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(jié)構(gòu)，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(hù)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(shù)是治理水穩(wěn)基層反射裂縫的新技術(shù)，經(jīng)微裂處理的基層受力結(jié)構(gòu)更加分散，可有效預(yù)防早期收縮應(yīng)力集中作用產(chǎn)生寬裂縫，達(dá)到道路反射裂縫預(yù)防性治理的目的[2]。該文依托具體工程，運(yùn)用室內(nèi)試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，研究了水泥穩(wěn)定碎石基層微裂技術(shù)。

1 微裂技術(shù)原理

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

微裂處理在基層養(yǎng)護(hù)初期進(jìn)行，基層養(yǎng)護(hù)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(qiáng)度持續(xù)發(fā)育增強(qiáng)，不會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度及結(jié)構(gòu)整體性造成影響。

2 水泥穩(wěn)定碎石微裂技術(shù)室內(nèi)試驗(yàn)

基于以上微裂技術(shù)原理分析，可知水穩(wěn)碎石基層實(shí)施微裂技術(shù)處理須處理以下三個(gè)問(wèn)題：1）微裂程度確定、控制，防止微裂技術(shù)造成基層開(kāi)裂過(guò)大、過(guò)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(qiáng)度、整體性；3）微裂程度與愈合程度關(guān)系[4]。

室內(nèi)水穩(wěn)基層微裂試驗(yàn)設(shè)備為DZY-09型振動(dòng)壓實(shí)儀，振動(dòng)壓實(shí)儀參數(shù)設(shè)置為：振動(dòng)頻率28 Hz；振幅25 mm；靜壓力1.9 kN。通過(guò)振動(dòng)壓實(shí)時(shí)間控制微裂程度。

2.1 微裂程度控制

水穩(wěn)碎石級(jí)配采用懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)，水泥摻量為5%，用無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)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(jí)見(jiàn)表1。

表1 微裂程度因素及微裂水平

采用統(tǒng)計(jì)學(xué)分析方法分析大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)，微裂程度的控制參數(shù)見(jiàn)表2。大量試驗(yàn)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(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果

運(yùn)用抗壓試驗(yàn)、劈裂試驗(yàn)、抗壓回彈試驗(yàn)等手段，測(cè)定試件實(shí)施微裂前后，不同微裂程度的試件力學(xué)性能，結(jié)果見(jiàn)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(qiáng)度、劈裂強(qiáng)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(qiáng)度降幅次之，抗壓強(qiáng)度回彈模量降幅最?。?）以抗壓強(qiáng)度為基準(zhǔn)，抗壓回彈模量降幅為抗壓強(qiáng)度降幅的1.4~1.6倍；劈裂強(qiáng)度降幅為抗壓強(qiáng)度降幅的1.6~1.8倍。

表3 微裂前后力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果

2.3 水泥穩(wěn)定碎石自愈合力學(xué)性能

按照表2微裂實(shí)施節(jié)點(diǎn)、振動(dòng)時(shí)長(zhǎng)控制試件微裂程度，試件分別養(yǎng)生7 d、14 d、28 d齡期，開(kāi)展無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)、劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)、抗壓回彈模量試驗(yàn)，評(píng)價(jià)水穩(wěn)碎石損傷自愈合力學(xué)性能，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 養(yǎng)生期微裂后力學(xué)強(qiáng)度愈合百分率

由表4可知：1）隨微裂實(shí)施節(jié)點(diǎn)推移，材料自愈合程度降低，即微裂實(shí)施節(jié)點(diǎn)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(zhǎng)（4）-L（7）時(shí)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(guò)大，材料自愈合作用無(wú)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(yīng)力釋放，微裂實(shí)施節(jié)點(diǎn)建議選擇水穩(wěn)基層養(yǎng)護(hù)2 d齡期，微裂程度建議在40%以內(nèi)，即實(shí)施微裂后水穩(wěn)碎石無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度降低百分比率≤40%。

3 水泥穩(wěn)定碎石基層微裂技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

水穩(wěn)基層微裂技術(shù)過(guò)程控制采用落球式彎沉儀；現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)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(yàn)路段劃分

某公路原路面結(jié)構(gòu)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(zhǎng)期車(chē)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(yán)重，擬加鋪18 cm水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石+9 cm瀝青混凝土補(bǔ)強(qiáng)。

試驗(yàn)段起訖樁號(hào)為K310+600~K311+000，全長(zhǎng)400 m，均分為4段，各段碾壓時(shí)間及微裂程度控制參數(shù)見(jiàn)表5。

表5 試驗(yàn)路段劃分

3.2 水泥穩(wěn)定碎石基層微裂技術(shù)施工過(guò)程

水穩(wěn)碎石微裂設(shè)備為G6224M—I型振動(dòng)壓路機(jī)，自重220 kN，激振力380 kN，振動(dòng)頻率28 Hz；為防止振動(dòng)碾壓設(shè)備激振力過(guò)于集中，致使基層開(kāi)裂過(guò)長(zhǎng)、過(guò)寬，微裂施工階段，須保持設(shè)備最大覆蓋面積施工，確?；鶎诱駝?dòng)碾壓均勻性[6]。

