許 燚

（貴州城市職業(yè)學(xué)院城建學(xué)院，貴州 貴陽 550025）

0 引言

在公路瀝青路面工程建設(shè)中，使用的水泥有增多的傾向，使得基層的強(qiáng)度較高，從而引起了較為嚴(yán)重的收縮裂縫。在面層鋪設(shè)后，由于溫度變化、濕度差異等多種因素的共同作用導(dǎo)致基層裂紋向?yàn)r青面層傳播，產(chǎn)生了嚴(yán)重的反射裂紋，從而限制了公路的服役能力與服役年限，因此對(duì)其配合比的設(shè)計(jì)提出了更高的要求。通過試驗(yàn)和理論計(jì)算，明確了水泥石混合料的力學(xué)性能，并探討了水泥石混合料在公路使用中的作用。

1 公路瀝青路面水泥原料與水泥石的強(qiáng)韌化機(jī)理

1.1 水泥穩(wěn)定碎石強(qiáng)度形成原理

水泥石的力學(xué)性能取決于其本身的性能，受水泥石嵌擠和硬化的影響。水泥與骨料以特定的比例在最佳的水分含量下進(jìn)行密實(shí)堆積而成的混合料被稱作水泥穩(wěn)定碎石。這種混合料是由特定的粒子按尺寸進(jìn)行排列，以小粒子填充大粒子的空間原理制成的。在受到外力的時(shí)候，這些粒子可以很好地嵌擠在一起，同時(shí)這些粒子之間的嵌擠和摩擦產(chǎn)生了內(nèi)摩阻力，從而使得水泥穩(wěn)定碎石具備了某種程度的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。水泥中的礦物與水在水中會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的水合水解，在此過程中又會(huì)產(chǎn)生其他的水合物。這些水合物在形成之后，有些會(huì)變得堅(jiān)硬，從而成為混凝土的主干，有些會(huì)與混凝土中的其他礦物產(chǎn)生碳酸化，使混凝土變得更加堅(jiān)固。作為一種半剛性材料，水泥穩(wěn)定碎石擁有優(yōu)良的機(jī)械性能、整體性、穩(wěn)定性、抗凍性和耐用性，與二灰碎石相比，它更適合于高級(jí)公路對(duì)基層的需求[1]。

1.2 水泥穩(wěn)定碎石的原材料

水泥穩(wěn)定碎石基層的建設(shè)中最重要的是水泥的選擇。根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，可以使用一般硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥和火山巖硅酸鹽水泥。需要特別注意的是：對(duì)于初、終凝時(shí)間，水泥必須在3 h 和6 h 后仍保持其性能，不得使用早強(qiáng)或快硬類型的水泥；碎石塊的最大顆粒尺寸不能大于31.5 mm，而集料的破碎系數(shù)不能大于30%；平石和中、細(xì)石的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均不能大于15%，并且不能夾雜松散的碎片和其他雜質(zhì)。膠凝材料一般用于填補(bǔ)砂礫空間，常用的膠凝材料是用來提高砂礫空間的膠凝材料。水固石塊不需要特殊的水源，只需要自來水就可以了[2]。水泥穩(wěn)定碎石可以確保其強(qiáng)度，而且隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，其板結(jié)作用將更加明顯，同時(shí)還可以保證抗?jié)B度、水穩(wěn)性、抗凍性等多項(xiàng)綜合指標(biāo)。試驗(yàn)證明，采用該技術(shù)可確保瀝青混合料在公路中的安全運(yùn)行，在下雨時(shí)不會(huì)出現(xiàn)淤泥現(xiàn)象，從而確保其使用效果。

2 水泥穩(wěn)定碎石配合比設(shè)計(jì)分析

通過選取優(yōu)良的骨料等級(jí)、合適的水灰比以及骨料和粘結(jié)料在拌合物中的合適含量，可以使拌合物得到較好的路面性能。采用最大干密度的膠凝材料（粉煤灰）來填補(bǔ)骨料（碎石）之間的間隙，以增加其最大干密度，進(jìn)而改善其機(jī)械性能，提升其各項(xiàng)路用性能。只有將不同顆粒級(jí)配的骨料混合使用，才可獲得高密度和高摩擦系數(shù)[3]。在具體的工程過程中，要對(duì)碎石進(jìn)行級(jí)配設(shè)計(jì)，并對(duì)其級(jí)配進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其盡可能達(dá)到設(shè)計(jì)級(jí)配的要求，同時(shí)水泥穩(wěn)定碎石的混合料顆粒組成應(yīng)與表1中的規(guī)定一致。

表1 水泥穩(wěn)定碎石混合料的顆粒組成Tab.1 Particle composition of cement stabilizes crushed stone mixture

在確定了初始配合比之后，應(yīng)綜合考慮混凝土的抗拉性、耐久性、剛度、抗裂性和抗疲勞性等各項(xiàng)路用特性，以獲得最佳的水泥、骨料等摻量比例，進(jìn)而獲得最佳的配合比。根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)的規(guī)定，并利用重錘的方法，對(duì)實(shí)驗(yàn)室中的試樣進(jìn)行了合理的配制，使其干密度和濕度達(dá)到最大值。根據(jù)JTGE 51—2009《公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》，采用的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)如下：養(yǎng)護(hù)溫度為（20±2）℃，養(yǎng)護(hù)相對(duì)濕度為90%，養(yǎng)護(hù)結(jié)束日浸泡24 h。按照所規(guī)定的最大干密度及最優(yōu)含水率，對(duì)所規(guī)定的壓實(shí)度進(jìn)行了配制，并在規(guī)定的溫度下進(jìn)行了6 d的固化，浸泡1 d 后取出，進(jìn)行了無側(cè)限抗壓強(qiáng)度測(cè)試。水泥漿石料在7 d 內(nèi)的無限抗壓強(qiáng)度應(yīng)在3.5～4.0 MPa之間。

