěn)定碎石類材料需要的結(jié)合料要少于穩(wěn)定礫石類材料[6-7]。隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，公路建設(shè)里程也在快速增長，對碎石的需求量也越來越大，可開山石料越來越少，再加上國民環(huán)保意識的加強(qiáng)，不合規(guī)石場大量關(guān)閉，這在一定程度上遏制了公路產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展。破碎礫石是以天然河道中水流沖刷堆積形成的卵石為原料，根據(jù)需要進(jìn)行破碎加工而成，由于破碎礫石存在取材方便、成本低廉、有利環(huán)保等特點(diǎn)，近年來，公路行業(yè)開始越來越多的使用破碎礫石用于高等級路面的基層。

本文以云南景東至文東高速公路其中一段為試驗研究路段進(jìn)行研究，試驗段全長300m，寬度為11.5m，鋪筑厚度為36cm。在該試驗路段中，將水泥穩(wěn)定礫石作為基層材料，來探討路基層強(qiáng)度是否符合《公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則》(JTG/T F20-215)的要求[8]。本文通過對水泥穩(wěn)定礫石基層材料的試驗研究，能為我國西南地區(qū)公路基層材料提供理論基礎(chǔ)，并得以推廣應(yīng)用，可以在保證工程質(zhì)量的前提下，最大限度的節(jié)約成本、保護(hù)環(huán)境，有利于我國生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

二、原材料試驗

(一)集料檢測指標(biāo)。本文所用粗集料為破碎礫石，粗集料分為三檔，分別為1#(19-31.5mm)、2#(9.5-19mm)、3#(4.75-9.5mm)，細(xì)集料為天然砂和石屑，分為兩檔，分別為4#(天然砂、0-4.75mm)、5#(石屑、0-4.75mm)，各檔集料所檢測指標(biāo)均滿足《公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則》(JTG/T F20-2015)的技術(shù)要求。

(二)水泥檢測指標(biāo)。水泥采用普洱昆鋼嘉華水泥廠生產(chǎn)的PC.32.5普通硅酸鹽水泥，其檢測結(jié)果見表1所示，均滿足《公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則》(JTG/T F20-2015)的技術(shù)要求。

表1 水泥質(zhì)量檢測結(jié)果

(三)集料級配確定。本文所用集料分為五檔，摻配比例為：1#：2#：3#：4#：5#=16%:37%:15%:16%:16%，其合成級配如表2和圖1所示，合成級配完全滿足相關(guān)規(guī)范對水泥穩(wěn)定砂礫基層的要求。

表2 水穩(wěn)礫石合成級配結(jié)果

注：級配上限和級配下限數(shù)值主要是參考《公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則》(JTG/T F20-2015)中C-B-3的級配范圍并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了進(jìn)一步的完善。

三、施工參數(shù)的確定

本文通過重型擊實試驗進(jìn)行最佳含水量的確定。對其混合料按照不同水泥劑量的配比進(jìn)行擊實及無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗，各種混合料的最大干密度及最佳含水率試驗結(jié)果如表3所示。

表3 水穩(wěn)礫石的最大干密度及最佳含水率試驗結(jié)果

按照不同水泥劑量對應(yīng)的最佳含水率和最大干密度制備試件，在規(guī)定條件下濕養(yǎng)生6d，浸水24h后按照《公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程》(JTG E51-2009)進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗，試驗結(jié)果見表4。

表4 水穩(wěn)礫石無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗結(jié)果

景文高速屬于重交通等級，《公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則》(JTG/T F20-2015)中要求高速公路在重交通下的7d齡期無側(cè)限抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)(代表值)在4.0MPa～6.0 MPa范圍之內(nèi)，景文高速設(shè)計圖紙中要求其7d齡期無側(cè)限抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)(代表值)不低于4.5 MPa，根據(jù)上述試驗結(jié)果，并結(jié)合經(jīng)濟(jì)性原則，最終采用水泥摻量為5%。

