小議抗裂型水泥穩定碎石基層施工技術的應用

劉賽龍 馬梓茗

（平頂山市佳洋路橋工程有限公司，河南 平頂山 467000）

目前，我國高等級公路建設中普遍采用水泥穩定類的半剛性基層。半剛性基層材料具有明顯的優點和廣闊的使用前景，但在道路的實際使用過程中出現了不少問題，主要為水損害和裂縫。在交通荷載和環境的雙重作用下，這種結構形式的路基和路面容易出現不同程度的收縮和開裂。在干縮和溫縮共同作用下產生的基層裂縫反射到路面，破壞了路面結構整體性和連續性，并在一定程度上導致結構強度下降，影響路面行車舒適性和安全。因此，開展水泥穩定碎石混合料研究，即可滿足路面結構強度要求，又能減少干縮、溫縮裂縫，從而抑制反射裂縫發生，成為道路工作者關注的重要課題。

1 材料結構組成類型

結合材料的不同結構特性，水泥穩定碎石基層混合料可組成三種不同的結構，懸浮密實結構、骨架空隙結構及骨架密實結構，經實踐表明，三者中骨架密實結構的抗裂性和路用性能最佳。

在材料收縮性能研究中，混合料內集料具有較小脹縮性，因此，可認為水泥材料是水泥穩定碎石混合料脹縮的主要原因。通常情況下，細集料具有相對較大的比表面積，細集料上可吸附大量水泥，因此，有水泥漿吸附的部分才是水泥穩定碎石脹縮的根本來源。基于此，為滿足強度需求，在抗裂型級配碎石基層設計中必須盡量降低水泥用量，或對細集料的含量加以合理控制，這兩點是設計的關鍵。

基于工程實踐的綜合考量，若選擇粒徑較大混合料，在施工運輸或攤鋪環節極易發生混合料離析情況，因此，多采用19-20mm最大公稱粒徑的材料。在我國相關規范規定中，水泥穩定類材料作為高速公路或一級公路基層時，規定必須在31.5mm以下控制混合料內顆粒最大粒徑。為此，本文決定采用集料最大粒徑在26.5mm以內。

2 工程概況

某公路工程D標段起訖樁號為K12+207—K34+207，采用瀝青路面，土、石方開挖數量分別為14675.5m3和132075.1m3，土、石方利用數量分別為10825m3和39517m3；基層采用抗裂型水泥穩定碎石，總數量約24萬m3。現結合該公路工程實際情況，對抗裂型水穩碎石基層施工技術應用進行分析。

3 抗裂型水泥穩定碎石基層材料選擇

3.1 水泥

水泥不可使用早強水泥和變質水泥，本工程采用42.5普通硅酸鹽水泥。所選水泥的安定性與各齡期強度應滿足相關要求，初凝時間達到4h以上，終凝時間達到6h以上。如果施工中使用散裝水泥，則要在進場前先放置7d，待安定性達到合格后方可進場使用；此外，在夏季進行施工時，水泥的溫度應處在50℃以下，否則應采取有效的降溫 措施。

3.2 碎石

碎石粒徑不能超過31.5mm，建議按照以下五種規格進行備料：16～31.5mm、9.5～16mm、4.75～9.5mm、2.36～4.75mm、0～2.36mm。碎石的壓碎值不可超過28%，在粗集料中，針片狀顆粒含量不能超過15%。石屑粒徑小于0.075mm的顆粒含量不能超過18%。粒徑在0.6mm以內的顆粒應進行塑液限試驗。其中，液限不能超過28%，塑性指數不能超過9。此外，如果有塑性指數，則粒徑在0.075mm以內的顆粒含量不能超過5%，而沒有塑性指數時，粒徑在0.075mm以內的顆粒含量不能超過7%。合成碎石的顆粒組成需要滿足現行規定要求。

3.3 水

一般的人、畜飲用水都可用于施工，若對水源有疑問，可委托具備相關資質的單位化驗鑒定。

3.4 玄武巖纖維

玄武巖纖維類似玻璃纖維，強度較高，呈褐色。其制備過程為：將玄武巖礦石在1500℃溫度下熔化后，通過高速拉絲制得。玄武巖纖維在水泥中具有較高的穩定性，且能夠在水泥穩定碎石中均勻分散，與混合料有良好的聯結力。本工程中玄武巖纖維采用25mm束狀單絲 纖維。

4 抗裂型水泥穩定碎石基層施工工藝

4.1 拌和

選用生產能力為400t/h的振動攪拌機進行混合料的拌和。成品儲料倉不宜過大，以減少混合料離析，且必須在料倉頂部履帶出料口前25cm處加裝帶有橡膠板的槽鋼，在料倉內部1/3處設置縱向及橫向槽鋼。玄武巖纖維應以人工投料的方式摻入。纖維質量輕，為防止被吹散，應投撒在集料傳輸帶上，并根據傳輸帶供料速度計算每分鐘的纖維拋撒量。

