杜敏芳

（元氏縣公路管理站，河北 石家莊 051130）

0 引言

目前，我國公路基層的建設(shè)多采用水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)建設(shè)的公路基層具有整體性強、強度高、抗?jié)B性能好的特點，施工完成后不僅具有早期強度高的優(yōu)勢，而且基層的抗?jié)B性能也會逐漸增加。但正由于水泥穩(wěn)定碎石基層的這些特性，導致基層使用中容易因荷載壓力或其他因素而開裂，一旦基層出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，將嚴重威脅公路的使用安全。因此，應加強對基層抗裂性及其施工工藝的研究。

1 工程概況

某公路工程為城市快速路，設(shè)計為一級公路標準，路線設(shè)計全長45.6km，公路主干道采用雙向六車道結(jié)構(gòu)，輔道采用雙向四車道結(jié)構(gòu)，設(shè)計行車速度分別為80km/h與40km/h。公路全線采用瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)，公路基層設(shè)計時考慮到工程完工后的巨大荷載量，為確?；鶎泳哂凶銐虻某休d能力，擬采取抗裂性基層碾壓混凝土結(jié)構(gòu)。

2 基層碾壓混凝土抗裂性能研究

2.1 抗壓強度與基層抗裂性關(guān)系

公路基層的抗壓強度越大，其抗裂性能就越好。因此，為充分反映基層的抗裂性能，有必要對基層碾壓混凝土抗壓強度進行研究。對基層抗壓強度而言，其強度大小主要與基層中玄武巖纖維有關(guān)。本次實驗共選取有12mm、18mm、26mm三種長度不同的纖維，每種長度的纖維設(shè)置摻量分別為0.1%、0.2%、0.3%的三組試件，然后對所有試件開展為期7d和28d的強度檢測試驗，將檢測結(jié)果與未摻加纖維的試驗組作為對照，最終明確抗壓強度與玄武石纖維的關(guān)系[1]。根據(jù)調(diào)查得知試驗時常用的試件可分為兩種形式：立方體試件和圓柱體試件。根據(jù)實驗以及相關(guān)規(guī)范要求，本次采用150mm×150mm×150mm的立方體試件，試驗結(jié)果見表1。

表1 抗壓強度試驗結(jié)果

由表1中的試驗數(shù)據(jù)可知，試件中纖維長度為12mm時，試件7d和28d的抗壓強度均會依據(jù)摻量的增加而減少，只有纖維摻量為0.1%時抗壓強度高于對照組，將7d和28d試件抗壓強度相比，28d的減少幅度較?。划斣嚰欣w維長度為18mm和26mm時，與對照試驗組相對比，其試件7d和28d的抗壓強度也會依據(jù)摻量的增加而減少，只有纖維摻量為0.1%時抗壓強度高于對照組，且28d的減少幅度較小。同時將不同纖維長度的試件相互對比，其抗壓強度也存在減小的趨勢，纖維長度為12mm時，其抗壓強度最高。綜上，當基層中玄武石纖維的摻量在0.1%時，且長度為12mm，其抗壓強度最強，基層的抗裂性能最好。

2.2 壓實度與抗裂性關(guān)系

基層的壓實度是保證公路整體質(zhì)量的重要指標，基層壓實度越大，碾壓混凝土混合料的密度就越大，混合料內(nèi)部的孔隙率越小，各類原材料之間的結(jié)合越緊密，此時基層碾壓混凝土的抗沖刷性能及強度就越強。因此，為充分反映基層的壓實度與其抗裂性能之間存在的關(guān)系，本次實驗采取推薦配合比，以及最大干密度為2.468g/cm3、含水率為4.452%的混凝土試件，將其壓實度控制在94%、96%、98%、100%，并對比試件28d的劈裂強度和抗折強度，最終判斷壓實度對基層抗裂性的影響，試驗結(jié)果如表2。

表2 壓實度試驗結(jié)果

由表2中的試驗數(shù)據(jù)可知，伴隨基層壓實度的增加，其28d的抗劈裂強度和抗折強度在逐漸提升，提升幅度在壓實度為96%～98%時最大，壓實度為94%～96%以及98%～100%時相對較小。經(jīng)過分析后得知，當壓實度在96%以下時，基層混合料之間不足以形成嵌擠效果，故提升幅度較小，當壓實度在98%以上時，混合料之間已充分嵌擠，甚至存在顆粒破碎的情況，故提升幅度減緩。而在壓實度為96%～98%的階段，混合料之間會充分嵌擠并趨于穩(wěn)定，故提升幅度最大。因此，要充分保證基層的抗裂性能，碾壓時應使混合料之間達到穩(wěn)定的嵌擠結(jié)構(gòu)，此時基層抗裂性能最佳[2]。

