高強抗裂水泥穩定碎石基層在鐵本高速公路中的應用

王瑞濤，王楓成

(1.遼寧省交通建設管理有限責任公司 沈陽市 110015； 2.遼寧省交通科學研究院有限責任公司 沈陽市 110015；3.高速公路養護技術交通運輸行業重點實驗室 沈陽市 110015)

※基金項目：遼寧省交通廳重點科研項目(201709)

依托于遼寧省交通廳重點科研項目“遼寧省高速公路半剛性基層優化設計研究”課題研究成果，結合在鐵嶺至本溪高速公路鋪筑的1km C-B-1級配試驗路，從配合比設計、施工工藝等方面論述了適用于極重、特重交通荷載等級強度要求的高強抗裂水泥穩定碎石基層的應用情況，為今后設計施工提供技術支持。

1 試驗路配合比設計

采用C-B-1水泥穩定碎石配合比，石料采用石灰巖，粉煤灰摻加量4%(外摻)，水泥摻加量5%(外摻)，水泥粉煤灰各項指標按照相關試驗規范進行試驗，指標均滿足設計要求，見表1、表2。配合比設計見表3，級配曲線見圖1。

表1 水泥技術指標

C-B-1設計級配進行最佳含水率及最大干密度試驗，試驗結果見表4。

表2 粉煤灰試驗結果

表3 C-B-1配合比設計

圖1 C-B-1配合比設計

由表4、圖2可知，C-B-1最佳含水率為5.07%，最大干密度為2.331g/cm3。

根據最佳含水率及最大干密度試驗結果，進行7d無側限抗壓試驗，得到結果見表5。

表4 C-B-1最佳含水率及最大干密度

圖2 C-B-1最佳含水率及最大干密度

標準差平均值/MPa變異系數/%標準值/MPa1.19278.39314.26.34

為確保試驗段水泥劑量穩定且滿足要求，本文進行室內水泥劑量滴定EDTA試驗，得到標準曲線見圖3，室內水泥滴定數據見表6。

圖3 C-B-1 EDTA標定曲線

試驗項目試驗結果水泥劑量(%)024685EDTA消耗量1.153.456.358.6510.957.45

2 試驗路鋪筑

2018年5月16日在鐵本高速公路K371+140～K372+180段，長度1040m，進行了C-B-1級配試驗路鋪筑。

2.1 施工準備

(1)工程所需原材料嚴禁混雜，應分檔隔倉堆放，并有明顯的標志，細集料應存放于罩棚內，防止雨水沖淋，同時拌和站場內應具有抑制揚塵的器具。

(2)水泥穩定碎石拌和生產設備應滿足下列要求：

①對高速公路和一級公路，必須配置產量不小于500t/h型的拌和機，廠拌拌和機應采用兩級攪拌缸串聯機型，每級攪拌缸長度不小于4m。保證其實際出料能力(生產量的80%)超過實際攤鋪能力的10%～15%；料斗、水箱、罐倉應安裝符合要求精度的電子動態計量器，經有資質的計量部門標定后方可使用。

②拌和設備的料倉數目應與規定的備料檔數相匹配，宜較規定的備料檔數增加1個。

③各個料倉之間的檔隔板高度應不小于1m，同時各料倉口必須安裝鋼筋焊接網。

④每個料斗與料倉下面應安裝稱量精度達到±0.5%的電子秤。

⑤裝水泥的料倉應密閉、干燥，同時內部應裝有破拱裝置。對高速公路，水泥料倉應配備計重裝置，不宜通過電機轉速計量水泥的添加量。

(3)氣溫高于30℃時，水泥進入拌缸溫度宜不高于50℃；高于50℃時應采取降溫措施；氣溫低于15℃時，水泥進入拌缸溫度應不低于10℃。

(4)加水量的計量應采用流量計的方式，對高速公路和一級公路，水的流量數值應在中央控制室的控制面板上顯示。

(5)應選用功率不低于120kW的攤鋪機，高速公路、一級公路主線攤鋪時不宜采用伸縮式攤鋪機，攤鋪機性能良好，具有一定的防離析功能。

(6)壓路機的噸位和數量，要根據攤鋪寬度、厚度，同時要與拌和機和攤鋪機的生產能力相匹配，以保證施工的連續性。

(7) 為保證施工的連續性，避免出現停機等料或者拌和站窩工現象，必須配備足夠數量的運輸車輛。

2.2 混合料集中廠拌與運輸

(1)在正式拌制混合料之前，應先調試所用的設備，使混合料的級配組成和含水率都達到配合比設計的規定要求。原材料的顆粒組成發生變化時，應重新調試設備。

(2)生產過程中，應按配合比設計確定的材料規格及數量拌和。

(3)采用兩次拌和的生產工藝，拌和時間應不少于15s。

(4)在拌和過程中，應實時監測各個料倉的生產計量，應每10min打印各檔料倉的使用量。某檔材料的實際摻加量與設計要求值相差超過10%時，應立即停機檢查原因，正常后方可繼續生產。

