葉榮 YE Rong

（中鐵上海工程局集團(tuán)第一工程有限公司，蕪湖 241000）

0 引言

半剛性基層在我國(guó)高速公路早期因具有很高的整體性得到廣泛應(yīng)用，而然，近些年隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展交通運(yùn)輸業(yè)也得了到極大發(fā)展，交通流量的逐年增大造成了大型貨車超載現(xiàn)象頻發(fā)，由于貨車超載對(duì)這種半剛性基材道路傷害性極大，其缺點(diǎn)逐漸被暴露出來(lái)。半剛性基材在整個(gè)服役期間受到外來(lái)載荷的影響非常明顯，主要是因?yàn)榘雱傂曰鶎硬捎脴?biāo)準(zhǔn)軸載換算載荷為12～15 次方，與柔性基材的4 次方相比高了非常多，因此極易因?yàn)檩d荷過(guò)大產(chǎn)生裂縫，如圖1。新型抗裂嵌擠型水泥穩(wěn)定碎石基層施工技術(shù)所選用的混合料整體結(jié)構(gòu)密實(shí)，可有效提高基層材料的收縮性以及力學(xué)強(qiáng)度，再通過(guò)優(yōu)化碎石集料的集配范圍、振動(dòng)成型參數(shù)等方法可以有效降低裂縫產(chǎn)生及強(qiáng)度增加，而且還不會(huì)大幅增加施工成本，因此，新技術(shù)被廣泛應(yīng)用。

圖1 道路常見(jiàn)裂縫病害

1 原材料質(zhì)量要求

1.1 水泥

①水泥的選用應(yīng)符合JTG E30 與GB/T 1346 標(biāo)準(zhǔn)下價(jià)格盡量便宜的硅酸鹽、礦渣硅酸鹽、火山灰質(zhì)硅酸鹽等水泥。初凝時(shí)間≥4 小時(shí)，終凝時(shí)間≥6 小時(shí)優(yōu)先采用標(biāo)號(hào)為42.5 及以上緩凝水泥，嚴(yán)禁使用受潮變質(zhì)及快硬、早強(qiáng)水泥。

②散裝水泥的使用，要求必須達(dá)到入罐安定性合格指標(biāo)，以及水泥的存儲(chǔ)溫度要＜50℃，如果溫度過(guò)高就必須要采取必要的降溫措施。

③如需在水泥穩(wěn)定碎石混合料中加入早強(qiáng)或者是緩凝劑（必須要符合JTG/T F30 規(guī)定）的時(shí)候，必須要對(duì)混合材料進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，確定試驗(yàn)合格才能使用。

1.2 粗集料

①應(yīng)表面粗糙、干燥、潔凈，無(wú)雜質(zhì)，無(wú)風(fēng)化。

②表1 為粗集料的具體技術(shù)要求。

表1 粗集料技術(shù)要求

③碎石加工工藝應(yīng)選用適用于工程需求的反擊破碎加工工藝，以確保破碎后的碎石公稱最大粒徑小于原石粒徑的三分之一。

④在碎石加工過(guò)程中，篩網(wǎng)的作用至關(guān)重要。為了確保加工效果，需要根據(jù)篩網(wǎng)的傾斜角度選擇合適的篩孔尺寸。碎石粒徑與篩孔的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表2 所示。

表2 粒徑尺寸與篩孔尺寸對(duì)應(yīng)表

1.3 細(xì)集料

細(xì)集料是高速公路路面基層的重要組成部分，主要包括天然砂、機(jī)制砂和石屑等材料。這些材料必須滿足表面干燥、清潔、無(wú)雜質(zhì)和無(wú)風(fēng)化的要求，同時(shí)還需要具備合適的顆粒級(jí)配。

2 配合比設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)計(jì)文件及規(guī)范要求，同時(shí)，結(jié)合前期委托第三方進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)驗(yàn)證參考，現(xiàn)進(jìn)行此次改擴(kuò)建工程水泥穩(wěn)定碎石基層生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)流程如圖2 所示。

圖2 抗裂嵌擠型水泥穩(wěn)定碎石混合料配合比設(shè)計(jì)流程

2.1 設(shè)計(jì)過(guò)程

2.1.1 原材料

本次試驗(yàn)所用的水泥為P.C42.5 硅酸鹽水泥，依據(jù)要求進(jìn)行了水泥的指標(biāo)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 水泥試驗(yàn)結(jié)果表

2.1.2 各種礦料篩分

本次配合比設(shè)計(jì)所用集料進(jìn)行篩分結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 集料篩分試驗(yàn)結(jié)果

2.1.3 水泥穩(wěn)定碎石混合料級(jí)配要求

參考設(shè)計(jì)文件水泥穩(wěn)定碎石基層成型設(shè)計(jì)要求，確定水泥穩(wěn)定碎石混合料級(jí)配范圍見(jiàn)表5。

表5 水泥穩(wěn)定碎石基層級(jí)配范圍要求

2.1.4 級(jí)配設(shè)計(jì)

根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)使用的碎石，再通過(guò)計(jì)算顆粒組成來(lái)確定各種碎石的組成比例。表6 為級(jí)配的礦料比例明細(xì)，圖3 為級(jí)配曲線圖。

