劉義春， 劉漢中， 孫 鵬

(1.安徽省公路工程檢測(cè)中心，安徽 合肥 230051；2.橋梁與隧道工程檢測(cè)安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽 合肥 230051)

0 引 言

基層是瀝青路面結(jié)構(gòu)的主要承重層，基層施工質(zhì)量直接影響路面服役壽命和耐久性[1，2]。水泥穩(wěn)定碎石作為我國(guó)路面基層半剛性材料首選的重要類型，具有早期強(qiáng)度高、板體性好、穩(wěn)定性好、抗行車疲勞性能好、施工方便等特點(diǎn)，在我國(guó)公路基層中得到廣泛的應(yīng)用[3，4]。但水泥穩(wěn)定碎石隨著溫濕度的變化易產(chǎn)生收縮裂紋，導(dǎo)致瀝青層表面形成反射裂縫，進(jìn)而影響整個(gè)路面的路用性能和服役壽命[5]。

近年來(lái)，隨著《公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則》(JTG/T F20—2015)的深入貫徹實(shí)施[6]，各級(jí)交通建設(shè)主管部門對(duì)路面基層的施工質(zhì)量日益重視，特別是對(duì)半剛性基層水泥穩(wěn)定碎石級(jí)配的要求越來(lái)越高、控制越來(lái)越嚴(yán)格。本文以沿江地區(qū)某一級(jí)公路工程為實(shí)例，研究了C-B-3型水泥穩(wěn)定碎石在該項(xiàng)目基層中的應(yīng)用情況，分別從配合比設(shè)計(jì)階段和施工過(guò)程階段控制水泥穩(wěn)定碎石混合料級(jí)配以及施工成型服役效果情況。

1 水泥穩(wěn)定碎石混合料級(jí)配控制過(guò)程

1.1 配合比設(shè)計(jì)階段水泥穩(wěn)定碎石混合料級(jí)配的控制

該工程全線采用一級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)，路面結(jié)構(gòu)形式為：4 cm AC-13C(SBS)+6 cm AC-20C(SBS)+8 cm AC-25C+36 cm水泥穩(wěn)定碎石+20cm低劑量水泥穩(wěn)定碎石，水穩(wěn)層厚度達(dá)56 cm，此路面結(jié)構(gòu)為當(dāng)前普遍應(yīng)用的路面結(jié)構(gòu)形式。基于C-B-3型水泥穩(wěn)定碎石級(jí)配范圍基礎(chǔ)上，結(jié)合水泥穩(wěn)定碎石多年的實(shí)踐和該項(xiàng)目料源當(dāng)前實(shí)際現(xiàn)狀，該建設(shè)工程從制定施工招標(biāo)文件之初，就對(duì)該項(xiàng)目水泥穩(wěn)定碎石級(jí)配提出新的要求。即以C-B-3型級(jí)配為基礎(chǔ)，增加對(duì)26.5 mm篩孔的通過(guò)率的控制，適當(dāng)放寬了0.075 mm篩孔通過(guò)率的要求。具體級(jí)配范圍見(jiàn)表1。

表1 水泥穩(wěn)定碎石混合料級(jí)配范圍

依據(jù)表1中對(duì)水泥穩(wěn)定碎石混合料級(jí)配范圍的要求，對(duì)各施工標(biāo)段礦料進(jìn)行水洗篩分。對(duì)該工程3個(gè)路面標(biāo)段的底基層、基層進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，使各標(biāo)段的水泥穩(wěn)定碎石混合料級(jí)配均滿足設(shè)計(jì)文件要求，其中01標(biāo)、03標(biāo)礦料屬于外購(gòu)材料，原材料篩分級(jí)配不易控制，故底基層與基層所用材料級(jí)配稍有差別；02標(biāo)礦料為自加工材料，料源級(jí)配較穩(wěn)定；各標(biāo)段的水泥穩(wěn)定碎石混合料礦料組成見(jiàn)表2，各標(biāo)段的水泥穩(wěn)定碎石混合料級(jí)配曲線如圖1～圖6所示。

圖1 01標(biāo)水泥穩(wěn)定碎石底基層級(jí)配曲線

圖2 01標(biāo)水泥穩(wěn)定碎石基層級(jí)配曲線

圖3 02標(biāo)水泥穩(wěn)定碎石底基層級(jí)配曲線

圖4 02標(biāo)水泥穩(wěn)定碎石基層級(jí)配曲線

圖5 03標(biāo)水泥穩(wěn)定碎石底基層級(jí)配曲線

圖6 03標(biāo)水泥穩(wěn)定碎石基層級(jí)配曲線

表2 各標(biāo)段的水泥穩(wěn)定碎石混合料礦料組成

由3個(gè)施工標(biāo)段的水泥穩(wěn)定碎石混合料配合比級(jí)配曲線圖分析可知，01標(biāo)、02標(biāo)的級(jí)配曲線趨于適中，03標(biāo)級(jí)配曲線相比于01標(biāo)、02標(biāo)的級(jí)配曲線靠近級(jí)配要求的下限，級(jí)配偏粗。這與后期對(duì)礦料級(jí)配的抽檢結(jié)果及取芯情況相對(duì)應(yīng)，03標(biāo)的水穩(wěn)底基層芯樣較難成型。

