周國(guó)輝

（甘肅省公路建設(shè)管理集團(tuán)有限公司，甘肅 慶陽(yáng) 730000）

骨架密實(shí)型水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)是以粗集料顆粒相互嵌擠形成骨架，以水泥和細(xì)集料作為填料填充骨架的空隙，形成的一種骨架嵌擠且填充密實(shí)的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)具有良好的路用性能，主要表現(xiàn)在抗壓強(qiáng)度高、密實(shí)耐久、水泥用量少、抗裂性好等方面。能否充分有效發(fā)揮以上優(yōu)勢(shì)，關(guān)鍵在于級(jí)配控制和現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)，而現(xiàn)場(chǎng)施工中級(jí)配及壓實(shí)質(zhì)量控制的難點(diǎn)在于防離析。水穩(wěn)混合料離析現(xiàn)象會(huì)造成結(jié)構(gòu)層松散，強(qiáng)度下降，整體性和耐久性不足，嚴(yán)重影響后期的路用性能[1]，防離析是目前亟待解決的一個(gè)問題。離析現(xiàn)象主要是由于碎石原材、混合料在裝卸、運(yùn)輸、攤鋪等環(huán)節(jié)出現(xiàn)大高差坡面滾動(dòng)造成的，在滾動(dòng)過(guò)程中，出現(xiàn)粗骨料大量集中地堆積在坡底，而細(xì)料則過(guò)多滯留在破面和坡頂。因此，應(yīng)從碎石原材料級(jí)配穩(wěn)定性、配合比優(yōu)化、混合料拌合、運(yùn)輸、攤鋪環(huán)節(jié)入手，增加混合料自身的抗離析性能，減少和消除破面滾動(dòng)因素，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)防離析的目的。

1 原材料防離析控制

路面基層水穩(wěn)碎石拌和不進(jìn)行二次篩分，因此混合料級(jí)配穩(wěn)定性很大程度依賴于單檔碎石原材料的級(jí)配穩(wěn)定性。在碎石原材級(jí)配穩(wěn)定性控制方面，應(yīng)從生產(chǎn)、運(yùn)輸、堆放及檢測(cè)等環(huán)節(jié)加強(qiáng)控制。

本項(xiàng)目主要采取了以下措施：

1）嚴(yán)格篩選砂石料廠，控制廠家數(shù)量。路面單位進(jìn)場(chǎng)后，立即組織開展原材料料場(chǎng)調(diào)查，嚴(yán)格篩查、比選，嚴(yán)格控制砂石加工生產(chǎn)設(shè)備、工藝及生產(chǎn)規(guī)模，控制廠家數(shù)量，并進(jìn)行備案登記，不得隨意變更，并提前開展備料工作，確保施工材料供應(yīng)。

2）砂石材料運(yùn)輸車安裝GPS定位監(jiān)控設(shè)備，建立信息化電子圍欄，監(jiān)控材料來(lái)源，確保料源穩(wěn)定性，中途不得二次倒運(yùn)。

3）碎石在料場(chǎng)存放時(shí)分層堆放，設(shè)置臺(tái)階，臺(tái)階高度不大于2.5m，自卸車緊挨料堆卸料，裝載機(jī)推平，嚴(yán)禁自卸車自料堆頂部直接往下卸料，形成集料滾落面。

4）質(zhì)量檢測(cè)在加強(qiáng)0.075mm以下顆粒含量控制的同時(shí)，還應(yīng)重點(diǎn)檢查單檔集料級(jí)配的穩(wěn)定性，如出現(xiàn)較大偏差應(yīng)分析查找原因，并堅(jiān)決予以消除。

2 目標(biāo)配合比級(jí)配選擇

目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)直接關(guān)系到水泥穩(wěn)定碎石基層的骨架密實(shí)效果和施工難易程度。研究表明，采用逐級(jí)填充法和泰波n法分別進(jìn)行粗細(xì)集料級(jí)配設(shè)計(jì)形成的水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度大、抗凍性好、水穩(wěn)定性好、抗收縮能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)[2]。但由于該級(jí)配整體偏粗，在現(xiàn)場(chǎng)施工中和易性不足，極易發(fā)生離析，不能很好形成理想的骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)，反而造成結(jié)構(gòu)層整體性能下降。因此，在實(shí)際施工中既要考慮混合料的骨架性，還應(yīng)考慮現(xiàn)場(chǎng)施工難易程度，綜合考慮進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。

