振動(dòng)成型法骨架密實(shí)型結(jié)構(gòu)在半剛性基層中的應(yīng)用分析

劉海霞

（河南鵬程路橋建設(shè)有限公司，河南 焦作 454000）

振動(dòng)成型法骨架密實(shí)型結(jié)構(gòu)在半剛性基層中的應(yīng)用分析

劉海霞

（河南鵬程路橋建設(shè)有限公司，河南 焦作 454000）

骨架密實(shí)型半剛性基層能夠顯著提高高等級(jí)公路的基層強(qiáng)度和基層抗裂縫能力，減少高等級(jí)瀝青路面的反射裂縫，具有較好的路用性能；骨架密實(shí)型半剛性基層混合料配合比材料選擇要求較高，施工工藝更復(fù)雜，但是到目前為止還沒有在材料設(shè)計(jì)、施工方法、材料設(shè)計(jì)控制指標(biāo)以及檢測方法上形成很成熟的經(jīng)驗(yàn)，本文結(jié)合在一級(jí)公路中的應(yīng)用對(duì)半剛性基層的振動(dòng)成型法骨架密實(shí)型結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析和探討。

振動(dòng)成型法；骨架密實(shí)型；半剛性基層；配合比

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速增長和重載交通的日益發(fā)展，半剛性基層在我國高等級(jí)公路的建設(shè)中越來越占有特殊的重要地位，它整體性強(qiáng)，水穩(wěn)性和抗凍性好，強(qiáng)度和承載能力高，并且具有一定的抗彎拉強(qiáng)度，而且具有隨齡期增加不斷增長的特性，因此半剛性基層瀝青路面通常具有較小的變形和較強(qiáng)的荷載擴(kuò)散能力［1］；半剛性基層材料具有強(qiáng)度高且能滿足承擔(dān)重載的需要，但同時(shí)剛度也大，特別是脹縮系數(shù)偏大，往往容易產(chǎn)生收縮開裂，并由此引起瀝青面層發(fā)生反射裂縫［2］。這些缺點(diǎn)引起了路面的早期破壞，影響了路面的正常使用功能和使用壽命。消除或減少反射裂縫已經(jīng)成為道路工作者的重要任務(wù)。但是到目前為止還沒有在材料設(shè)計(jì)方法，材料設(shè)計(jì)控制指標(biāo)以及檢測方法上形成共識(shí)［3］。

1　骨架密實(shí)型水泥穩(wěn)定碎石基層的組成特點(diǎn)

骨架密實(shí)型水泥穩(wěn)定碎石基層中粗集料含量比例較多，粗集料的顆粒之間能形成有效嵌擠作用以提高混合料的強(qiáng)度。細(xì)集料相對(duì)含量比例較少，所以水泥用量相對(duì)減少。細(xì)集料經(jīng)碾壓密實(shí)后又能填充混合料的孔隙，使混合料的孔隙率降低，提高密實(shí)度改善半鋼性基層材料的抗裂性。但是，隨著粗集料增加骨架密實(shí)型水泥穩(wěn)定碎石基層在施工過程中，離析的現(xiàn)象也隨之增大，因此在施工過程中對(duì)配合比設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證，對(duì)拌和、運(yùn)輸、攤鋪及碾壓工藝要求也相應(yīng)有所提高［4］。

2　骨架密實(shí)型水泥穩(wěn)定碎石基層在一級(jí)公路S104鄭常線焦作境馬營至小中里段改建工程中的應(yīng)用

2.1材料

2.1.1水泥采用焦作中晶復(fù)合硅酸鹽水泥。焦作中晶復(fù)合硅酸鹽水泥的試驗(yàn)結(jié)果見表1。

2.1.2粗集料

石料采用焦作太行山的石灰?guī)r。碎石規(guī)格19.0～37.5mm，9.5～19.0mm，4.75～9.5mm。叁種材料的質(zhì)量指標(biāo)見表2，材料篩分結(jié)果見配合比設(shè)計(jì)部分。

石屑采用焦作太行山的石灰?guī)r，采石場加工碎石時(shí)通過最小篩孔（通常為2.36mm或4.75mm）的篩下部分。作為細(xì)集料使用，其主要質(zhì)量指標(biāo)見表3.材料篩分結(jié)果見配合比設(shè)計(jì)部分。

表1　焦作中晶復(fù)合硅酸鹽水泥的試驗(yàn)結(jié)果

表2　粗集料主要質(zhì)量指標(biāo)

2.1.3細(xì)集料

表3　細(xì)集料主要質(zhì)量指標(biāo)

2.1.4水

采用無污染的飲用水。

2.2配合比設(shè)計(jì)

