抗裂水泥稳定碎石基层施工技术研究

　　[摘要]抗裂水稳嵌挤能力强、整体强度高、收缩系数较小、抗裂性较好，能有效控制裂缝的产生。为解决水稳基层反射裂缝较高的问题，结合国道208改建工程抗裂型水泥稳定碎石施工，通过强度检验、加强关键的施工环节的控制、优化骨架密实水泥稳定碎石的级配设计等措施，有效减少了裂缝的数量。
　　[关键词]水泥稳定碎石，裂缝，配合比，施工，质量控制
　　
　　1、概述
　　目前国内半刚性基层多采用水泥稳定碎石结构。传统的悬浮密实型水泥稳定碎石基层具有水泥剂量较高、含水量偏大、强度高，干缩和温缩裂缝较为明显的特点，同时这也是导致水稳基层发生裂缝的主要原因。骨架密实水泥稳定碎石基层粗集料含量较高、嵌挤能力强、整体强度高、收缩系数较小，增大其抗裂系数50%左右，不增加公路建设费用，抗裂效果显著。根据国内外相关研究成果，抗裂水稳宜采用振动成型方式。本文结合国道208改建工程项目基层施工，进行了抗裂水稳原材料规格优化、级配设计优化、强度验证、施工关键环节控制等研究，并就抗裂水稳裂缝开展情况进行了调查。
　　2、抗裂水泥稳定碎石配合比设计
　　2.1、集料规格的优化
　　集料规格的细化是控制混合料集料合成级配波动最有效的措施之一，使用的集料规格越单一对混合料合成级配的理想化控制就越有利，从而也能更好地与室内试验指标相匹配。本项目采用的集料为以下4种规格：16.0-31.5mm、9.5-16.0mm、4.75-9.5mm和0-4.75mm。
　　2.2、抗裂水泥稳定碎石级配优化
　　在优化抗裂水泥稳定碎石的级配过程中考虑通过增加粗集料的含量，严格控制含水量、细集料含量，从而达到既能保证强度满足要求，又能有效控制裂缝出现的效果。
　　2.3、抗裂水稳强度验证
　　依据《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034-2000）要求及设计经验。水泥剂量分别按3.0%、3.3%、3.6%、3.9%、4.2%、4.5%等6种比例制备混合料，分别采用振动击实成型法和重型击实成型法确定各组水稳混合料的最佳含水量和最大干密度。
　　根据确定的最佳含水量和最大干密度，按要求压实度（98%）分别采用振动压实法和静压法成型无侧限抗压强度试件。成型的混合料试件在25℃下养护6d，浸水ld后取出，进行无侧限抗压强度试验。静压成型试件与振动成型试件抗压强度试验结果分别见表4。
　　3、抗裂水稳施工关键施工环节
　　3.1、原材料控制
　　本项目所采用的4种规格原材料堆放场地均用水泥混凝土硬化，有效地防止在装料过程中粉尘、泥土等混入而人为地增加粉尘含量；加大对原材料筛分试验频率，有效地控制了原材料级配的波动。
　　3.2、拌和楼控制
　　拌和楼在生产前期采取动态和静态标定2种方式相结合，提高各原材料的实际用量比例与生产配合比设计用量比例的匹配性；水量的控制则结合现场施工时的温度、风速等环境因素下实测的含水量予以及时调整。
　　3.3、摊铺机械的调整
　　由于抗裂水泥稳定碎石粗集料含量高，且粗集料公称粒径较大，如摊铺机调整不到位易造成机械的条带状离析现象。抗裂水稳施工过程中，加强了对摊铺机的机械调整：严格控制摊铺速度，2台摊铺机拼接的宽度控制在10cm以内，以减少路面的条带状离析，尽量减少摊铺机拢料频率，掌握摊铺机收斗时机，在运料车即将卸料前进行小部分收斗，以减少路面的块状离析。通过这些技术措施的应用，抗裂水泥稳定碎石基层离析情况有明显改善。
　　3.4、压实度的控制
　　抗裂水稳施工控制的重点是在保证合理的水泥剂量和含水量的前提下注重压实度控制，与传统水稳相比，抗裂水稳骨架嵌挤、密实，现场碾压功较传统水稳要求有较大的提高。国道208改建工程抗裂水稳现场施工经验表明：抗裂水稳施工需要提高现场碾压功，尽量采用大吨位单钢轮压路机紧跟碾压，并需优化调整碾压方案，以确保抗裂水稳压实度。
　　4、施工过程质量控制
　　国道208改建工程一级公路抗裂型水稳混合料质量控制包括：原材料的检测频率、混合料矿料级配、水泥剂量试验，含水量试验，现场检测等，质量标准见表6。
　　4.1、矿料级配波动情况
　　抗裂型水稳是骨架嵌挤密实型的一种结构，对0.075mm、0.6mm、4.75mm关键筛孔通过率的控制要求较为严格。不但要注重对原材料规格加以严格控制外，还要定期对拌和设备进行检查、标定，以确保水稳混合料的级配在较小的范围内波动。
　　4.2、水泥剂量波动情况
　　水泥剂量是影响水泥稳定碎石强度的重要指标，同时水泥剂量的大小也是影响裂缝的主要因素之一。从图中可以看出，水泥剂量完全在控制范围以内，满足技术要求。
　　4.3、含水量控制
　　含水量与水泥剂量、粉尘含量是影响水泥稳定碎石干缩性能的重要指标，含水量越大，现场越容易出现弹簧现象，且干燥收缩相应变大。
　　4.4、现场监测
　　在试验段铺筑完成后，对于水泥稳定碎石基层的压实度、强度进行了检测。
　　可以看出，以振动成型方法得到最大干密度计算水泥稳定碎石压实度，与现场碾压情况较为吻合。如采用重型击实方法得到的最大干密度计算水泥稳定碎石压实度则要超过100％，表明采取重型击实方法所得到的最大干密度不能很好地反映出现场压实度的情况。
　　5、水泥稳定碎石裂缝调查
　　会同业主技术服务单位、管理公司测试中心和监理组分别在2010年8月2日和2010年9月11日对抗裂水泥稳定碎石基层和普通水泥稳定碎石基层裂缝情况进行了调查。抗裂水泥稳定碎石基层没有产生裂缝，说明针对抗裂水泥稳定碎石进行的级配优化是有效果的。
　　6、结论
　　本文研究了抗裂水泥稳定碎石级配范围组成、抗裂水稳基层施工控制的关键环节和施工过程质量控制。通过调查抗裂水稳基层的裂缝数量，表明文中抗裂水泥稳定碎石级配范围组成相对传统水泥稳定碎石更为合理，施工控制的关键环节基本满足抗裂水稳基层施工要求，抗裂水稳基层相关技术的推广应用前景较大。
　　
　　参考文献：
　　[1]天津市市政工程研究院半刚性基层抗裂技术研究[R]2005
　　[2]JTGD50-2006公路沥青路面沥青路面设计规范[s]

《抗裂水泥稳定碎石基层施工技术研究》

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