抗裂嵌挤型水稳碎石基层施工技术应用研究

叶荣 YE Rong

（中铁上海工程局集团第一工程有限公司，芜湖 241000）

0 引言

半刚性基层在我国高速公路早期因具有很高的整体性得到广泛应用，而然，近些年随着经济的飞速发展交通运输业也得了到极大发展，交通流量的逐年增大造成了大型货车超载现象频发，由于货车超载对这种半刚性基材道路伤害性极大，其缺点逐渐被暴露出来。半刚性基材在整个服役期间受到外来载荷的影响非常明显，主要是因为半刚性基层采用标准轴载换算载荷为12～15 次方，与柔性基材的4 次方相比高了非常多，因此极易因为载荷过大产生裂缝，如图1。新型抗裂嵌挤型水泥稳定碎石基层施工技术所选用的混合料整体结构密实，可有效提高基层材料的收缩性以及力学强度，再通过优化碎石集料的集配范围、振动成型参数等方法可以有效降低裂缝产生及强度增加，而且还不会大幅增加施工成本，因此，新技术被广泛应用。

图1 道路常见裂缝病害

1 原材料质量要求

1.1 水泥

①水泥的选用应符合JTG E30 与GB/T 1346 标准下价格尽量便宜的硅酸盐、矿渣硅酸盐、火山灰质硅酸盐等水泥。初凝时间≥4 小时，终凝时间≥6 小时优先采用标号为42.5 及以上缓凝水泥，严禁使用受潮变质及快硬、早强水泥。

②散装水泥的使用，要求必须达到入罐安定性合格指标，以及水泥的存储温度要＜50℃，如果温度过高就必须要采取必要的降温措施。

③如需在水泥稳定碎石混合料中加入早强或者是缓凝剂（必须要符合JTG/T F30 规定）的时候，必须要对混合材料进行试验验证，确定试验合格才能使用。

1.2 粗集料

①应表面粗糙、干燥、洁净，无杂质，无风化。

②表1 为粗集料的具体技术要求。

表1 粗集料技术要求

③碎石加工工艺应选用适用于工程需求的反击破碎加工工艺，以确保破碎后的碎石公称最大粒径小于原石粒径的三分之一。

④在碎石加工过程中，筛网的作用至关重要。为了确保加工效果，需要根据筛网的倾斜角度选择合适的筛孔尺寸。碎石粒径与筛孔的对应关系如表2 所示。

表2 粒径尺寸与筛孔尺寸对应表

1.3 细集料

细集料是高速公路路面基层的重要组成部分，主要包括天然砂、机制砂和石屑等材料。这些材料必须满足表面干燥、清洁、无杂质和无风化的要求，同时还需要具备合适的颗粒级配。

2 配合比设计

根据设计文件及规范要求，同时，结合前期委托第三方进行配合比设计验证参考，现进行此次改扩建工程水泥稳定碎石基层生产配合比设计，设计流程如图2 所示。

图2 抗裂嵌挤型水泥稳定碎石混合料配合比设计流程

2.1 设计过程

2.1.1 原材料

本次试验所用的水泥为P.C42.5 硅酸盐水泥，依据要求进行了水泥的指标试验，试验结果见表3。

表3 水泥试验结果表

2.1.2 各种矿料筛分

本次配合比设计所用集料进行筛分结果见表4。

表4 集料筛分试验结果

2.1.3 水泥稳定碎石混合料级配要求

参考设计文件水泥稳定碎石基层成型设计要求，确定水泥稳定碎石混合料级配范围见表5。

表5 水泥稳定碎石基层级配范围要求

2.1.4 级配设计

根据工程现场使用的碎石，再通过计算颗粒组成来确定各种碎石的组成比例。表6 为级配的矿料比例明细，图3 为级配曲线图。

表6 水泥稳定碎石底基层混合料级配设计结果

图3 合成级配曲线

2.2 最佳配合比

根据所使用的集料和水泥等原材料，进行了水泥稳定碎石基层混合料的室内配合比设计。经过实验验证，基层的水泥剂量为4.5%时，其强度性能表现最好。因此，本次配合比设计的结果可用于水泥稳定碎石基层的生产施工。改扩建工程水泥稳定碎石基层配合比设计结果详见表7。

表7 水泥稳定碎石配合比设计结果

3 施工工艺

抗裂嵌挤型水泥稳定碎石路面基层施工工序流程如图4 所示。

图4 抗裂嵌挤型水泥稳定碎石路面基层施工工序流程图

3.1 准备阶段

施工前对高速公路底基层的浮土及积水进行清理，清理后可有效提高粘结层的粘结效果，之后需要对作业面采取洒水湿润处理。浦滩施工前要对作业范围进行测量放线操作，同时对底基层进行洒水湿润作业以防止混合料中的水分迁移造成强度下降。

3.2 混合料拌和及摊铺

拌合前需要检测集料含水量，防止集料水分高影响最佳含水率，如过高则需要烘干处理或计算外加集料与水的总和，调配为最佳含水率。

摊铺试验段拟定经验松铺系数1.25，采用沥青铺摊机对混合集料进行摊铺作业，摊铺中注意基层厚度及路拱横坡度等性能指标（见图5）。

图5 抗裂嵌挤型水泥稳定碎石基层混合料的摊铺

3.3 混合料的碾压

抗裂水稳碎石料与传统水稳碎石料相比对现场施工工艺要求更高，在摊铺过程中，需要增强施工压实的工艺参数，确保抗裂嵌挤型水泥稳定碎石集料的压实度，碾压过程如图6 所示。

图6 抗裂水稳基层的碾压

3.4 横缝设置

在施工过程中如遇故障而中断铺筑或者是当天未铺筑完成而收工后第二天仍需开工的情况，需要设置横缝。设置横缝时需要将横缝与车道中心线垂直。

3.5 养生及交通管制

公路碾压完后需要进行养生操作，以确保路基强度的形成。针对当地昼夜温差较大、蒸发量大等气候特点，在铺筑过程中对基层进行覆盖可有效保水保温，为基层强度形成提供保障。在养生期间，对路基进行洒水作业的车辆不能直接在铺筑路面行驶，需在提前设置好的施工便道上行驶，以免车辆过重对路面基层造成压裂损坏。

4 效益分析

抗裂嵌挤型水泥稳定碎石混合料的干缩系数相比普通型水泥稳定碎石降低了约20%，大幅提升了抗裂性能。抗裂嵌挤型水泥稳定碎石混合料的温缩系数比普通型水泥稳定碎石降低了约10%左右，其抵抗温度收缩的性能也得到了非常明显的提高。通过应用该技术，路面的早期损坏将大幅减少，养护管理部门的修补维护压力也将得到极大降低。这将大幅减少工作量、养护费用和交通中断次数等，因此，该技术具有显著的社会经济效益。

5 结束语

相较于常规级配水稳，抗裂嵌挤型骨架密实级配水稳展现出更优越的抗裂性能。然而，由于抗裂嵌挤型级配混合料含有大量的粗集料，存在混合料离析的风险。同时，施工现场的变异性是不可避免的，因此需要引起足够的重视。为了确保水泥稳定碎石的施工质量，必须对工程材料、配合比设计以及施工管理等各个环节进行严格把控。