2.2.1確定碎石級(jí)配最佳配合比例

碎石通過篩分試驗(yàn)，按照河南省地方標(biāo)準(zhǔn)《公路水泥穩(wěn)定碎石抗裂設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》的不摻粉煤灰的碎石強(qiáng)嵌擠骨架密實(shí)型礦料級(jí)配范位表4。確定了組成骨架密實(shí)型四種礦料的最佳配合比例為：37.5-19.0（mm）：19-9.5（mm）：9.5-4.75（mm）：石屑（mm）=36：26：11：27

2.2.2確定最佳水泥劑量

根據(jù)《公路水泥穩(wěn)定碎石抗裂設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》表6不摻粉煤灰強(qiáng)嵌擠骨架密實(shí)型礦料級(jí)配范位，按《公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》標(biāo)準(zhǔn)方法得出混合料最佳水泥劑量4%。

2.2.3確定最大干密度和最佳含水量

按強(qiáng)嵌擠骨架密實(shí)型礦料級(jí)配碎石最佳級(jí)配比例，最佳水泥劑量4%配制水泥穩(wěn)定碎石混合料。按《公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》標(biāo)準(zhǔn)方法得出混合料最大干密pd=2.43g/cm，最佳含水量W=5.5%

2.2.4確定最佳水泥穩(wěn)定碎石混合料無側(cè)限抗壓強(qiáng)度

得出強(qiáng)度平均值7.8 Mpa，概率值7.2，評(píng)定結(jié)果合格。

由此確定目標(biāo)配合比為：

37.5-19.0（mm）：19-9.5（mm）：9.5-4.75（mm）：石屑（mm）=36：26：11：27

水泥劑量為4.0%，含水量為W=5.5%。

2.3水泥穩(wěn)定碎石拌合站的質(zhì)量控制

2.3.1在拌合機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，在運(yùn)輸帶上均勻取料進(jìn)行篩分試驗(yàn)，確保礦料的合成級(jí)配滿足骨架密實(shí)型要求的級(jí)配范圍，水泥劑量控制在4.0%～4.5%；含水量控制在6.0%～6.5%。

2.3.2混合料拌和后裝車時(shí)車輛要前后移動(dòng)，分三次裝料，減少粗細(xì)集料離析。

2.3.3記錄每輛車的第一盤水泥混合料加水拌合的時(shí)間，到施工碾壓結(jié)束的作業(yè)時(shí)間應(yīng)控制在3～4h之間。

2.4試鋪施工過程中水泥穩(wěn)定碎石混合料質(zhì)量項(xiàng)目和標(biāo)準(zhǔn)

2.4.1場攤鋪整平過程中對(duì)水泥劑量取樣試驗(yàn)，控制標(biāo)準(zhǔn)在4.0%～4.5%之間。

2.4.2現(xiàn)場觀察攤鋪及碾壓過程中，含水量異常時(shí)隨時(shí)取樣試驗(yàn)，含水量控制在5.5%～6.0%之間。

2.4.3隨時(shí)觀察有無粗集料窩和粗集料帶等離析現(xiàn)象，人工及時(shí)拌合均勻。

2.4.4碾壓結(jié)束后，立即檢驗(yàn)壓實(shí)度，基層壓實(shí)度控制標(biāo)準(zhǔn)≥98%。

2.4.5取混合料檢驗(yàn)7d齢期劈裂強(qiáng)度及無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，水泥穩(wěn)定碎石抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)≥7.0Mpa，水泥穩(wěn)定碎劈裂強(qiáng)度≥0.65Mpa。

2.4.6嚴(yán)格控制基層的厚度，滿足設(shè)計(jì)要求。

2.4.7嚴(yán)格控制混合料的延遲時(shí)間，在3～4h之間碾壓完成。

2.5水泥穩(wěn)定碎石混合料基層攤鋪過程中的質(zhì)量管理

2.5.1全面清掃路面，并在預(yù)定攤鋪的路面上灑水，使其表面濕潤。

2.5.2將成品料卸入攤鋪機(jī)料倉，由攤鋪機(jī)自行行進(jìn)攤鋪，攤鋪過程中測量人員及時(shí)測量各檢測點(diǎn)的標(biāo)高，保證松鋪厚度符合預(yù)計(jì)要求。

2.5.3攤鋪后，用20T壓路機(jī)穩(wěn)壓一遍，以暴露潛在的不平整。對(duì)于局部低洼處，將其表面5cm以上耙松，并用新拌的混合料進(jìn)行平整。

