大厚度水泥穩(wěn)定碎石基層連續(xù)攤鋪層間界面狀態(tài)影響因素分析*

余　俊

(江西省交通工程質(zhì)量監(jiān)督站　南昌　330003)

大厚度水泥穩(wěn)定碎石基層連續(xù)攤鋪層間界面狀態(tài)影響因素分析*

余俊

(江西省交通工程質(zhì)量監(jiān)督站南昌330003)

摘要水泥穩(wěn)定碎石分層連續(xù)攤鋪的影響因素眾多，文中通過(guò)室內(nèi)7 d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)和剪切試驗(yàn)，探討分析分層攤鋪時(shí)間間隔、層間污染和壓實(shí)功對(duì)水泥穩(wěn)定碎石抗壓強(qiáng)度和層間抗剪強(qiáng)度的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：與完全連續(xù)的整體結(jié)構(gòu)相比，在下層初凝前完成上層的壓實(shí)工作，抗剪和抗壓強(qiáng)度保證率在87%以上；層間污染可導(dǎo)致水穩(wěn)層間界面抗剪強(qiáng)度50%以上的折減；壓實(shí)功對(duì)水穩(wěn)抗壓強(qiáng)度的影響明顯比層間抗剪強(qiáng)度大。

關(guān)鍵詞水泥穩(wěn)定碎石基層連續(xù)攤鋪層間界面抗剪強(qiáng)度

大厚度半剛性基層指厚度超過(guò)30 cm，規(guī)范規(guī)定需分層鋪筑，即下層工后養(yǎng)護(hù)7 d后再鋪筑上層。這種傳統(tǒng)的分層鋪筑工藝，不僅延長(zhǎng)工期和成本，而且分層鋪筑形成的界面較弱。相關(guān)研究表明[1]，層間界面不良可導(dǎo)致路面最大剪應(yīng)力增長(zhǎng)21%，橫向最大拉應(yīng)力增加2倍,路面壽命將大幅縮短。

與傳統(tǒng)分層攤鋪相比，連續(xù)攤鋪可以縮短工期、獲得整體性良好的半剛性結(jié)構(gòu)。工程實(shí)踐表明，連續(xù)攤鋪施工過(guò)程中通過(guò)施工質(zhì)量控制可以進(jìn)一步提高界面粘結(jié)強(qiáng)度，改善路面整體結(jié)構(gòu)力學(xué)性能。嚴(yán)二虎等人[2]重點(diǎn)研究了半剛性基層與瀝青層間的界面狀態(tài)，半剛性基分層連續(xù)攤鋪相關(guān)研究多集中于層間界面狀態(tài)對(duì)路面結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)的影響。因此，有必要對(duì)大厚度半剛性基層的層間結(jié)合狀態(tài)的影響因素開(kāi)展深入系統(tǒng)的研究，以便提高大厚度半剛性基層瀝青路面的應(yīng)用和推廣。

本文采用室內(nèi)試驗(yàn)，探討分析了分層攤鋪時(shí)間間隔、層間污染和壓實(shí)功對(duì)水泥穩(wěn)定碎石的層間抗剪強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度影響[3]。

1室內(nèi)試驗(yàn)

1.1　試驗(yàn)方法與設(shè)備

層間剪切強(qiáng)度采用斜剪試驗(yàn)，試驗(yàn)原理見(jiàn)圖 1。試驗(yàn)采用振動(dòng)壓實(shí)成型的圓柱形試件，試驗(yàn)所用水泥穩(wěn)定碎石混合料骨料最大粒徑26.5 mm，屬于粗粒土，規(guī)范建議試件規(guī)格為直徑×高=15 cm×15 cm，這樣可以更接近現(xiàn)場(chǎng)施工情況。

圖1　剪切試驗(yàn)示意圖與試驗(yàn)壓力機(jī)

1.2　試驗(yàn)材料

(1) 水泥。水泥穩(wěn)定碎石路面基層采用P·C32.5級(jí)水泥，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 1[4]。

表1　P·C32.5級(jí)水泥性能試驗(yàn)

(2) 集料與級(jí)配。水泥穩(wěn)定碎石混合料級(jí)配見(jiàn)表2，試驗(yàn)用石灰?guī)r集料，技術(shù)指標(biāo)略。水泥用量選定4.0%。

表2　骨架密實(shí)型級(jí)配

2試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1　分層攤鋪間隔對(duì)層間粘結(jié)狀態(tài)的影響

攤鋪時(shí)間間隔對(duì)層間間接狀態(tài)的影響試驗(yàn)方案見(jiàn)表3，其中7d間隔需在養(yǎng)生環(huán)境養(yǎng)生，上層裝料前下層表面鑿毛撒布適量水泥砂漿，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。

表3　試驗(yàn)方案說(shuō)明

圖2　不同攤鋪時(shí)機(jī)層間抗剪強(qiáng)度和

由圖 2 可見(jiàn)：①攤鋪時(shí)間間隔對(duì)層間抗剪強(qiáng)度和7 d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響趨勢(shì)是一致的。初凝之前攤鋪，層間界面抗剪強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度有小幅降低；初凝之后再進(jìn)行上層施工，層間抗剪強(qiáng)度衰減近40%，抗壓強(qiáng)度有30%的折減；終凝后攤鋪，層間抗剪強(qiáng)度降低60%，抗壓強(qiáng)度降低50%；傳統(tǒng)分層攤鋪，層間抗剪強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度略小于初凝后攤鋪；②初凝后攤鋪得到的試驗(yàn)結(jié)果離散性最大，是因?yàn)槌跄浇K凝時(shí)間短，強(qiáng)度變化迅速，上層攤鋪的擾動(dòng)，打破了強(qiáng)度發(fā)育的平穩(wěn)性。因此，應(yīng)該保證水穩(wěn)上層攤鋪壓實(shí)在下層初凝之前結(jié)束。