表6 水泥穩(wěn)定碎石底基層混合料級(jí)配設(shè)計(jì)結(jié)果

圖3 合成級(jí)配曲線

2.2 最佳配合比

根據(jù)所使用的集料和水泥等原材料，進(jìn)行了水泥穩(wěn)定碎石基層混合料的室內(nèi)配合比設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，基層的水泥劑量為4.5%時(shí)，其強(qiáng)度性能表現(xiàn)最好。因此，本次配合比設(shè)計(jì)的結(jié)果可用于水泥穩(wěn)定碎石基層的生產(chǎn)施工。改擴(kuò)建工程水泥穩(wěn)定碎石基層配合比設(shè)計(jì)結(jié)果詳見(jiàn)表7。

表7 水泥穩(wěn)定碎石配合比設(shè)計(jì)結(jié)果

3 施工工藝

抗裂嵌擠型水泥穩(wěn)定碎石路面基層施工工序流程如圖4 所示。

圖4 抗裂嵌擠型水泥穩(wěn)定碎石路面基層施工工序流程圖

3.1 準(zhǔn)備階段

施工前對(duì)高速公路底基層的浮土及積水進(jìn)行清理，清理后可有效提高粘結(jié)層的粘結(jié)效果，之后需要對(duì)作業(yè)面采取灑水濕潤(rùn)處理。浦灘施工前要對(duì)作業(yè)范圍進(jìn)行測(cè)量放線操作，同時(shí)對(duì)底基層進(jìn)行灑水濕潤(rùn)作業(yè)以防止混合料中的水分遷移造成強(qiáng)度下降。

3.2 混合料拌和及攤鋪

拌合前需要檢測(cè)集料含水量，防止集料水分高影響最佳含水率，如過(guò)高則需要烘干處理或計(jì)算外加集料與水的總和，調(diào)配為最佳含水率。

攤鋪試驗(yàn)段擬定經(jīng)驗(yàn)松鋪系數(shù)1.25，采用瀝青鋪攤機(jī)對(duì)混合集料進(jìn)行攤鋪?zhàn)鳂I(yè)，攤鋪中注意基層厚度及路拱橫坡度等性能指標(biāo)（見(jiàn)圖5）。

圖5 抗裂嵌擠型水泥穩(wěn)定碎石基層混合料的攤鋪

3.3 混合料的碾壓

抗裂水穩(wěn)碎石料與傳統(tǒng)水穩(wěn)碎石料相比對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工工藝要求更高，在攤鋪過(guò)程中，需要增強(qiáng)施工壓實(shí)的工藝參數(shù)，確?？沽亚稊D型水泥穩(wěn)定碎石集料的壓實(shí)度，碾壓過(guò)程如圖6 所示。

圖6 抗裂水穩(wěn)基層的碾壓

3.4 橫縫設(shè)置

在施工過(guò)程中如遇故障而中斷鋪筑或者是當(dāng)天未鋪筑完成而收工后第二天仍需開(kāi)工的情況，需要設(shè)置橫縫。設(shè)置橫縫時(shí)需要將橫縫與車道中心線垂直。

3.5 養(yǎng)生及交通管制

公路碾壓完后需要進(jìn)行養(yǎng)生操作，以確保路基強(qiáng)度的形成。針對(duì)當(dāng)?shù)貢円箿夭钶^大、蒸發(fā)量大等氣候特點(diǎn)，在鋪筑過(guò)程中對(duì)基層進(jìn)行覆蓋可有效保水保溫，為基層強(qiáng)度形成提供保障。在養(yǎng)生期間，對(duì)路基進(jìn)行灑水作業(yè)的車輛不能直接在鋪筑路面行駛，需在提前設(shè)置好的施工便道上行駛，以免車輛過(guò)重對(duì)路面基層造成壓裂損壞。

4 效益分析

抗裂嵌擠型水泥穩(wěn)定碎石混合料的干縮系數(shù)相比普通型水泥穩(wěn)定碎石降低了約20%，大幅提升了抗裂性能。抗裂嵌擠型水泥穩(wěn)定碎石混合料的溫縮系數(shù)比普通型水泥穩(wěn)定碎石降低了約10%左右，其抵抗溫度收縮的性能也得到了非常明顯的提高。通過(guò)應(yīng)用該技術(shù)，路面的早期損壞將大幅減少，養(yǎng)護(hù)管理部門的修補(bǔ)維護(hù)壓力也將得到極大降低。這將大幅減少工作量、養(yǎng)護(hù)費(fèi)用和交通中斷次數(shù)等，因此，該技術(shù)具有顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)束語(yǔ)

相較于常規(guī)級(jí)配水穩(wěn)，抗裂嵌擠型骨架密實(shí)級(jí)配水穩(wěn)展現(xiàn)出更優(yōu)越的抗裂性能。然而，由于抗裂嵌擠型級(jí)配混合料含有大量的粗集料，存在混合料離析的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，施工現(xiàn)場(chǎng)的變異性是不可避免的，因此需要引起足夠的重視。為了確保水泥穩(wěn)定碎石的施工質(zhì)量，必須對(duì)工程材料、配合比設(shè)計(jì)以及施工管理等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格把控。