本項(xiàng)目路面基層目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)選擇的級(jí)配范圍為《公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則》（JTG/T F20-2015）推薦的C-B-1，雖然該級(jí)配范圍整體偏細(xì)，但實(shí)際上不影響骨架結(jié)構(gòu)及密實(shí)效果，相反該級(jí)配范圍窄，控制精細(xì)，均勻性好，抗離析，現(xiàn)場(chǎng)控制難度較小，混合料整體耐久性也較好。相比而言，C-B-3級(jí)配范圍要求寬泛，整體偏粗，均勻性較差，施工時(shí)混合料通常離析較多，現(xiàn)場(chǎng)控制難度大，現(xiàn)行規(guī)范要求在能達(dá)到混合料密實(shí)要求的前提下才可選用。結(jié)合本項(xiàng)目所在地區(qū)干旱少雨以及重交通等級(jí)的特點(diǎn)，基層若采用C-B-2級(jí)配范圍，級(jí)配整體偏細(xì)，較細(xì)的級(jí)配范圍水泥摻量較大，容易造成基層干縮裂縫，同時(shí)也增加了產(chǎn)生半剛性反射裂縫的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)施工質(zhì)量控制提出了更高的要求。因此，選擇C-B-1級(jí)配范圍進(jìn)行目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)對(duì)減少混合料離析很有幫助。

在施工過(guò)程中，嚴(yán)格控制混合料級(jí)配盡量靠近目標(biāo)配合比級(jí)配，確保目標(biāo)配合比的指導(dǎo)意義，保證混合料性能。

3 振動(dòng)拌和工藝

本項(xiàng)目積極推廣新型振動(dòng)拌和技術(shù)，提高水穩(wěn)混合料拌和效果，減少混合料離析，提高拌和均勻性，效果良好。所謂振動(dòng)拌和是指混合料在特定振幅和頻率的振動(dòng)作用下進(jìn)行攪拌的一種拌和方式。振動(dòng)拌和機(jī)采用振動(dòng)與攪拌相結(jié)合方式，攪拌軸一端提供攪拌動(dòng)力，另一端提供振動(dòng)動(dòng)力，攪拌軸和葉片在旋轉(zhuǎn)攪拌的同時(shí)進(jìn)行低幅高頻振動(dòng)，把振動(dòng)能量傳遞給混合料，攪拌過(guò)程中，攪拌軸和葉片完全被混合料所包裹，攪拌軸和葉片的振動(dòng)能量完全被混合料所吸收，因此不必再安裝減振裝置，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單實(shí)用，操作方便。振動(dòng)參數(shù)如下：振幅A為1mm；振動(dòng)圓頻率w為201.1rad/s；振動(dòng)強(qiáng)度D為4.13Aw1/g[3]。

振動(dòng)攪拌技術(shù)通過(guò)釋放激振力來(lái)強(qiáng)化攪拌過(guò)程，增加粗集料分散程度，減少水泥顆粒團(tuán)聚，進(jìn)而提高了混合料攪拌均勻性，在實(shí)體工程應(yīng)用中，采用振動(dòng)攪拌技術(shù)拌和的水泥穩(wěn)碎石混合料，可大幅減少離析現(xiàn)象的發(fā)生，現(xiàn)場(chǎng)施工壓實(shí)更容易，同強(qiáng)度條件下水泥用量降低、基層裂縫數(shù)量大幅減少[4]。

具體原因分析如下：

1）振動(dòng)攪拌的激振力使得粗骨料更加均勻地分散到混合料當(dāng)中，現(xiàn)場(chǎng)攤鋪不易出現(xiàn)骨料滾動(dòng)帶來(lái)的離析現(xiàn)象（圖1所示）；

2）細(xì)集料、水泥均勻包裹在粗骨料表面（圖2所示），混合料整體和易性明顯改善，易于壓實(shí)且壓實(shí)后很密實(shí)，完美地實(shí)現(xiàn)了理想的骨架嵌擠和細(xì)料填充密實(shí)效果；