2.2　層間污染對(duì)層間粘結(jié)狀態(tài)的影響

層間污染對(duì)結(jié)構(gòu)抗壓強(qiáng)度和層間抗剪強(qiáng)度的影響試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3，試驗(yàn)方案見(jiàn)表4。

圖3　不同污染條件下水穩(wěn)結(jié)構(gòu)力學(xué)強(qiáng)度

試驗(yàn)編號(hào)層間處理內(nèi)容模擬現(xiàn)場(chǎng)狀況W1無(wú)處理正常無(wú)污染施工W2涂抹機(jī)油10g施工機(jī)械漏油污染W(wǎng)3撒細(xì)粒土10g人工或機(jī)械引起的泥土污染

由圖 3 可見(jiàn)：①層間抗剪強(qiáng)度對(duì)層間污染的敏感性高于水穩(wěn)結(jié)構(gòu)抗壓強(qiáng)度。油污染導(dǎo)致層間抗剪強(qiáng)度減低1.227 MPa，較無(wú)污染狀態(tài)折減52.8%，而層間污染對(duì)抗壓強(qiáng)度的折減在10%以?xún)?nèi)；②油污對(duì)水穩(wěn)抗剪和抗壓強(qiáng)度影響大于泥土。

2.3　壓實(shí)功對(duì)層間粘結(jié)狀態(tài)的影響

分析不同壓實(shí)功對(duì)水穩(wěn)力學(xué)指標(biāo)影響的試驗(yàn)方案見(jiàn)表5，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖4。按試驗(yàn)規(guī)程中有關(guān)振動(dòng)壓實(shí)操作進(jìn)行壓實(shí)，可以得到充分的振動(dòng)壓實(shí)時(shí)間；而輕壓指壓實(shí)時(shí)間比充分振動(dòng)壓實(shí)時(shí)間縮短1/3，以模擬現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)不足的情況。

表5　試驗(yàn)方案說(shuō)明

由圖4可見(jiàn)，壓實(shí)對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響比層間抗剪強(qiáng)度明顯。Y2上層壓實(shí)不足，引起層間抗剪強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度分別降低15.14%，26.13%。Y3上層壓實(shí)充分可以彌補(bǔ)下層壓實(shí)缺陷，使得抗剪和抗壓強(qiáng)度折減較小。Y4上下層壓實(shí)不足均導(dǎo)致抗剪和抗壓強(qiáng)度呈30.84%和42.15的降低。因此施工過(guò)程中要保證充分壓實(shí)，以助結(jié)構(gòu)抗剪和抗壓強(qiáng)度發(fā)育。

圖4　不同壓實(shí)情況下層間抗剪與7 d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度

3結(jié)論

(1) 初凝之前攤鋪，層間界面抗剪強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度降低幅度??；初凝之后再進(jìn)行上層施工，層間抗剪強(qiáng)度衰減近40%，抗壓強(qiáng)度有30%的折減；終凝后攤鋪，層間抗剪強(qiáng)度降低60%，抗壓強(qiáng)度降低50%。因此，水泥穩(wěn)定碎石基層分層連續(xù)攤鋪時(shí)，應(yīng)該保證水穩(wěn)上層攤鋪壓實(shí)在下層初凝之前結(jié)束。

(2) 層間抗剪強(qiáng)度對(duì)層間污染的敏感性高于水穩(wěn)結(jié)構(gòu)抗壓強(qiáng)度。油污染導(dǎo)致層間抗剪強(qiáng)度較無(wú)污染狀態(tài)折減52.8%，而層間污染對(duì)抗壓強(qiáng)度的折減在10%以?xún)?nèi)。因此，施工過(guò)程要特別注意施工作業(yè)面的清潔，尤其是要防止施工機(jī)械的漏油污染。

(3) 壓實(shí)功對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響比層間抗剪強(qiáng)度明顯。上下層壓實(shí)不足均導(dǎo)致抗剪和抗壓強(qiáng)度30.84%和42.15的降低。因此，施工過(guò)程中要保證充分壓實(shí)，以助結(jié)構(gòu)抗剪和抗壓強(qiáng)度發(fā)育。

參考文獻(xiàn)

[1]劉燕燕,胡力群,蔣科.水泥穩(wěn)定碎石基層分層攤鋪一次成型施工工藝研究[J].路基工程,2012(5):79-82.

[2]嚴(yán)二虎,沈金安.半剛性基層與瀝青層之間界面條件對(duì)結(jié)構(gòu)性能的影響[J].公路交通科技. 2004 (1)：38-41.

[3]李明杰.水泥穩(wěn)定碎石強(qiáng)度影響因素的試驗(yàn)研究[J].公路交通科技,2010(4): 6-11.

[4]JTG E30-2005公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程[S].北京:人民交通出版社,2006.

收稿日期：2015-09-24

DOI 10.3963/j.issn.1671-7570.2015.06.028

*江西省交通科技項(xiàng)目(2012C0023)