2.3 養(yǎng)護條件與抗裂性關(guān)系

基層施工完成經(jīng)一定時間的養(yǎng)護后，混合料之間可以更加充分地結(jié)合在一起，從而提升基層的性能。采用推薦配比研究養(yǎng)護條件對基層抗裂性的影響，實驗中共采用三種養(yǎng)護方式，分別為標準養(yǎng)護（溫度20℃±2℃，相對濕度在95%以上）、套袋灑水養(yǎng)護、自然養(yǎng)護，試驗結(jié)果如表3。

表3 養(yǎng)護試驗結(jié)果

由表3中的試驗數(shù)據(jù)可知，不同的養(yǎng)護條件下試件28d的抗劈裂強度及抗折強度存在較大差異，其中標準養(yǎng)護下試件的性能最優(yōu)，灑水養(yǎng)護次之，自然養(yǎng)護時間的性能最差。經(jīng)分析后得知，自然養(yǎng)護下基層混合料內(nèi)部的水化反應不充分，導致養(yǎng)護后基層性能下降。因此，要確保公路基層的抗裂性能，施工完成后建議采取標準養(yǎng)護的方式。

3 基層碾壓混凝土施工工藝

3.1 抗裂性基層混合料組成設(shè)計

（1）原材料選取：抗裂性基層混合料采用碎石、水泥、集料等原材料組成。碎石材料使用前需選取具有代表性的樣品進行試驗檢測；水泥材料應標明其初凝時間及終凝時間，水泥用量及集料的級配需通過實驗確定；各類原材料選取后利用《公路工程無機結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程》（JTG E51—2009）中的擊實試驗方法，確定基層混合料的最佳含水量及最大干密度[3]。

（2）配比組成：原材料及含水率、最大干密度確定后，在實驗室中制定基層碾壓混凝土試件，并對試件開展實驗。每組實驗設(shè)的試件數(shù)量不得少于3個，試件尺寸保持在100mm×100mm×400mm，試件制作后按照標準方法開展養(yǎng)護，養(yǎng)護時的溫度控制在20℃±2℃，養(yǎng)護周期為7d及90d。其中經(jīng)7d養(yǎng)護后可明確試件的干縮性及抗壓強度，經(jīng)90d養(yǎng)護后可明確試件的抗彎拉強度、抗彎拉模量以及溫縮性，經(jīng)試驗后最終確定性能最為優(yōu)異的試件，該試件的配比組成即為基層混合料的組成。

3.2 抗裂性混合料拌和

（1）本工程拌和廠宜選擇在地勢較高的位置，距離施工場地500～800m，拌和場地內(nèi)設(shè)置完善的排水設(shè)施，且保持拌和場地的承載力及平整度滿足拌和要求，必要時可采用標號在C15以上的混凝土對地面做硬化處理，硬化厚度宜不小于20cm，拌和場地處理后將各類原材料分類、合理安置于場地內(nèi)的庫房或存儲場地內(nèi)，場地應做好防雨、防潮措施[4]。

（2）開展基層混合料拌和前先安排人員調(diào)試拌和機械，并檢測原材料的級配、含水量及性能，經(jīng)調(diào)試檢測合格后依據(jù)組成比例，精確稱重使用的原材料，拌和時采用間歇式拌和的方式，按順序?qū)⒃牧弦来瓮斗胖涟韬驮O(shè)備中，并合理控制拌和時間及溫度。拌和當日溫度在30℃以上時，拌和設(shè)備內(nèi)水泥的溫度控制不得大于50℃。拌和當日溫度在15℃以下時，拌和設(shè)備內(nèi)水泥溫度不得低于10℃，拌和基層碾壓混凝土的時間不得低于15s，拌和后基層混合料保持均勻，嚴禁出現(xiàn)離析、花白料的問題。

3.3 混合料運輸

及時安排運輸車將其運送至施工場地進行攤鋪，向車廂裝載混合料時移動車輛分次裝載，裝料后使用帆布對混合料嚴密覆蓋，并及時將混合料運送至施工場地內(nèi)。每車混合料的運輸過程中保持勻速行駛，運送時間控制在30min內(nèi)。運輸至施工現(xiàn)場后安排檢測人員對碾壓混凝土的性能及含水率進行檢測，若滿足施工要求即可在專人指揮下開展卸料攤鋪作業(yè)[5]。

