劉 睿

（貴州省安龍公路管理段,貴州 黔西南 552400）

0 引言

水穩(wěn)碎石基層是瀝青混凝土路面常用的基層結構，具有優(yōu)良的水穩(wěn)性能、抗凍性能，但受材料自身特性及多重因素影響，水穩(wěn)碎石基層養(yǎng)護初期，易失水干縮產(chǎn)生干縮裂縫，誘發(fā)路面反射裂縫病害[1]。微裂技術是治理水穩(wěn)基層反射裂縫的新技術，經(jīng)微裂處理的基層受力結構更加分散，可有效預防早期收縮應力集中作用產(chǎn)生寬裂縫，達到道路反射裂縫預防性治理的目的[2]。該文依托具體工程，運用室內(nèi)試驗及現(xiàn)場試驗，研究了水泥穩(wěn)定碎石基層微裂技術。

1 微裂技術原理

微裂技術是通過一定的技術手段，使水泥穩(wěn)定基層產(chǎn)生微細、分散的裂縫網(wǎng)格，分散基層干縮應力，防止早期收縮應力過度集中產(chǎn)生長、寬裂縫[3]。

微裂處理在基層養(yǎng)護初期進行，基層養(yǎng)護中后期、服役期，水穩(wěn)基層材料自愈作用下裂縫逐漸閉合減少，基層強度持續(xù)發(fā)育增強，不會對結構強度、剛度及結構整體性造成影響。

2 水泥穩(wěn)定碎石微裂技術室內(nèi)試驗

基于以上微裂技術原理分析，可知水穩(wěn)碎石基層實施微裂技術處理須處理以下三個問題：1）微裂程度確定、控制，防止微裂技術造成基層開裂過大、過密；2）微裂縫愈合特性，確保微裂縫后期愈合完整，防止微裂縫影響基層強度、整體性；3）微裂程度與愈合程度關系[4]。

室內(nèi)水穩(wěn)基層微裂試驗設備為DZY-09型振動壓實儀，振動壓實儀參數(shù)設置為：振動頻率28 Hz；振幅25 mm；靜壓力1.9 kN。通過振動壓實時間控制微裂程度。

2.1 微裂程度控制

水穩(wěn)碎石級配采用懸浮密實結構，水泥摻量為5%，用無側限抗壓強度降低百分比表征水穩(wěn)材料微裂程度，微裂程度控制因素及微裂水平分級見表1。

表1 微裂程度因素及微裂水平

采用統(tǒng)計學分析方法分析大量試驗數(shù)據(jù)，微裂程度的控制參數(shù)見表2。大量試驗現(xiàn)象表明，水穩(wěn)基層養(yǎng)生1 d后，微裂程度最大為21.05%，因此微損傷程度取L-1一種。

表2 微裂程度的控制

2.2 微裂前后力學性能試驗結果

運用抗壓試驗、劈裂試驗、抗壓回彈試驗等手段，測定試件實施微裂前后，不同微裂程度的試件力學性能，結果見表3。

由表3可知：1）同一微裂程度下，水穩(wěn)碎石試件抗壓強度、劈裂強度、抗壓回彈模量下降百分比不同，回彈模量降幅最大，劈裂強度降幅次之，抗壓強度回彈模量降幅最小；2）以抗壓強度為基準，抗壓回彈模量降幅為抗壓強度降幅的1.4~1.6倍；劈裂強度降幅為抗壓強度降幅的1.6~1.8倍。

表3 微裂前后力學性能試驗結果

2.3 水泥穩(wěn)定碎石自愈合力學性能

按照表2微裂實施節(jié)點、振動時長控制試件微裂程度，試件分別養(yǎng)生7 d、14 d、28 d齡期，開展無側限抗壓強度試驗、劈裂強度試驗、抗壓回彈模量試驗，評價水穩(wěn)碎石損傷自愈合力學性能，結果見表4。

表4 養(yǎng)生期微裂后力學強度愈合百分率

由表4可知：1）隨微裂實施節(jié)點推移，材料自愈合程度降低，即微裂實施節(jié)點為材料養(yǎng)生1 d的材料自愈合程度最高，2 d次之，3 d最低；2）微裂程度為L（4）-L（7）時試件養(yǎng)生28 d愈合率明顯低于L（1）-L（3）工況，表明試件微裂程度過大，材料自愈合作用無法完全閉合微裂縫。

綜合以上數(shù)據(jù)及水穩(wěn)碎石微裂作用下干縮應力釋放，微裂實施節(jié)點建議選擇水穩(wěn)基層養(yǎng)護2 d齡期，微裂程度建議在40%以內(nèi)，即實施微裂后水穩(wěn)碎石無側限抗壓強度降低百分比率≤40%。

3 水泥穩(wěn)定碎石基層微裂技術現(xiàn)場試驗

水穩(wěn)基層微裂技術過程控制采用落球式彎沉儀；現(xiàn)場試驗以抗壓回彈模量下降百分比率表征[5]。

3.1 工程概況及試驗路段劃分

某公路原路面結構由下至上為：15 cm石灰土+15 cm二灰碎石+8 cm瀝青混凝土+4 cm瀝青罩面，受長期車載、環(huán)境水害、周期凍融等多重因素作用，道路龜裂、網(wǎng)裂、變形病害嚴重，擬加鋪18 cm水泥穩(wěn)定級配碎石+9 cm瀝青混凝土補強。

