骨架密實型抗裂水穩(wěn)基層施工技術(shù)應(yīng)用

武 國 良

(山西機(jī)械化建設(shè)集團(tuán)有限公司,山西 太原 030000)

早期水穩(wěn)基層頻繁出現(xiàn)水損害和裂縫等病害，是由于半剛性基層具有結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，抗變形能力較弱的特點，主要是由水穩(wěn)基層在溫、濕度變化時產(chǎn)生收縮而導(dǎo)致的。引起瀝青面層出現(xiàn)的反射裂縫，因此，骨架密實型抗裂水穩(wěn)基層施工技術(shù)應(yīng)運而生。2016年河南省鄧州至豫鄂省界段高速公路路面工程施工成功地使用了骨架密實型技術(shù)，并且取得很好的效果。

1 水泥穩(wěn)定碎石的材料特性及裂縫成因

1.1 裂縫成因

1)為達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度及保證路面芯樣完整，水泥劑量高達(dá)5%～6%，致使水泥穩(wěn)定碎石基層在面層鋪筑前出現(xiàn)大量收縮裂縫；

2)為確保基層表面均勻，配合比設(shè)計懸浮密實型級配，細(xì)集料偏多，施工含水量偏大，施工后的水泥碎石基層表面鏡面現(xiàn)象嚴(yán)重；

3)由于壓實設(shè)備壓實較好，施工工藝控制不嚴(yán)格也能達(dá)到規(guī)定的壓實度。正是由于壓實度容易達(dá)到，所以基層的壓實反而被忽視；

4)無法解釋現(xiàn)場芯樣無側(cè)限抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于室內(nèi)靜壓法成型試件強(qiáng)度。

1.2 骨架密實型混合料特點

1)混合料的級配為骨架結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度高；2)水泥配比低，采用普通硅酸鹽緩凝水泥；3)最大干密度和最佳含水量的選擇采用振動成型試驗；4)無側(cè)向抗壓強(qiáng)度成型采用振動試驗；5)施工工藝簡單、強(qiáng)調(diào)基層壓實;6)混合料的離析控制是關(guān)鍵。

2 原材料的要求

各種材料技術(shù)指標(biāo)必須滿足經(jīng)過監(jiān)理(檢測)工程師批復(fù)后，方可采購、進(jìn)場、使用。施工過程中，嚴(yán)禁隨意改變材料的來源，且料源不同的材料不得混用。

2.1 水泥

1)應(yīng)采用普通硅酸鹽水泥，初凝時間應(yīng)大于4 h，終凝時間在6 h以上,且不得超過10 h。

2)不同廠家不同型號水泥，應(yīng)清倉再灌，分罐存放。

2.2 粗集料

1)生產(chǎn)碎石過程中二次破碎采用圓錐式或反擊破碎機(jī)，禁止采用鱷式破碎機(jī)，以確保集料顆粒形狀。

2)碎石最大粒徑不大于37.5 mm，并按粒徑1號料19 mm～37.5 mm、2號料9.5 mm～19 mm、3號料4.75 mm～9.5 mm三種規(guī)格備料，且必須設(shè)計要求。碎石生產(chǎn)過程中采用振動篩安裝角度為25°。

3)細(xì)集料采用采石場破碎石料時通過4.75 mm的篩下部分。

3 配合比設(shè)計

1)重點解決：滿足強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)前提下，降低水泥劑量，提高抗裂性能，影響抗裂性關(guān)鍵因素是水泥劑量，水泥劑量愈大，強(qiáng)度越高、抗裂性能越差。

a.試驗方法——垂直振動壓實儀。

如何確定最大干密度，使得與當(dāng)前施工設(shè)備相適應(yīng)——密實度問題。

如何制備試件，確保試件物理力學(xué)性能與實際相符，影響水泥劑量是否滿足強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)的判斷。

b.礦料級配問題——強(qiáng)度與抗裂性能。

c.強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)問題——水泥配比。

d.最大干密度和最佳含水量采用振動擊實試驗確定。

采用振動成型試件方法制備h15 cm×φ15 cm圓柱體試件。

2)根據(jù)工地實際使用集料的篩分結(jié)果，確定各規(guī)格集料組成比例，合成集料級配應(yīng)符合規(guī)定。

3)按五種水泥劑量試配水泥穩(wěn)定碎石。水泥∶礦料建議如下：2.5∶100，3.0∶100，3.5∶100，4.0∶100，4.5∶100。

4)試驗室配合比需要設(shè)置試驗段進(jìn)行驗證，試驗段設(shè)置長度不小于200 m。根據(jù)現(xiàn)場攤鋪、現(xiàn)場壓實以及現(xiàn)場取芯情況，確定標(biāo)準(zhǔn)密度和礦料級配。

5)根據(jù)施工中原材料含水量變化和施工因素變化，生產(chǎn)配合比采用的水泥劑量可增加0%～0.3%。

6)攤鋪開盤前，必須進(jìn)行原材料級配檢測和天然含水量測定，檢驗砂石級配穩(wěn)定性。并根據(jù)施工溫度和運距等變化，確定拌合含水量，保證碾壓時含水量接近于最佳含水量且波動最小。