表4　礦料篩分結(jié)果及強(qiáng)嵌擠骨架密實(shí)型合成級(jí)配計(jì)算表

2.5.4攤鋪要?jiǎng)蛩?、連續(xù)地進(jìn)行；必需停頓時(shí)，最長停頓時(shí)間不得超過1.5h。

2.5.5整型后，當(dāng)混合料處于略大于最佳含水量0.5%～1%時(shí)，即可進(jìn)行碾壓。碾壓要遵照“先邊后中，先輕后重，先慢后快”的原則。碾壓按“初碾－重碾－終碾”三階段進(jìn)行。由低處向高處進(jìn)行，碾壓時(shí)，后輪就應(yīng)重疊1/2輪寬；后輪必須超出兩攤鋪段間的接縫。對(duì)兩側(cè)的薄弱環(huán)節(jié)應(yīng)多壓兩遍。初碾用20T壓路機(jī)靜壓，碾壓速度為1.5～1.7km/h為宜，便于施工人員有效地進(jìn)行整型，調(diào)整標(biāo)高和平整度、橫坡度等符合設(shè)計(jì)要求。經(jīng)調(diào)整立即用22T振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行振動(dòng)碾壓，碾壓速度以2～2.5km/h為宜，后輪應(yīng)重疊1/2輪寬，后輪壓完路面全寬時(shí)為一遍，勻速碾壓二遍，再用20T振動(dòng)壓路機(jī)勻速碾壓二遍，20T振動(dòng)壓路機(jī)勻速碾壓收面，碾壓到要求密實(shí)度，同時(shí)沒有明顯的輪跡。特別要注意接縫處的整平，保證接縫順適平整。

2.5.6嚴(yán)禁壓路機(jī)在已完成的或正在碾壓的路段上“調(diào)頭”或急剎車，以避免穩(wěn)定碎石表面遭受破壞。

2.5.7在碾壓過程中，穩(wěn)定碎石表面應(yīng)保持濕潤，若表面水分蒸發(fā)得快，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)灑少量的水。

2.5.8碾壓過程中，如有“彈簧”、松散、起皮等現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)翻開重拌和，或用其他方法處理，使其達(dá)到質(zhì)量要求。

2.5.9在碾壓結(jié)束之前，人工仔細(xì)進(jìn)行終平一次，使其縱向順直，路拱符合設(shè)計(jì)要求，局部低洼之處不宜進(jìn)行找補(bǔ)，待下一層處理。

3　結(jié)語

骨架密實(shí)級(jí)配水泥穩(wěn)定碎石基層在抗裂性能等方面明顯優(yōu)于懸浮密實(shí)級(jí)配水泥穩(wěn)定碎石，對(duì)于骨架密實(shí)型水泥穩(wěn)定碎石基層配合比設(shè)計(jì)，為使基層形成較大的強(qiáng)度，即要有足夠的水泥砂漿粘結(jié)集料，又要有一定的級(jí)配合理的粗集料形成堅(jiān)實(shí)的骨架。在一級(jí)公路S104鄭常線焦作境馬營至小中里段改建工程施工中，通過改變水泥穩(wěn)定碎石的結(jié)構(gòu)類型，即由傳統(tǒng)的懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)，從而改善半剛性基層材料的收縮特性、力學(xué)性能、水穩(wěn)定性及抗疲勞性，具有優(yōu)良的路用性能［5］。

［1］劉金杰.骨架密實(shí)型水泥碎石基層研究［D］.天津：河北工業(yè)大學(xué)，2007.

［2］陳澤松.振動(dòng)成型法骨架密實(shí)型基層與普通基層的應(yīng)用比較［J］.中外公路，2011（4）：21-22.

［3］裴磊.骨架密實(shí)型半剛性基層材料設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)控制參數(shù)的統(tǒng)一研究［D］.濟(jì)南：山東建筑大學(xué)，2010.

［4］魏坤，張靜，周雙雷.淺談骨架密實(shí)型水泥穩(wěn)定碎石基層配合比設(shè)計(jì)［J］.科技信息，2010（27）：17-18.

［5］蔣應(yīng)軍.骨架密實(shí)型水泥粉煤灰碎石組成設(shè)計(jì)與路用性能［J］.長安大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2008（5）：19-20.

Analysison theApplication of Vibration Molding Method Skeleton Dense Structurein Semi-Rigid Base

Liu Haixia
（Henan Pengcheng Road&Bridge Construction Co.，LTD，Jiaozuo Henan 454000）

Skeleton Dense semi-rigid base can significantly improve the base strength and crack resistance of highgrade highways，reduce the reflection crack of high-grade asphalt pavement，and has good road performance；Skeleton dense semi-rigid base mixture proportion materials have relatively higher selection requirements，and more complex construction process，but so far it has not form quite mature experience in material design，construction methods，materials design control index and inspection method，this paper combined the application in grade A highway，analyzed and discussed vibration molding method skeleton dense structure of semi-rigid base.

vibration molding method；skeleton dense；semi-rigid base；mixture proportion

U414

A

1003-5168（2015）12-0079-3

2015-10-22

劉海霞（1974.2-），女，本科，工程師，研究方向：道路與橋梁建設(shè)與管理。