(5)天氣炎熱或運距較遠時，無機結合料穩定材料拌和時宜適當增加含水率。對穩定中、粗粒材料，混合料的含水率可高于最佳含水率0.5～1個百分點。

(6)拌和過程經常檢查拌和樓的拌和質量，保證出料均勻一致，防止粗細粒料離析。試驗人員及拌和樓操作手密切關注混合料顏色、級配，發現異常立即停止拌和，并查找原因，采取有效的處理措施后再繼續拌和。

(7)拌和過程中，拌和站操作人員每隔1h對水泥貯存罐“敲罐”一次，估算出1h內水泥用量，同時及時與地磅房聯系獲取1h內成品率噸數，計算出水泥用量。并比對水泥滴定結果，做到水泥劑量雙控。

(8)如遇天氣潮濕，應加強對水泥下料的均勻性控制，經常敲打水泥貯存罐，防止水泥結塊“卡料”；對粉煤灰、石屑等級配粒徑細小的材料，應派專人管理上料斗下料情況，并加強振動機頻率。

(9)應從拌和廠取料，每隔2h測定一次含水率，每隔4h測定一次結合料的劑量，并做好記錄。

(10)混合料運輸車裝好料后，應用篷布將箱體覆蓋嚴密，直到攤鋪機前準備卸料時方可打開。

(11)對高速公路和一級公路，水泥穩定材料從裝車到運輸至現場，時間宜不大于1h，大于2h時應作為廢料處置。

(12)拌和站儲料倉卸料時應采用3次，即，前后中卸料法，以減少裝料過程的離析；運輸車輛現場卸料時，應分兩次頂起車廂，以減少卸料過程中的離析。

2.3 混合料攤鋪碾壓成型

(1)采用兩臺攤鋪機并排攤鋪，兩臺攤鋪機的型號及磨損程度宜相同。在施工期間，兩臺攤鋪機的前后間距宜不大于10m，且兩個施工段面縱向應有300～400mm的重疊。

(2) 攤鋪機前宜增設橡膠擋板，橡膠擋板底部距下承層距離宜不大于100mm。中線離析嚴重時，攤鋪機應安裝反向葉片。

(3)雙向四車道高速公路半幅攤鋪時，應配備不少于4臺重型壓路機。

(4)應安排專人負責指揮碾壓，嚴禁漏壓和產生輪跡。

(5)碾壓方案一：初壓采用BM219D滿輪碾壓1遍(去靜回振)；復壓采用BM219D振動壓路機1/2錯輪碾壓1遍；復壓采用BM219D壓路機碾壓2遍；BM203靜壓搟光1遍。

(6)碾壓方案二：初壓采用BM219D壓路機1/2錯輪碾壓1遍(去靜回振)；復壓采用BM219D振動壓路機振壓2遍；復壓采用徐工XP302壓路機碾壓1遍；BM203靜壓搟光1遍。

2.4 施工小結

(1)試驗段施工配合比20～30∶10～20∶5～10∶3～5∶0～3=14∶34∶15∶15∶22，最大干密度為2.331g/cm3，最佳含水量為5.07% ；經過試驗段的鋪筑松鋪系數實際測量結果為1.28，試驗段施工現場檢測壓實度通過灌砂法試驗，碾壓方案一為98.4%，碾壓方案二99.0%，通過綜合考慮取碾壓方式二為基層的碾壓方式。

(2)在試驗段的施工過程中沒有出現施工人員和機械設備的閑置或緊缺現象，證實施工水泥穩定碎石基層的勞力、機械配置符合實際，能具體指導大面積施工。

(3)經過試驗段的鋪筑，水泥穩定碎石基層施工方案和施工工藝流程符合實際施工的需要，一個工作面的最佳機械組合為：各種型號自卸汽車30臺、PY200平地機一臺、小松360裝載機一臺、BW203振動壓路機2臺、BW219振動壓路機一臺、東風15t灑水車2臺。

(4)通過試驗段的鋪筑，得出了最合理的碾壓組合及碾壓程序：初壓采用BM219D滿輪碾壓1遍(去靜回振)，復壓采用BM219D振動壓路機1/2錯輪碾壓2遍，復壓采用BM219D壓路機碾壓1遍，復壓采用徐工XP302壓路機碾壓1遍，BM203靜壓搟光1遍。碾壓程序組合壓實效果良好，壓實度能符合要求。由此證實了碾壓的機械組合和碾壓程序能有效控制基層施工的質量。

3 試驗段質量監控及性能評價

3.1 試驗段生產指標監控

為保證試驗段的順利鋪筑，對試驗段生產配合比等指標進行監控，見表7、表8、圖4。

表7 水泥滴定試驗

表8 最佳含水率及最大干密度試驗

圖4 C-B-1不同時段取料篩分得到的級配曲線

3.2試驗段性能評價

試驗路鋪筑7d后課題組進行鉆芯取樣，共取出10個芯樣，均為完整芯樣。并且高度滿足試驗路設計要求，7d無側限抗壓試驗結果見表9。

根據室內試驗及試驗路觀測表明采用C-B-1級配的水泥穩定碎石基層可以滿足現行規范要求。

4 結語

通過C-B-1試驗段配合比設計、試驗段施工方案的確定、試驗段質量監控及鉆芯取樣、7d無側限抗壓強度檢測等，驗證了C-B-1級配的水泥穩定碎石基層可以滿足極重、特重交通荷載等級對基層的強度要求。