4 混合料拌合與運輸

1)主機(jī)采用低位雙臥軸無襯板連續(xù)式攪拌機(jī)。2)進(jìn)料斗不少于5個，料斗間加設(shè)高度不小于50 cm的隔板或者足夠強(qiáng)度的鋼板以防串料；上口必須安裝鋼筋篩網(wǎng)，篩除超粒徑的礦料和雜物。3)拌和機(jī)出料必須配備帶活門漏斗的料倉，由漏斗出料直接裝車運輸。料斗內(nèi)應(yīng)加設(shè)高度不低于50 cm十字型分料板，以減少粗細(xì)集料離析。4)每天開工前，檢驗運輸車輛完好情況，裝料前應(yīng)將車廂清洗干凈；運輸車輛數(shù)量一定要滿足拌合出料與攤鋪需要，并要有富余。5)裝車時，運輸車輛應(yīng)前后移動，按“品”字形分多次裝料，以減少粗細(xì)集料離析。6) 應(yīng)盡快將拌成的混合料運到鋪筑現(xiàn)場，運輸車上的混合料須采用帆布嚴(yán)密覆蓋，以減少水分損失。如運輸車輛中途出現(xiàn)故障，車內(nèi)水泥穩(wěn)定混合料不能在初凝時間內(nèi)運到工地攤鋪現(xiàn)場壓實，必須予以廢棄。

5 混合料攤鋪

1)為防止混合料離析，應(yīng)將攤鋪機(jī)的螺旋分料器安裝在中低位；

2)螺旋分料器與前擋板刮板和熨平板之間間隙不應(yīng)大于25 cm，應(yīng)勻速不間歇地旋轉(zhuǎn)送料，且全部埋入混合料中；

3)螺旋分料器轉(zhuǎn)速必須與攤鋪速度相匹配，保證兩邊緣料位充足；

4)采用鋼板降低前擋板高度，離地高度宜為5 cm；

5)前擋板刮板兩端安裝適當(dāng)材質(zhì)的擋板，防止兩端混合料自由滾落;

6)一車料用完后，盡量不收攤鋪機(jī)料斗,也不用料斗中的料；

7)必須有專人跟在攤鋪機(jī)后面，隨時檢查避免粗細(xì)集料離析，特別應(yīng)該用新拌混合料換掉局部粗集料“窩”，見圖1，圖2。

6 混合料的碾壓

1)碾壓前必須將水泥漿沿著側(cè)模灌入基層邊緣混合料中，初壓完成后再次灌水泥漿，保證基層邊緣強(qiáng)度。

2)碾壓攤鋪機(jī)應(yīng)開啟熨平板和夯錘，確保人從攤鋪機(jī)熨平板走到攤鋪面上無腳印，確保初始壓實度不小于85%。

3)膠輪壓路機(jī)對壓實度影響不大，但有利于顆粒重新排列。建議膠輪壓路機(jī)緊跟攤鋪機(jī)后碾壓2遍。

4)工程實踐表明，復(fù)壓是保證壓實度的關(guān)鍵，20 t及以上振動壓路機(jī)按規(guī)定振碾組合方式振碾8遍后，壓實度不再增加。

5)壓實基層的最佳頻率為30 Hz～40 Hz。先強(qiáng)振3遍，再弱振不低于3遍。

6)初壓、復(fù)壓和終壓必須密切銜接、一氣呵成，中間不得停頓和拖延，也不得相互交叉干擾，必須保證在最短時間內(nèi)完成碾壓作業(yè)。

7)路基段落短于200 m時，水泥穩(wěn)定碎石基層可以分層連續(xù)施工，但兩層施工間隔時間不超過4 h。

7 養(yǎng)生與交通管制

延長潮濕時間可推遲收縮的開始，且水泥漿體隨水化程度的提高，而且含水量降低，同時漿體強(qiáng)度隨齡期延長而增加，這就能達(dá)到較大比例且無開裂趨勢的收縮，養(yǎng)生過程注意檢查水穩(wěn)基層表面無沖刷、無離析、無松散。水穩(wěn)基層表面保持潮濕，養(yǎng)生期間，必須封閉交通，灑水車、工程車等車輛堅決不能上路。養(yǎng)生完成后，盡量避免車輛通行，如果有車輛必須通過，應(yīng)采取措施避免車輛快速行駛，以保護(hù)基層骨料不受破壞。

施工過程中若有中斷，則中斷前段落、中段后繼續(xù)施工段落水泥凝結(jié)時間不同步，壓實過程中必然對已經(jīng)開始凝結(jié)的中斷前段落造成損傷，并導(dǎo)致壓實也不均勻，從而造成潛在的薄弱面，遇到低溫收縮則有可能產(chǎn)生斷裂。荷載作用下因壓實度不均勻也會產(chǎn)生應(yīng)力集中，而加速破壞，必須引起足夠重視，施工設(shè)備配置必須確保連續(xù)施工要求，尤其是運輸車輛、壓實設(shè)備，同時必須科學(xué)合理地進(jìn)行施工組織設(shè)計。