3.4 混合料攤鋪

（1）基層混合料正式攤鋪作業(yè)前，施工人員必須將下承層表面的垃圾、雜物、浮土等全部清理干凈，并在其表面灑水，保持下承層表面的濕潤狀態(tài)。前期準備工作完成后依據(jù)試驗段攤鋪的參數(shù)及要求開始基層攤鋪施工。本工程基層采用2臺機械呈梯形聯(lián)合攤鋪，機械前后保持5～10m的間距，每臺機械的攤鋪寬度保持在6.5m，相互搭接寬度保持在30～50cm。攤鋪過程中，兩臺機械需保持一致的攤鋪厚度、寬度、速度，前者攤鋪機作業(yè)時可采用鋼絲基準線控制其標高，后者攤鋪機可采用鋼絲基準線及滑橇控制其標高及橫坡[6]。

（2）攤鋪中整個施工現(xiàn)場應安排專人監(jiān)管，以避免因操作失誤或其他原因，導致滑動傳感器引起的攤鋪厚度發(fā)生變化，從而影響基層攤鋪的平整度。同時監(jiān)管人員還要對機械的運行狀態(tài)及參數(shù)實施檢測，確保機械可以正常工作，并保證攤鋪機的振動力可以達到8t以上。機械的送料器中混合料的高度保持在2/3以上，如存在出入可及時調(diào)整，以確保基層攤鋪質(zhì)量。此外，攤鋪時每攤鋪3～6m均要檢測基層的標高與橫坡，如與標準要求存在出入，也要立即進行調(diào)整，如檢測合格則繼續(xù)攤鋪。

3.5 混合料壓實

（1）攤鋪檢測合格后立即組織碾壓機械展開壓實工作。公路四車道基層碾壓時，每半幅路面至少安排4臺重型壓路機；公路六車道碾壓時，每半幅路面至少安排5臺重型壓路機。所有的機械均安排專人操作，機械施工前檢查其性能，以確保碾壓質(zhì)量。

（2）基層碾壓中主要采用鋼輪壓路機及膠輪壓路機。其中采用鋼輪壓路機碾壓中，先利用雙鋼輪壓路機穩(wěn)壓2～3遍，然后利用激振力在35t以上的輪胎壓路機碾壓密實，最后采用雙鋼輪壓路機靜壓1～2遍，以消除基層表面輪胎印記并保持基層平整[7]；采用膠輪壓路機碾壓時先利用25t以上的重膠輪壓路機穩(wěn)壓1～2遍，再利用振動壓路機將基層振壓密實，最后采用雙鋼輪壓路機靜壓1～2遍收面?；鶎诱麄€碾壓過程中機械的相關(guān)參數(shù)宜與試驗段保持一致，經(jīng)碾壓后機械不得停放于已完工路段。除此之外，還應及時進行養(yǎng)護作業(yè)。

3.6 抗裂性基層養(yǎng)生與切縫

（1）本次養(yǎng)護采取土工布養(yǎng)護、灑水養(yǎng)護等多種方法相結(jié)合的養(yǎng)護形式，以確保工程的養(yǎng)護效果。開展養(yǎng)護作業(yè)時整個施工段需保持封閉，嚴禁車輛及行人通過。待基層碾壓后，先利用土工布將其表面全部覆蓋，經(jīng)覆蓋后土工布之間保持密封不得存在縫隙，然后根據(jù)工程場地的具體環(huán)境、氣候，定期組織灑水養(yǎng)護，時刻保持基層的濕潤狀態(tài)，且確保基層表面的溫度，基層養(yǎng)護結(jié)束后將土工布揭開，此時需在1～2d內(nèi)完成上面結(jié)構(gòu)層作業(yè)[8]。

（2）在基層養(yǎng)護工作外，待碾壓混凝土基層壓實之后，要對基層進行預切縫，具體切縫時間需根據(jù)工程所在地的具體環(huán)境進行確定，一般在養(yǎng)護后的3～5d內(nèi)，基層切縫時，每道切縫的間距保持在8～15m，切縫的深度約為基層厚度的1/2～1/3，縫隙的寬度約為5mm，切縫的目的是避免基層因溫度變化而出現(xiàn)大量的收縮裂縫，從而確?；鶎拥目沽研阅埽鶎诱麄€切縫工作結(jié)束后要將縫隙清理干凈，并利用熱瀝青灌縫處理。

4 結(jié)語

經(jīng)過上述對基層碾壓混凝土抗裂性及施工工藝的研究得知，在水泥穩(wěn)定碎石基層施工中，其抗裂性與材料組成、壓實度、養(yǎng)生的各方面均存在關(guān)系。為有效保證公路基層的抗裂性能，施工單位可以通過調(diào)整基層混合料的組成結(jié)構(gòu)，如增加或減少水泥、集料的用量，或摻加外加劑等方式，來改善基層混合料的抗裂性能。同時應進一步提高抗裂性水泥穩(wěn)定碎石基層施工工藝的研究，為公路整體質(zhì)量提供有力保障。