抗裂嵌擠型水穩碎石基層施工技術應用研究

葉榮 YE Rong

（中鐵上海工程局集團第一工程有限公司，蕪湖 241000）

0 引言

半剛性基層在我國高速公路早期因具有很高的整體性得到廣泛應用，而然，近些年隨著經濟的飛速發展交通運輸業也得了到極大發展，交通流量的逐年增大造成了大型貨車超載現象頻發，由于貨車超載對這種半剛性基材道路傷害性極大，其缺點逐漸被暴露出來。半剛性基材在整個服役期間受到外來載荷的影響非常明顯，主要是因為半剛性基層采用標準軸載換算載荷為12～15 次方，與柔性基材的4 次方相比高了非常多，因此極易因為載荷過大產生裂縫，如圖1。新型抗裂嵌擠型水泥穩定碎石基層施工技術所選用的混合料整體結構密實，可有效提高基層材料的收縮性以及力學強度，再通過優化碎石集料的集配范圍、振動成型參數等方法可以有效降低裂縫產生及強度增加，而且還不會大幅增加施工成本，因此，新技術被廣泛應用。

圖1 道路常見裂縫病害

1 原材料質量要求

1.1 水泥

①水泥的選用應符合JTG E30 與GB/T 1346 標準下價格盡量便宜的硅酸鹽、礦渣硅酸鹽、火山灰質硅酸鹽等水泥。初凝時間≥4 小時，終凝時間≥6 小時優先采用標號為42.5 及以上緩凝水泥，嚴禁使用受潮變質及快硬、早強水泥。

②散裝水泥的使用，要求必須達到入罐安定性合格指標，以及水泥的存儲溫度要＜50℃，如果溫度過高就必須要采取必要的降溫措施。

③如需在水泥穩定碎石混合料中加入早強或者是緩凝劑（必須要符合JTG/T F30 規定）的時候，必須要對混合材料進行試驗驗證，確定試驗合格才能使用。

1.2 粗集料

①應表面粗糙、干燥、潔凈，無雜質，無風化。

②表1 為粗集料的具體技術要求。

表1 粗集料技術要求

③碎石加工工藝應選用適用于工程需求的反擊破碎加工工藝，以確保破碎后的碎石公稱最大粒徑小于原石粒徑的三分之一。

④在碎石加工過程中，篩網的作用至關重要。為了確保加工效果，需要根據篩網的傾斜角度選擇合適的篩孔尺寸。碎石粒徑與篩孔的對應關系如表2 所示。

表2 粒徑尺寸與篩孔尺寸對應表

1.3 細集料

細集料是高速公路路面基層的重要組成部分，主要包括天然砂、機制砂和石屑等材料。這些材料必須滿足表面干燥、清潔、無雜質和無風化的要求，同時還需要具備合適的顆粒級配。

2 配合比設計

根據設計文件及規范要求，同時，結合前期委托第三方進行配合比設計驗證參考，現進行此次改擴建工程水泥穩定碎石基層生產配合比設計，設計流程如圖2 所示。

圖2 抗裂嵌擠型水泥穩定碎石混合料配合比設計流程

2.1 設計過程

2.1.1 原材料

本次試驗所用的水泥為P.C42.5 硅酸鹽水泥，依據要求進行了水泥的指標試驗，試驗結果見表3。

表3 水泥試驗結果表

2.1.2 各種礦料篩分

本次配合比設計所用集料進行篩分結果見表4。

表4 集料篩分試驗結果

2.1.3 水泥穩定碎石混合料級配要求

參考設計文件水泥穩定碎石基層成型設計要求，確定水泥穩定碎石混合料級配范圍見表5。

表5 水泥穩定碎石基層級配范圍要求

2.1.4 級配設計

根據工程現場使用的碎石，再通過計算顆粒組成來確定各種碎石的組成比例。表6 為級配的礦料比例明細，圖3 為級配曲線圖。

表6 水泥穩定碎石底基層混合料級配設計結果

圖3 合成級配曲線

2.2 最佳配合比

根據所使用的集料和水泥等原材料，進行了水泥穩定碎石基層混合料的室內配合比設計。經過實驗驗證，基層的水泥劑量為4.5%時，其強度性能表現最好。因此，本次配合比設計的結果可用于水泥穩定碎石基層的生產施工。改擴建工程水泥穩定碎石基層配合比設計結果詳見表7。

表7 水泥穩定碎石配合比設計結果

3 施工工藝

抗裂嵌擠型水泥穩定碎石路面基層施工工序流程如圖4 所示。

圖4 抗裂嵌擠型水泥穩定碎石路面基層施工工序流程圖

3.1 準備階段

施工前對高速公路底基層的浮土及積水進行清理，清理后可有效提高粘結層的粘結效果，之后需要對作業面采取灑水濕潤處理。浦灘施工前要對作業范圍進行測量放線操作，同時對底基層進行灑水濕潤作業以防止混合料中的水分遷移造成強度下降。

3.2 混合料拌和及攤鋪

拌合前需要檢測集料含水量，防止集料水分高影響最佳含水率，如過高則需要烘干處理或計算外加集料與水的總和，調配為最佳含水率。

攤鋪試驗段擬定經驗松鋪系數1.25，采用瀝青鋪攤機對混合集料進行攤鋪作業，攤鋪中注意基層厚度及路拱橫坡度等性能指標（見圖5）。

圖5 抗裂嵌擠型水泥穩定碎石基層混合料的攤鋪

3.3 混合料的碾壓

抗裂水穩碎石料與傳統水穩碎石料相比對現場施工工藝要求更高，在攤鋪過程中，需要增強施工壓實的工藝參數，確保抗裂嵌擠型水泥穩定碎石集料的壓實度，碾壓過程如圖6 所示。

圖6 抗裂水穩基層的碾壓

3.4 橫縫設置

在施工過程中如遇故障而中斷鋪筑或者是當天未鋪筑完成而收工后第二天仍需開工的情況，需要設置橫縫。設置橫縫時需要將橫縫與車道中心線垂直。

3.5 養生及交通管制

公路碾壓完后需要進行養生操作，以確保路基強度的形成。針對當地晝夜溫差較大、蒸發量大等氣候特點，在鋪筑過程中對基層進行覆蓋可有效保水保溫，為基層強度形成提供保障。在養生期間，對路基進行灑水作業的車輛不能直接在鋪筑路面行駛，需在提前設置好的施工便道上行駛，以免車輛過重對路面基層造成壓裂損壞。

4 效益分析

抗裂嵌擠型水泥穩定碎石混合料的干縮系數相比普通型水泥穩定碎石降低了約20%，大幅提升了抗裂性能。抗裂嵌擠型水泥穩定碎石混合料的溫縮系數比普通型水泥穩定碎石降低了約10%左右，其抵抗溫度收縮的性能也得到了非常明顯的提高。通過應用該技術，路面的早期損壞將大幅減少，養護管理部門的修補維護壓力也將得到極大降低。這將大幅減少工作量、養護費用和交通中斷次數等，因此，該技術具有顯著的社會經濟效益。

5 結束語

相較于常規級配水穩，抗裂嵌擠型骨架密實級配水穩展現出更優越的抗裂性能。然而，由于抗裂嵌擠型級配混合料含有大量的粗集料，存在混合料離析的風險。同時，施工現場的變異性是不可避免的，因此需要引起足夠的重視。為了確保水泥穩定碎石的施工質量，必須對工程材料、配合比設計以及施工管理等各個環節進行嚴格把控。