四、試驗段各項指標(biāo)檢測

(一)級配符合性驗證。在不摻加水泥的情況下，在水泥穩(wěn)定礫石混合料拌合機(jī)皮帶上隨機(jī)選取一段混合料進(jìn)行烘干水洗篩分，篩分結(jié)果如表5所示。

表5 水穩(wěn)礫石級配符合性驗證

分析表5可知，水泥穩(wěn)定礫石篩分結(jié)果比目標(biāo)級配稍微偏細(xì)一些，但各篩孔偏差較小，說明二者符合性較好，所采用的生產(chǎn)級配較為合理。

(二)含水率檢測。在水泥穩(wěn)定礫石混合料拌合機(jī)皮帶上隨機(jī)選取一段混合料通過烘干法進(jìn)行含水率檢測，檢測結(jié)果如表6所示。

表6 水穩(wěn)礫石含水率檢測結(jié)果

從表6可知，試驗段含水率基本穩(wěn)定在4.8%左右，室內(nèi)進(jìn)行配合比試驗時最佳含水率為4.4%，由于試驗段施工當(dāng)天溫度較高，再加上水穩(wěn)礫石易于失水，所以實際施工時將含水率適當(dāng)提高0.3～0.5%是合理的。

(三)水泥用量檢測。在水泥穩(wěn)定礫石混合料拌合機(jī)皮帶上隨機(jī)選取一段混合料，按照《公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程》(JTG E51-2009)中規(guī)定的方法進(jìn)行水泥用量的EDTA滴定試驗，試驗結(jié)果如表7所示。

表7 水穩(wěn)礫石水泥用量檢測結(jié)果

分析表7可知，試驗段水泥用量基本穩(wěn)定在5.0%左右，與目標(biāo)配合比的水泥用量5.0%完全吻合，說明試驗段水泥用量控制較為準(zhǔn)確，且水泥在穩(wěn)定礫石混合料中分散均勻性較好。

(四)壓實度檢測。景文高速水泥穩(wěn)定礫石基層試驗段碾壓完畢后即進(jìn)行了壓實度檢測，其檢測結(jié)果如表8所示。

表8 水穩(wěn)礫石基層壓實度檢測結(jié)果

分析表8可知，水泥穩(wěn)定礫石基層試驗段6個測點(diǎn)的壓實度均穩(wěn)定在100%左右，均滿足不小于98%的規(guī)定值，說明試驗段現(xiàn)場碾壓效果較好。

(五)芯樣情況。景文高速水泥穩(wěn)定礫石基層厚度為36cm，分兩層鋪筑，養(yǎng)生7d后進(jìn)行鉆芯取樣。通過觀察，所有芯樣都均勻、密實，上、下基層均能整體取出，層間粘結(jié)較好，說明施工工藝較為合理，施工效果較好。根據(jù)《公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程》(JTG E51-2009)進(jìn)行試驗段7d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗，其試驗檢測結(jié)果如表9所示。

表9 水穩(wěn)礫石基層7d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗結(jié)果

分析表9可知，水穩(wěn)礫石基層試驗段7d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度代表值為5.2MPa，滿足不低于4.5MPa的規(guī)定值。

五、結(jié)語

本文首先采用礫石代替常用碎石拌制水泥穩(wěn)定礫石混合料，然后基于試驗段鋪筑工作，通過鉆心取樣試驗對其路用性能進(jìn)行了驗證，主要得到以下結(jié)論。

(1) 水泥穩(wěn)定礫石混合料用作高等級公路的基層其性能完全可以滿足《公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則》(JTG/T F20-1015)的要求。

(2) 鑒于破碎礫石與碎石在開采條件、節(jié)約成本、保護(hù)環(huán)境等方面相比具有更大的優(yōu)勢，建議在今后云南地區(qū)高等級公路基層建設(shè)中可適當(dāng)采用礫石，以充分利用當(dāng)?shù)刂凡牧?，?jié)約工程造價。

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