低劑量復合水穩在城市道路基層中的應用

李秀顯

當前城市道路普遍使用的是水泥穩定碎石基層,這是一種目前國內常見的半剛性基層,水泥摻量一般在5%左右,7 d的無側限抗壓強度可達5 MPa,較其他路基材料高,抗滲性和抗凍性較好。但是,由于水泥穩定混合料固有的干縮性和溫縮性,裂縫無法避免,而裂縫一旦形成,必然降低使用壽命。

近年來,水泥穩定碎石基層裂縫問題日益突顯,人們開始嘗試

用多種方法減少水泥穩定碎石基層裂縫,其中主要有以下兩方面:1)降低水泥劑量,從降低水泥穩定基層的模量著手;2)采用柔性基層。滄州市市政工程公司近幾年在這方面做了大量的研究。2009年,在室內試驗的基礎上,在城市道路緯三東路道路基層采用了低水泥劑量并摻加RAP料的低劑量復合水穩的試應用,效果良好。

1 工程概況

緯三東路為滄州市東西方向主干路,全長快車道寬24 m,全長702 m,路面結構采用兩步30 cm灰土+18 cm水泥穩定基層+下封層+6 cm中粒式+4 cm細粒式瀝青混凝土面層,水泥穩定基層設計強度1.5 MPa～2.5 MPa。

2 原材料

2.1 RAP料

RAP料(Reclaimed Asphalt Pavement):本工程所用的RAP料是由銑刨機對舊瀝青路面進行銑刨后回收的混合料。回收后同一類的RAP料堆進行充分混合,在使用前進行破碎、篩分處理,并將破碎篩分后的RAP料分類存放以減小材料的變異性。

2.2 水泥

水泥:滄州“神獅”牌水泥,在緯三東路道路工程中的水穩基層中選擇了“神獅”牌P.S32.5硅酸鹽水泥。

2.3 集料

在緯三東路道路工程中,水泥穩定集料采用的是20%新集料和80%RAP料混合的復合集料。新集料規格為10 mm～30 mm,RAP料為通過銑刨機回收的舊瀝青路面銑刨料,其篩分試驗結果如表1所示。

表1 篩分試驗結果

3 配合比設計

在施工前首先進行了水泥穩定碎石組成設計,按照3.0%,4.0%,5.0%三個水泥劑量進行了標準擊實試驗和無側限抗壓強度試驗。試驗結果見表2。

表2 重型擊實和無側限試驗結果

試驗結果:三個不同水泥劑量的無側限抗壓強度能夠達到設計要求。綜合考慮溫縮裂縫和經濟因素,最終確定配合比為水泥∶碎石=3.0∶100,最佳含水量為6.0%,最佳干密度為2.30 g/cm3。

4 生產過程控制

4.1 混合料的含水量

含水量的大小直接影響到水穩基層壓實度的保證和裂縫的產生。含水量偏小,基層表面容易松散、離析,難以壓實;含水量偏大,碾壓易粘輪,表面翻漿,而且基層成型后水分散失越多,越容易出現干縮裂縫。考慮到混合料在運輸過程中有水分散失,在運輸車輛上加設了土工布進行覆蓋。另外,緯三東路道路工程是春季施工,大風天氣居多,水分蒸發很快,因此施工過程中含水量控制在比最佳含水量大1%左右,即生產含水量為7.0%。同時,施工現場設專人實時觀察檢測混合料的含水量,當現場的含水量出現異常時,及時通知拌合廠調整含水量。

4.2 混合料拌和

由于摻加水泥劑量小,拌和時必須保證水泥連續均勻摻加,拌和必須要充分、均勻、穩定。拌合時間不足、拌和不均勻,易出現粗細料集中、離析等現象。在緯三東路道路工程中,采用的是廠拌法,拌合設備能夠準確的控制各種材料的用量。另外,拌合現場設有專人隨時檢測水泥用量、含水量和各種集料的配比,保證了水穩混合料的質量。

5 施工過程控制

5.1 混合料攤鋪與壓實

混合料到場后要做到及時攤鋪、及時碾壓,盡量縮短從加水拌和到碾壓終了的時間,在施工時可盡量采用多臺攤鋪機平行作業,同時要準備充足的壓實設備,這樣既能加快施工進程,又可以減少混合料的離析。根據以上措施要求,在緯三東路道路工程水穩施工中,混合料到場后,由ABG-423和中國鎮江兩臺攤鋪機一前一后聯合攤鋪,碾壓組合為一臺PT-240R膠輪壓路機+一臺YZ26E單鋼輪振動壓路機+兩臺26 t三輪壓路機,碾壓遍數及順序為:先由膠輪壓路機碾壓2遍,然后單鋼輪振動壓路機振壓4遍,最后由兩臺三輪壓路機聯合靜壓4遍,現場跟蹤檢測壓實度、水泥劑量,出現異常馬上進行處理,通過對該工程的跟蹤觀察,得出水泥穩定復合集料如下結論:施工過程與常規水泥穩定碎石相同,因為摻加了舊瀝青路面銑刨料,混合料比常見的水泥穩定碎石顏色偏黑,其他外觀與常規水泥穩定碎石無差別。

5.2 基層養生

碾壓完畢后噴灑透層油、灑水養生,養生期不能少于7 d,養生期內保持表面濕潤。在鋪筑瀝青面層之前盡量封閉交通,以減少車輛荷載的影響,并盡快鋪筑面層。在鋪筑面層前要對水穩基層徹底清掃,并進行下封層施工,加強基層與面層之間的結合。

5.3 指標檢測

施工過程中,取拌合現場和施工現場的混合料檢測,水泥劑量均為 3.1%,含水量5.8%,現場檢測壓實度為98%。24 h后,檢測水穩基層外觀質量良好,無脫粒、松散的現象,7 d后進行鉆芯檢測,共鉆取兩個芯樣,芯樣均完整,上表面平整,下表面稍有凹凸,切割面有輕微掉渣現象,對芯樣進行室內修整后檢測無側限抗壓強度分別為2.0 MPa和1.76 MPa,滿足1.5 MPa～2.5 MPa要求。

6 結語

緯三東路道路工程竣工通車將近一年,目前能夠目測到的由于水穩基層裂縫反射到面層的橫向貫通裂縫不超過10條。從使用結果來看,低水泥劑量復合水穩的應用效果非常好。

降低水泥用量并用柔性材料RAP料代替部分新集料,有效地降低了水穩基層的模量,大大減少了產生裂縫的可能性,進而減少瀝青面層的反射裂縫。同時,節約了水泥和新集料,提高舊料的利用率,降低了生產成本,還有效地保護了環境,與當前倡導的綠色施工和可持續發展相協調,值得推廣使用。