4.2 運輸

混合料生產好出倉，在向運輸車輛放料時，應多次放料并移動車輛位置，使混合料落入車廂中呈“山”形，以減少混合料粗細集料離析。混合料的運輸過程應“快速及時，勻速無顛簸”，盡量縮短運輸時間，為混合料在初凝前完成碾壓提供充足時間，保持車輛勻速行駛，避免急剎車，防止離析。運輸車頂用防水油氈覆蓋，防止混合料的水分散失和被雨水污染。

4.3 攤鋪

混合料攤鋪前，應對下基層表面進行清理，清除作業面表面的雜質、積水。運輸車輛到達現場后，聽從指揮員指揮，在攤鋪機前30cm處停住，由攤鋪機緩緩駛近運輸車推動其前進，并向攤鋪機料斗卸料。攤鋪機攤鋪速度應與拌和站的生產能力相適應，螺旋布料機與攤鋪機的作業速度相匹配，保證作業連續不間斷，在道面全寬范圍內布料均勻、無離析。攤鋪機攤鋪速度控制在2m/min，攤鋪機后設專人觀察是否存在離析、虛鋪現象，對局部離析或虛鋪處，應鏟除并用新料填補。

4.4 碾壓

纖維穩定碎石基層的碾壓應在水泥初凝前全部完成，并保持碾壓過程中基層表面濕潤。初壓采用22t雙鋼輪壓路機靜壓1遍，碾壓速度控制在1.5～2.0km/h；復壓采用25t振動壓路機碾壓4遍，碾壓速度控制在2.0～2.5km/h；終壓采用26t膠輪壓路機碾壓2遍，直至消除輪跡。碾壓應遵循“由低向高，勻速前進”的原則，應保證碾壓帶重合1/2輪寬。

4.5 養護

基層壓實度經檢查合格后，立即開始灑水養生。養生時將透水土工布浸潤，覆蓋于基層頂面，7d齡期內采用人工灑水，7d后基層已具有一定強度可采用灑水車灑水。

5 抗裂型水泥穩定碎石基層性能檢測分析

5.1 壓實度檢測

為考察抗裂性水泥穩定碎石基層的應用效果，本文參照公路路基路面現場測試規程對原水穩基層與抗裂性水穩基層進行壓實度檢測。檢測方法為挖孔灌砂法，采用Φ150mm大型灌砂筒，檢測結果如下：

1）原水穩基層壓實度平均值為98.5%。

2）抗裂水穩基層壓實度平均值為99.4%。

由此可見，原水泥穩定碎石基層與抗裂水泥穩定碎石基層的壓實度均大于98%，均符合公路瀝青路面設計規范的相關要求。但相比之下，抗裂水泥穩定碎石基層壓實度更高，說明摻加抗裂材料后，基層密實度略有提高。

5.2 強度檢測

為驗證抗裂性水泥穩定碎石基層的抗壓強度、劈裂抗拉強度，分別對兩種基層進行現場鉆芯取樣，采用7d、28d兩個齡期的芯樣進行抗壓強度及間接抗拉強度試驗。參照公路工程無機結合料穩定材料試驗規程，將芯樣切割至合適尺寸后進行試驗，試驗結果如下：

1）原水穩基層7d抗壓強度3.84MPa，28d抗壓強度為5.15MPa，28d劈裂抗拉強度為0.48 MPa；

2）抗裂水穩基層7d抗壓強度3.21MPa，28d抗壓強度為4.45MPa，28d劈裂抗拉強度為0.35MPa。

由此可見，摻加抗裂材料后，可提高水泥穩定碎石的強度，提升基層抗裂性能。一方面，這是因為水泥穩定碎石基層表面存在纖維，減少了水分蒸發，使水泥水化充分，生成的水化產物較多，提高了基層強度；另一方面，抗裂材料在水穩基層中呈網狀交織分布，與水泥膠漿共同作用，提高了基層的整體性，從而提高了基層強度。

6 結束語

綜上所述，隨著我國經濟發展速度的不斷提高，我國公路工程事業也得到了極大的發展空間。基于此，人們也越來越重視公路工程施工的質量。為確保人們出行的安全性，施工企業必須重視公路建筑工程施工的整體質量。作為公路工程施工的重要技術，其抗裂型水泥穩定碎石基層施工技術水平的高低直接關系著整個工程質量的優劣。因此，施工企業在施工中必須重視并掌握抗裂型水泥穩定碎石基層施工工藝，只有這樣才能確保工程質量。