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

3.3 基于落球式彎沉儀的微裂技術(shù)過(guò)程控制

基層攤鋪、碾壓施作完畢并通過(guò)驗(yàn)收后，灑水養(yǎng)生2 d實(shí)施微裂施工，微裂施工控制參數(shù)見(jiàn)表5。微裂施工階段，采用落球式彎沉儀測(cè)定基層彎沉值變化，測(cè)點(diǎn)布置見(jiàn)圖1；各試驗(yàn)段每車(chē)道縱向測(cè)區(qū)布置為20 m/個(gè)，橫向布設(shè)2個(gè)測(cè)點(diǎn)，間距2 m。

圖1 測(cè)點(diǎn)設(shè)置

以微裂施工前各試驗(yàn)路段基層模量為基準(zhǔn)，按表5參數(shù)對(duì)試驗(yàn)段實(shí)施微裂施工；施工階段，每完成一次之內(nèi)的碾壓，測(cè)定一次基層模量數(shù)值，計(jì)算模量減少百分比率，直至基層模量接近設(shè)計(jì)微裂程度；基層碾壓遍數(shù)與模量測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 試驗(yàn)路微裂前后模量測(cè)量結(jié)果

4 結(jié)果分析

水穩(wěn)碎石基層微裂實(shí)施節(jié)點(diǎn)為基層養(yǎng)生2 d，微裂設(shè)備為振動(dòng)壓路機(jī)，不同微裂程度基層開(kāi)裂情況如下：

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

（2）綜合微裂作用機(jī)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(jiàn)狀態(tài)，確保微裂作用有效分散基層早期收縮應(yīng)力，防止出現(xiàn)長(zhǎng)、寬干縮裂縫，同時(shí)在基層材料自愈合特性作用下裂縫可封閉愈合，確?；鶎訌?qiáng)度、整體性、承載性能符合設(shè)計(jì)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(yàn)結(jié)果，測(cè)定試驗(yàn)段基層微裂前后、養(yǎng)護(hù)7 d齡期基層回彈模量數(shù)據(jù)，分析試驗(yàn)路段基層自愈合特性，結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 試驗(yàn)路7 d抗壓回彈模量檢測(cè)結(jié)果

（4）由表7可知，室內(nèi)試驗(yàn)7 d愈合百分率與試驗(yàn)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(yàn)研究結(jié)果可為現(xiàn)場(chǎng)施工提供參考。

基于微裂技術(shù)作用機(jī)理可知，微裂基礎(chǔ)可分散基層早期干縮應(yīng)力，防止基層干縮應(yīng)力集中產(chǎn)生長(zhǎng)、寬裂縫，達(dá)到預(yù)防、延緩瀝青路面反射裂縫發(fā)育的作用。因此，可通過(guò)調(diào)查道路路面反射裂縫情況，反映微裂技術(shù)治理效果[9]。該工程試驗(yàn)段通車(chē)1年后，進(jìn)行路面反射裂縫調(diào)查，結(jié)果見(jiàn)表8。

由表8可知，1、2號(hào)試驗(yàn)路段裂縫條數(shù)明顯少于3、4號(hào)試驗(yàn)路段，表明該文室內(nèi)試驗(yàn)及試驗(yàn)段確定的施工參數(shù)可用于指導(dǎo)路段施工。綜合室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果、試驗(yàn)段室外檢測(cè)及試驗(yàn)段通車(chē)1年后路面裂縫統(tǒng)計(jì)結(jié)果，確定微裂技術(shù)實(shí)施節(jié)點(diǎn)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(jì)

5 結(jié)論

該文運(yùn)用室內(nèi)試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及通車(chē)1年后跟蹤調(diào)查的方式，研究了公路項(xiàng)目水泥穩(wěn)定碎石基層微裂技術(shù)，結(jié)論如下：

（1）水泥穩(wěn)定碎石微裂技術(shù)室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果表明，水泥穩(wěn)定碎石愈合百分率隨微裂技術(shù)實(shí)施節(jié)點(diǎn)推移而降低，微裂技術(shù)實(shí)施節(jié)點(diǎn)不宜超過(guò)水穩(wěn)碎石基層養(yǎng)生2 d齡期，綜合微裂技術(shù)作用機(jī)理，微裂技術(shù)實(shí)施節(jié)點(diǎn)宜選在基層養(yǎng)生2 d齡期；經(jīng)微裂處理基層無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度下降百分比率不宜超過(guò)40%[10]。

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

（3）綜合室內(nèi)試驗(yàn)、試驗(yàn)段施工現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、試驗(yàn)路段通車(chē)1年開(kāi)裂病害調(diào)查結(jié)果，微裂技術(shù)施工宜在水穩(wěn)基層養(yǎng)護(hù)2 d齡期進(jìn)行，微裂程度控制以基層回彈模量下降40%為最佳。