3）水泥顆粒得到均勻分布，減少了團(tuán)聚，提高了水泥的水化效率，進(jìn)而在同樣強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)下降低了水泥用量；

4）水泥用量的減少有效降低了水穩(wěn)混合料的收縮系數(shù)，增強(qiáng)了水穩(wěn)混合料的抗裂性能，進(jìn)而減少基層裂縫數(shù)量。

圖1 攤鋪接縫處離析現(xiàn)象較少

圖2 混合料振動(dòng)拌和效果

4 混合料防離析控制

混合料離析的本質(zhì)原因在于混合料裝卸過(guò)程形成錐形料堆或坡面，粗骨料從料堆頂部或坡面滾落分離。針對(duì)問題原因，本項(xiàng)目在水穩(wěn)混合料裝卸環(huán)節(jié)主要采取以下措施，有效減少了混合料離析：

1）在拌和站成品料倉(cāng)安裝方格擋板，緩解成品料錐形料堆形成帶來(lái)的骨料滾動(dòng)，避免成品料的離析（圖3所示）。

圖3 成品料倉(cāng)安裝方格隔板

2）裝料時(shí)，采用五次裝料法裝料，設(shè)置明顯的位置指示，按順序依次前后移動(dòng)裝料，減少混合料在裝車過(guò)程中由滾動(dòng)產(chǎn)生的離析（圖4所示）。

圖4 五次裝料法示意

3）在卸料時(shí)，在運(yùn)料車尾部?jī)蓚?cè)加裝“三角形”擋板，使水穩(wěn)混合料整體下落，有效避免了大料滾落到攤鋪機(jī)料斗，有效防止混合料中粗集料滾落堆積造成的離析（圖5所示）。

圖5 運(yùn)料車尾部安裝三角形擋板

5 現(xiàn)場(chǎng)攤鋪防離析控制

在水穩(wěn)混合料現(xiàn)場(chǎng)攤鋪環(huán)節(jié)，因攤鋪機(jī)械故障、配件不全，型號(hào)不一致等，也會(huì)造成水穩(wěn)混合料攤鋪離析。本項(xiàng)目結(jié)合質(zhì)量通病治理，積極采取以下措施，有效減少混合料離析：

1）在攤鋪機(jī)布料螺旋中部懸掛臂左右兩側(cè)加裝反向葉片，補(bǔ)充攪拌。

2）布料螺旋端頭與側(cè)擋板距離不得超過(guò)25cm，減少布料螺旋端頭骨料滾動(dòng)造成的離析帶。

3）在攤鋪機(jī)的攤鋪室下方增加橡膠擋板，迫使混合料徐徐整體下落，避免混合料中粗骨料滾落造成離析（圖6所示）。

圖6 攤鋪機(jī)安裝橡膠擋板防離析

4）嚴(yán)格控制攤鋪機(jī)料斗的收料次數(shù)。攤鋪機(jī)料斗收起是會(huì)造成水穩(wěn)混合料坡面滾動(dòng)，粗細(xì)料分離，盡量減少攤鋪機(jī)料斗收料次數(shù)（圖7所示）。

圖7 攤鋪機(jī)收料造成的離析

6 結(jié)語(yǔ)

離析是骨架密實(shí)型水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)質(zhì)量通病之一，嚴(yán)重影響路用性能發(fā)揮，在施工中要強(qiáng)化質(zhì)量意識(shí)，加強(qiáng)質(zhì)量管控，全面細(xì)致地進(jìn)行防范。

主要包括以下四個(gè)方面：

1）重視單檔集料級(jí)配穩(wěn)定，嚴(yán)格按規(guī)定頻率進(jìn)行篩分試驗(yàn)，控制單檔集料級(jí)配穩(wěn)定性；

2）目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮混合料骨架特性和現(xiàn)場(chǎng)施工難易程度，優(yōu)先選擇級(jí)配范圍控制精細(xì)、混合料均勻性好的C-B-1；

3）推廣使用振動(dòng)拌和技術(shù)，提高混合料拌和均勻性和施工和易性；

4）積極采取有效措施，在水穩(wěn)碎石混合料裝卸運(yùn)輸和現(xiàn)場(chǎng)攤鋪環(huán)節(jié)防止骨料滾落造成的離析。