半剛性基層瀝青路面綜合抗裂技術(shù)分析

張 文 義

(山西晉城路橋建設(shè)有限公司，山西 晉城 048000)

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半剛性基層瀝青路面綜合抗裂技術(shù)分析

張 文 義

(山西晉城路橋建設(shè)有限公司，山西 晉城 048000)

介紹了半剛性基層瀝青路面連續(xù)施工原理及抗裂技術(shù)類(lèi)型，從水泥穩(wěn)定碎石基層材料拌和、混合料運(yùn)輸、攤鋪、碾壓等方面，闡述了某工程半剛性基層瀝青路面連續(xù)施工技術(shù)，并對(duì)施工路段進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果表明該技術(shù)提高了道路結(jié)構(gòu)質(zhì)量，縮短了工期，降低了施工成本。

瀝青路面，抗裂技術(shù)，混合料，壓實(shí)度

在我國(guó)高速公路的施工中，半剛性基層瀝青路面施工經(jīng)常被運(yùn)用到，半剛性基層瀝青路面不僅能夠很好的滿(mǎn)足荷載與運(yùn)行的需求，同時(shí)在路面性能、防滑水平、路面摩擦與駕駛保護(hù)上也比其他類(lèi)型路面更有優(yōu)勢(shì)，但由于受到外在自然因素與荷載的影響，在一定周期后路面會(huì)出現(xiàn)裂縫等問(wèn)題，為提高半剛性基層瀝青路面的抗裂性，筆者結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)對(duì)綜合抗裂技術(shù)的應(yīng)用及效果進(jìn)行了研究。

1 半剛性基層瀝青路面連續(xù)施工原理及綜合抗裂技術(shù)類(lèi)型

1.1 半剛性基層瀝青路面連續(xù)施工原理

半剛性基層瀝青路面連續(xù)施工工藝見(jiàn)圖1。

和傳統(tǒng)施工工藝相比，連續(xù)施工中將抗裂縫劑加入到了基層混合料中，這大大改善了半剛性材料力學(xué)性能，同時(shí)也可延長(zhǎng)基層混合料的凝結(jié)時(shí)間，在碾壓施工結(jié)束之后要立即進(jìn)行面層的施工，等到基層混合料終凝之前要進(jìn)行瀝青面層的施工鋪筑。瀝青面層骨料經(jīng)過(guò)振動(dòng)與碾壓，會(huì)嵌入到初凝的基層當(dāng)中，通過(guò)這種基層和面層之間的嵌鎖，接觸的表面也有效的交錯(cuò)，這大大增加了層間的摩阻力，因此可免去澆灑透層油，以及一周的灑水養(yǎng)護(hù)。連續(xù)施工不僅使施工工期大幅度的減少，同時(shí)也降低了施工成本，讓傳統(tǒng)路面施工中存在的污染等問(wèn)題得到有效的解決。

1.2 綜合抗裂技術(shù)類(lèi)型

1)瀝青面層抗裂技術(shù)。一是加大瀝青層面厚度。半剛性基層瀝青路面裂縫的產(chǎn)生與瀝青層太薄有關(guān)，以至于無(wú)法滿(mǎn)足車(chē)輛荷載與抗壓要求，瀝青層厚度要合理，讓面層的應(yīng)力得到科學(xué)的分布，讓瀝青層面的性能得到提升，并讓底層應(yīng)力大大減少，讓瀝青層爆裂壓力得到有效的緩解。工程實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，瀝青面層厚度達(dá)到20 cm時(shí)，路面產(chǎn)生的裂縫會(huì)大大地減少，但是此項(xiàng)措施將加大資金的投入。二是利用相應(yīng)的技術(shù)提高路面的抗裂性能，主要采取的措施包括材料的選用與配比、材料加工等，可歸納為以下幾個(gè)方面：使用改性瀝青提高混合材料的韌性；對(duì)瀝青材料配比進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，選用科學(xué)的配比級(jí)別提高瀝青層面的綜合抗裂性能；利用加筋原理，適當(dāng)?shù)募尤胩砑觿?/p>

2)基層抗裂技術(shù)。一是利用低劑量骨架嵌擠水穩(wěn)碎石。為了提高路面的抗干縮與抗溫縮能力，需要對(duì)傳統(tǒng)水穩(wěn)碎石降低水泥用量，水泥用量減少后，水穩(wěn)碎石不良化學(xué)反應(yīng)也將得到更好的控制，同時(shí)也更有利于對(duì)材料降溫、水分含量的控制。將水穩(wěn)碎石設(shè)計(jì)為骨架并嵌入到結(jié)構(gòu)當(dāng)中，能夠讓骨料之間的摩擦力大大減少，進(jìn)而補(bǔ)充因水泥用量減少造成的強(qiáng)度下降與模量的消耗。二是采用柔性基層，由于柔性基層有著強(qiáng)大的柔性和變形力，因此對(duì)應(yīng)力有著有效的消散作用，同時(shí)對(duì)應(yīng)力集中問(wèn)題起到緩解作用。但是現(xiàn)階段實(shí)際進(jìn)行的柔性基層施工還比較少，這主要還受到工程資金投入與路面標(biāo)高的影響。