3 市政道路水泥穩(wěn)定碎石施工技術(shù)

3.1 配合比組成設(shè)計(jì)

據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)表明，在建筑工程中，混合料中水泥的用量應(yīng)在3.5%～6.0%之間，若水泥的用量過少，將會(huì)造成混合料不均勻，強(qiáng)度無法達(dá)到規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)；若水泥的用量過多，則導(dǎo)致成本上升，而且混合料的收縮系數(shù)也會(huì)上升，進(jìn)而產(chǎn)生裂紋，還會(huì)導(dǎo)致基層的強(qiáng)度和剛度過高，與瀝青面層的強(qiáng)度相差甚遠(yuǎn)，不利于面層結(jié)構(gòu)的建設(shè)，因此在建設(shè)時(shí)必須嚴(yán)格控制水泥的用量。在城市公路建設(shè)中，水含量對(duì)水泥穩(wěn)定石料的品質(zhì)也有很大的影響，因?yàn)樗趬簩?shí)過程中具有某種潤(rùn)滑性，所以在壓實(shí)過程中，需要對(duì)水含量進(jìn)行嚴(yán)格的控制。從市政項(xiàng)目的實(shí)踐中可以看出，施工中若水含量未達(dá)到最佳水含量的2%，則路面基層的表層疏松，則在進(jìn)行碾壓的時(shí)候，極易產(chǎn)生剝落，混合料難以形成，且不能達(dá)到設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)[4]。若水含量高于最佳水含量的2%，則在碾碎時(shí)會(huì)產(chǎn)生顯著的車輪痕跡，甚至還會(huì)產(chǎn)生部分發(fā)條和成形后的干燥收縮裂紋。

3.2 混合料的運(yùn)輸

在市政道路水泥穩(wěn)定碎石施工中，混合料的運(yùn)輸是至關(guān)重要的一環(huán)。若運(yùn)輸時(shí)間大于30 min，且溫度低于10 ℃，為確保混合料不被污染[5]，則應(yīng)使用篷布進(jìn)行覆蓋。在進(jìn)行連續(xù)攤鋪的時(shí)候，必須將運(yùn)輸車安放在離攤鋪機(jī)較近的地方，才能避免攤鋪機(jī)受到碰撞；在下落過程中，必須將運(yùn)輸車掛到空擋，并將其推向前方。另外，那些離析性或結(jié)塊的材料不能用于城市公路建設(shè)[6]。

3.3 混合料的路面攤鋪

在進(jìn)行路面攤鋪前，必須對(duì)底層進(jìn)行仔細(xì)地檢測(cè)，對(duì)于被被污染、不合格的路面要進(jìn)行治理，之后才能攤鋪，同時(shí)也要對(duì)每輛車的瀝青混合料進(jìn)行檢測(cè)。在檢驗(yàn)時(shí)若發(fā)現(xiàn)不合格的物料應(yīng)立即予以淘汰。因?yàn)榘韬狭弦挥鲇昙此?，因此在下雨或有水時(shí)不宜對(duì)瀝青路面進(jìn)行攤鋪。在下雨的時(shí)候，必須使用浮動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)梁攤鋪機(jī)來攤鋪中間面層和表層，同時(shí)在具體的作業(yè)過程中，要盡可能地防止料斗兩邊的混合料出現(xiàn)積聚現(xiàn)象，并進(jìn)行及時(shí)的清理，也可以使用手動(dòng)鋪設(shè)的方法來進(jìn)行瀝青路面清理。

3.4 混合料的路面壓實(shí)

首先要對(duì)鋪裝進(jìn)行碾壓，提前對(duì)鋪裝進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)有不平之處要立即采取手動(dòng)修正。其次就是路面碾壓施工，選用5 臺(tái)雙鋼輪壓路機(jī)與1 臺(tái)膠輪壓路機(jī)，采用動(dòng)靜碾壓組合方式進(jìn)行碾壓作業(yè)，可保證壓實(shí)效果。初壓時(shí)碾壓溫度必須介于130～140 ℃之間。復(fù)壓使用震動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行3～4 次復(fù)壓，再使用輪胎壓路機(jī)進(jìn)行4～6 次復(fù)壓，確保壓實(shí)度滿足規(guī)定的要求。最后是最終的壓實(shí)，即在重壓完成后再用壓路機(jī)將公路壓實(shí)，直至車輪印完全消失。在進(jìn)行碾壓時(shí)，若接頭的瀝青溫度不符合碾壓溫度的規(guī)定，則可利用加熱器來提高瀝青的溫度，使其達(dá)到碾壓的標(biāo)準(zhǔn)，即可將瀝青碾壓至無裂縫為止。

4 結(jié)語

大量的工程實(shí)例表明，要使瀝青混合料達(dá)到較高的強(qiáng)度、較好的抗裂效果，就需要對(duì)瀝青混合料進(jìn)行科學(xué)的配制，以確保瀝青混合料的質(zhì)量。注重地基，強(qiáng)化施工管理，改進(jìn)施工工藝，提升工程建設(shè)的水準(zhǔn)，同時(shí)要保證好的材料、好的配置、好的技術(shù)和好的組織，才能達(dá)到良好的路面性能。