1.2 施工過(guò)程水泥穩(wěn)定碎石混合料級(jí)配的控制

施工過(guò)程中，通過(guò)嚴(yán)格控制31.5 mm、19 mm、4.75 mm、0.075 mm篩孔的通過(guò)率來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)水泥穩(wěn)定碎石混合料級(jí)配的把控。具體操作要求施工單位每個(gè)臺(tái)班至少抽檢2次礦料級(jí)配，即開(kāi)盤前和施工過(guò)程中的取樣篩分。取樣時(shí)，要求拌和樓按正常工作流程進(jìn)行，但需把拌和水及水泥穩(wěn)定結(jié)合料開(kāi)關(guān)關(guān)閉，礦料經(jīng)過(guò)拌缸充分混合并傳輸穩(wěn)定后，要求拌和樓操作手緊急暫停拌和設(shè)備，檢測(cè)人員則在傳送皮帶上對(duì)混合料進(jìn)行取樣，每次取1 m范圍內(nèi)的樣品，為能使試驗(yàn)結(jié)果及時(shí)、有效指導(dǎo)施工，混合料級(jí)配的篩分試驗(yàn)采用干篩法進(jìn)行，然后通過(guò)于水洗法的比對(duì)試驗(yàn)對(duì)篩分結(jié)果進(jìn)行修正后使用。比對(duì)試驗(yàn)每個(gè)標(biāo)段分別采用同一份混合料進(jìn)行，先通過(guò)干篩，然后對(duì)每檔集料通過(guò)水洗，水洗后的質(zhì)量損失均歸入篩底，最后計(jì)算質(zhì)量百分通過(guò)率。干篩法與水洗法的比對(duì)試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 各標(biāo)段礦料干篩法與水洗法比對(duì)試驗(yàn)結(jié)果

由表3可知，總體上各標(biāo)段干篩法和水洗法的篩分結(jié)果相差不是很大，僅0.075 mm干篩法和水洗法結(jié)果偏差稍微偏大，偏差結(jié)果總體上均為1.6%。表明施工過(guò)程對(duì)水泥穩(wěn)定碎石混合料級(jí)配的控制起到一定的效果。

1.3 水泥穩(wěn)定碎石混合料級(jí)配的控制成果

水泥穩(wěn)定碎石拌和是保證混合料均質(zhì)穩(wěn)定的重要工序之一。由于水泥穩(wěn)定碎石混合料拌和設(shè)備相對(duì)比較簡(jiǎn)單，混合料級(jí)配控制一直是困擾工程施工的難點(diǎn)。該工程在水穩(wěn)拌和站采用了加長(zhǎng)型的振動(dòng)拌缸設(shè)備，拌缸長(zhǎng)度達(dá)4.5 m；同時(shí)，嚴(yán)格控制料源，以保證料源的穩(wěn)定性；另外施工過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)混合料級(jí)配的抽檢，確保混合料級(jí)配穩(wěn)定可控。

通過(guò)多重有效手段使得各標(biāo)段水泥穩(wěn)定碎石混合料級(jí)配的總體合格率均能達(dá)到80%以上。31.5 mm篩孔通過(guò)率抽檢結(jié)果平均值為100%，標(biāo)準(zhǔn)差為0.1%；19 mm篩孔通過(guò)率抽檢結(jié)果平均值為73.4%，標(biāo)準(zhǔn)差為5.4%；4.75 mm篩孔通過(guò)率平均值為29.4%，標(biāo)準(zhǔn)差為4.0%，0.075 mm篩孔通過(guò)率平均值為4.6%，標(biāo)準(zhǔn)差為1.1%。從統(tǒng)計(jì)結(jié)果看，各篩孔通過(guò)率平均值均能符合設(shè)計(jì)要求，但因各篩孔通過(guò)率取值范圍不一，標(biāo)準(zhǔn)差并不能反映該篩孔的離散性。

由圖7～圖10可知，31.5 mm、19 mm篩孔集料通過(guò)率控制較好，絕大部分處于合理范圍之內(nèi)，4.75 mm、0.075 mm篩孔通過(guò)率離散性較大，且有小部分?jǐn)?shù)據(jù)超出要求范圍。

圖7 31.5 mm篩孔通過(guò)率(%)抽檢結(jié)果

圖8 19 mm篩孔通過(guò)率(%)抽檢結(jié)果

圖9 4.75 mm篩孔通過(guò)率(%)抽檢結(jié)果

圖10 0.075 mm篩孔通過(guò)率(%)抽檢結(jié)果

施工成型后水泥穩(wěn)定碎石基層經(jīng)過(guò)一個(gè)冬天自然環(huán)境下(放置1個(gè)月以上)，然后對(duì)水穩(wěn)基層的裂縫情況進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)各標(biāo)段水泥穩(wěn)定碎石基層均未產(chǎn)生明顯的裂縫，路面竣工后1年對(duì)相應(yīng)路段進(jìn)行了路況調(diào)查，發(fā)現(xiàn)各路段也均未發(fā)現(xiàn)反射裂縫。由此可見(jiàn)，基于C-B-3型級(jí)配的水泥穩(wěn)定碎石具有較好的路用性能，在一定程度上保證了路面的服役壽命。

2 結(jié) 論

(1)以C-B-3型級(jí)配為基礎(chǔ)，增加對(duì)26.5 mm篩孔的通過(guò)率的控制，并適當(dāng)放寬了0.075 mm篩孔的通過(guò)率要求，則能較好地控制，且對(duì)后期水泥穩(wěn)定碎石質(zhì)量影響不大。

(2)通過(guò)水泥穩(wěn)定碎石配合比設(shè)計(jì)階段和施工過(guò)程階段控制水泥穩(wěn)定碎石混合料級(jí)配，能夠很好地保證水泥穩(wěn)定碎石混合料級(jí)配的相對(duì)穩(wěn)定，進(jìn)一步保障了路面基層的施工質(zhì)量。

(3)除應(yīng)控制超最大公稱粒徑集料外，應(yīng)著重關(guān)注4.75 mm、0.075 mm篩孔的通過(guò)率，為類似公路工程路面基層施工質(zhì)量控制提供參考。