試驗段起訖樁號為K310+600~K311+000，全長400 m，均分為4段，各段碾壓時間及微裂程度控制參數(shù)見表5。

表5 試驗路段劃分

3.2 水泥穩(wěn)定碎石基層微裂技術施工過程

水穩(wěn)碎石微裂設備為G6224M—I型振動壓路機，自重220 kN，激振力380 kN，振動頻率28 Hz；為防止振動碾壓設備激振力過于集中，致使基層開裂過長、過寬，微裂施工階段，須保持設備最大覆蓋面積施工，確保基層振動碾壓均勻性[6]。

根據(jù)試驗路段路基寬、碾壓設備震動碾壓輪寬，確定壓路機按照從左到右順序，分3次碾壓覆蓋路基，壓路機行進速度控制在3~5 km/h。

3.3 基于落球式彎沉儀的微裂技術過程控制

基層攤鋪、碾壓施作完畢并通過驗收后，灑水養(yǎng)生2 d實施微裂施工，微裂施工控制參數(shù)見表5。微裂施工階段，采用落球式彎沉儀測定基層彎沉值變化，測點布置見圖1；各試驗段每車道縱向測區(qū)布置為20 m/個，橫向布設2個測點，間距2 m。

圖1 測點設置

以微裂施工前各試驗路段基層模量為基準，按表5參數(shù)對試驗段實施微裂施工；施工階段，每完成一次之內(nèi)的碾壓，測定一次基層模量數(shù)值，計算模量減少百分比率，直至基層模量接近設計微裂程度；基層碾壓遍數(shù)與模量測定結果見表6。

表6 試驗路微裂前后模量測量結果

4 結果分析

水穩(wěn)碎石基層微裂實施節(jié)點為基層養(yǎng)生2 d，微裂設備為振動壓路機，不同微裂程度基層開裂情況如下：

（1）微裂程度為32%時，不可見水穩(wěn)基層微裂縫；微裂程度為44%時，少數(shù)可見水穩(wěn)基層微裂縫；微裂程度為56%時，微裂縫多數(shù)可見，微裂縫分布微細、分散，呈網(wǎng)格結構[7]。

（2）綜合微裂作用機理及基層自愈合特性，水穩(wěn)基層微裂程度最佳狀態(tài)為微裂縫網(wǎng)格少數(shù)可見狀態(tài)，確保微裂作用有效分散基層早期收縮應力，防止出現(xiàn)長、寬干縮裂縫，同時在基層材料自愈合特性作用下裂縫可封閉愈合，確?；鶎訌姸?、整體性、承載性能符合設計要求；由此確定水穩(wěn)基層最佳微裂程度為40%左右[8]。

（3）基于水穩(wěn)碎石自愈合室內(nèi)試驗結果，測定試驗段基層微裂前后、養(yǎng)護7 d齡期基層回彈模量數(shù)據(jù)，分析試驗路段基層自愈合特性，結果見表7。

表7 試驗路7 d抗壓回彈模量檢測結果

（4）由表7可知，室內(nèi)試驗7 d愈合百分率與試驗段7 d愈合百分率誤差值在0.34%~1.69%范圍，總體較小，表明該次室內(nèi)試驗研究結果可為現(xiàn)場施工提供參考。

基于微裂技術作用機理可知，微裂基礎可分散基層早期干縮應力，防止基層干縮應力集中產(chǎn)生長、寬裂縫，達到預防、延緩瀝青路面反射裂縫發(fā)育的作用。因此，可通過調(diào)查道路路面反射裂縫情況，反映微裂技術治理效果[9]。該工程試驗段通車1年后，進行路面反射裂縫調(diào)查，結果見表8。

由表8可知，1、2號試驗路段裂縫條數(shù)明顯少于3、4號試驗路段，表明該文室內(nèi)試驗及試驗段確定的施工參數(shù)可用于指導路段施工。綜合室內(nèi)試驗結果、試驗段室外檢測及試驗段通車1年后路面裂縫統(tǒng)計結果，確定微裂技術實施節(jié)點為水穩(wěn)基層養(yǎng)生2 d后，抗壓回彈模量下降百分比率為40%。

表8 瀝青路面裂縫統(tǒng)計

5 結論

該文運用室內(nèi)試驗、現(xiàn)場試驗及通車1年后跟蹤調(diào)查的方式，研究了公路項目水泥穩(wěn)定碎石基層微裂技術，結論如下：

（1）水泥穩(wěn)定碎石微裂技術室內(nèi)試驗結果表明，水泥穩(wěn)定碎石愈合百分率隨微裂技術實施節(jié)點推移而降低，微裂技術實施節(jié)點不宜超過水穩(wěn)碎石基層養(yǎng)生2 d齡期，綜合微裂技術作用機理，微裂技術實施節(jié)點宜選在基層養(yǎng)生2 d齡期；經(jīng)微裂處理基層無側限抗壓強度下降百分比率不宜超過40%[10]。

（2）室內(nèi)試驗7 d抗壓回彈模量愈合百分率與現(xiàn)場試驗7 d抗壓回彈模量愈合百分率偏差最大不超過1.7%，表明水泥穩(wěn)定碎石微裂技術室內(nèi)試驗結果可為微裂施工提供可靠參考。

（3）綜合室內(nèi)試驗、試驗段施工現(xiàn)場檢測、試驗路段通車1年開裂病害調(diào)查結果，微裂技術施工宜在水穩(wěn)基層養(yǎng)護2 d齡期進行，微裂程度控制以基層回彈模量下降40%為最佳。