试论公路水稳碎石基层配合比设计与质量控制

　　1.案例介绍

　　某公路工程由于车辆通行量大，设计使用青蹄脂SMA13+6cm 高性能改性沥青混合料Sup19+8cm高性能沥青混合料Sup25+6mm稀浆封层+36cm水泥稳定碎石基层+18cm水泥稳定碎石底基层。良好的板体性、水稳定性、高力学强度、强整体承载能力等是水泥稳定碎石基层的典型特征。除此之外它也有一些缺点，如较差的抗变形能力，由于温度、湿度和荷载作用的变化易出现裂缝等情况。由于设计人员与施工人员采用了降低水泥用量，提高混合料的级配，严格控制含水量及改进养护等措施，其抗裂性能提高，水稳碎石基层的抗裂性能也因为这些措施提高了很多。
　　2.配合比的合理设计
　　混合料的配合比设计的合理性与水稳碎石的抗裂性能息息相关。安新公路采用与重型击实与静压成型完全不同的振动法配合比设计，此设备利用振动压实仪确定最大干密度，然后用振动压实仪成型试件，模拟现场压实作业，激振力和频率的调节可以取得现场压路机的压实效果。最大干密度大、水泥剂量低、强度高、干缩小是振动法配合比设计的典型特征，依据此方法设计的基层水稳一方面可以增强其强度，另一方面可以增强其抗裂能力。据研究成果表示，级配设计需要采用骨架密实型级配，这样才能保证较强的抗裂性能。如表1所示，施工作业中，设计剂量及为水泥剂量为，含水量的增加需要根据天气的实际情况而定，增加值需要控制在0.5%～1.0%之间。振动成型试验机参数表面是一种上置式的振动压实设备，模拟振动压路机进行表面作业的情况，它的仪器参数与平时用的振动压路机的参数很相似。

　　混合料的最大干密度与击实方式之间关系密切，水泥剂量相同，1.068被确定为振动击实与重型击实最大干密度的比值，最佳含水量为0.84。混合料振动成型试件与静压成型试件相比，7d无侧限的抗压强度得到了很大的提高，水泥剂量是4%。从无侧限抗压强度平均值来讲，振动成型试件是静压成型试件的2.67倍。图1、2分别为静压成型试件和振动成型试件7d的剖面图。据图，相比于静压成型试件，振动成型试件的剖面结构密集且结实均匀、排列紧密是粗集料的分布特点，细集料及胶结料填充了粗集料的间隙，大的空隙用肉眼看不到，最终形成相对完整密实的整体。而静压成型试件的剖面比较松散，细集料及胶浆将中心的集料颗粒裹覆、胶结，但是比较松散，用手就可以剥落，粗集料的分布不均匀，可以看到很多分布在解剖面上的空隙。
　　3.高速公路水稳碎石基层施工的技术要领
　　3.1拌和厂的组织管理工作
　　根据实验室规定配合比，配置合格的混合料是拌和厂的首要任务，集料、水泥剂量和用水量的管理是拌和厂最重要的管理工作。
　　1)硬化集料堆放场地，保证排水通畅;为避免各种集料的混杂，在不同的集料堆间设置适当高度的隔离墙，可以避免因材料混杂导致级配变蒸发异性的现象出现;为防止出现离析，集料的堆放高度须低于4m;装载机装料时要按规定从料堆的底部铲装，这样可以防止粗料滚落过程出现的离析现象;为避免材料之间的混杂，料仓之间需要设置加高隔板;除此之外，为防止4号被雨淋，需用东西将其覆盖。
　　2)每天施工前要对混合料筛分，检查其级配比与目标配合比是否相配。
　　3)生产工作必须严格控制水泥的剂量，水泥剂量比设计高 0.2%。加强测试，实时观察混合料有没有出现灰条、灰团，色泽不正常、离析等现象。
　　4)为补偿施工中出现的蒸发损失的水分，施工拌和的含水量于最佳含水量相比，即大约0.5%～1.0%。根据集料含水量、气候及气温、距离等的变化调整水量的增加量。
　　3.2混合料运输工作
　　因为夏季气温高、蒸发快，为减少水分损失，必须在45分钟内将混合料运送到摊铺现场并将其覆盖。装料时要利用3次装料法，这样可以减少混合料出现离析的现象，再将导向板设置在出料口，保证混合料顺利滑落到车厢内。
　　3.3混合料摊铺工作
　　为防止出现纵向接缝，将2台摊铺机一起摊铺、碾压。摊铺过程中，为了保证摊铺机受料斗内始终有一定量的混合料，尽量将其后端闸门开大，根据实际情况转变螺旋分料器的转动速度，保证摊铺机在摊铺过程中保持连续、稳定的工作状态。安排专业人员检查摊铺机，一旦发现离析现象及时将其铲除，再用新拌的混合料填补。铺筑前将少量水泥浆洒在下承层表面，然后摊铺上层有益于良好联结的形成。
　　3.4混合料压实工作
　　进行混合料压实时把最大的碾压长度确定为约 30米，碾压的延迟时间小于2小时。碾压工作要遵循先轻后重、先边后中、由内到外的原则。首先用钢轮压路机在全宽范围内进行初压(静压)，然后再用重型振动压路机和轮胎压路机进行碾压，直至按规定完成压实工作。碾压的速度需控制在2～3km/h范围内。此过程中需要将混合料的含水量控制在最合适的数值，若表面水分蒸发较快，要有专门的人洒水补水;若有“弹簧”、松散、起皮等问题，必须派人以最快的速度翻开并换新拌混合料再碾压。只有将碾压轮重叠量控制为轮宽的1/3，才能使轮迹消失。

　　4.水泥稳定碎石基层裂缝出现的原因剖析
　　由于车辆荷载的作用，沥青面层会因基层裂缝导致的反射裂缝出现一些病害，所以施工过程中尽最大努力减少裂缝产生。

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