此外，還有界面層抗裂技術(shù)。主要包括應(yīng)力吸收層鋪設(shè)、玻璃纖維格柵鋪設(shè)與土工織物鋪設(shè)。應(yīng)力吸收層能夠改善應(yīng)力集中問(wèn)題，并且資金投入不高，具有良好的抗裂性能。玻璃纖維格柵具有良好的耐腐蝕、抗壓，耐高溫能力，可與瀝青材料進(jìn)行很好的融合，是半剛性基層瀝青路面施工的一項(xiàng)重要技術(shù)，鋪設(shè)后本層面的瀝青底部拉應(yīng)力明顯緩解，進(jìn)而減少裂縫的產(chǎn)生。土工織物則能夠與多種材料很好融合，具有良好的耐撕性、延展性，可緩解應(yīng)力集中問(wèn)題，并且具有良好的保溫隔熱性能，可減少基礎(chǔ)溫度劇烈變化和水平移位。

2 半剛性基層瀝青路面連續(xù)施工路段應(yīng)用分析

2.1 工程概況

本路段全長(zhǎng)107.41 km，雙向六車(chē)道，路基寬度為33.5 m，路面合同段3個(gè)，L1合同段里程47.48 km，主線(xiàn)路路面結(jié)構(gòu)具體為：1)厚級(jí)配碎石底基層，層厚20 cm+水泥穩(wěn)定碎石下基層，層厚35 cm+中粒式瀝青混凝土下面層，層厚6 cm+中粒式瀝青混凝土上面層，層厚5 cm。2)對(duì)填土高度不足2.5 m的填方、挖方路段采用碎石墊層，碎石為15 cm的未過(guò)篩材料。3)橋面鋪裝結(jié)構(gòu)層則采用的是中粒式瀝青混凝土下面層，層厚6 cm+中粒式瀝青混凝土上面層，層厚5 cm。4)互通的立交橋匝道、服務(wù)區(qū)、停車(chē)區(qū)等路面均采用水泥混凝土鋪筑。

瀝青混凝土使用量共計(jì)30.8萬(wàn)m3，級(jí)配碎石底基層與墊層使用47.0萬(wàn)m3，水泥穩(wěn)定碎石基層使用53萬(wàn)m3，水泥混凝土路面使用9.6萬(wàn)m3。

選擇樁號(hào)K60+000～K60+300為試驗(yàn)路段，對(duì)試驗(yàn)路段分為兩段進(jìn)行施工對(duì)比，路面結(jié)構(gòu)相同，對(duì)K60+000～K60+100段采用瀝青路面?zhèn)鹘y(tǒng)施工工藝施工，K60+100～K60+300段采用水泥穩(wěn)定碎石基層材料拌和添加6%道路抗裂縫劑，實(shí)施基層+面層連續(xù)施工工藝。

2.2 連續(xù)施工工藝

1)水泥穩(wěn)定碎石基層材料拌和。a.控制水量：在高溫環(huán)境下作業(yè)，早晨、夜晚和中午的含水量有較大的區(qū)別，施工人員必須引起注意并對(duì)溫度的變化進(jìn)行及時(shí)調(diào)整。b.控制水泥含量：在施工中要對(duì)水泥含量按照實(shí)驗(yàn)配比進(jìn)行控制，在施工中每日都是用EDTA滴定法對(duì)水泥含量進(jìn)行測(cè)定，并進(jìn)行合理的調(diào)整，確保滿(mǎn)足施工要求。c.在拌和站現(xiàn)場(chǎng)建立起檢測(cè)組，一旦發(fā)現(xiàn)水泥含量發(fā)生變化，需要立即通報(bào)給拌和控制室，對(duì)水泥與水用量進(jìn)行調(diào)整。d.對(duì)混合料拌和均勻。

2)基層混合料運(yùn)輸及攤鋪。按照實(shí)驗(yàn)路、拌和站距離連續(xù)用料供應(yīng)。采用攤鋪機(jī)進(jìn)行攤鋪，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)室結(jié)果確定松浦系數(shù)，攤鋪至3 m～6 m時(shí)檢測(cè)標(biāo)高與橫向坡度，當(dāng)發(fā)現(xiàn)檢測(cè)結(jié)果存在異常，不符合施工要求時(shí)，需要即刻調(diào)整相應(yīng)的橫坡、平板高度，直到符合要求。在攤鋪的進(jìn)行中要確保一直是直線(xiàn)進(jìn)行的，攤鋪速度要緩慢，且均勻不斷。

3)基層混合料的碾壓施工。碾壓方式依次為靜壓、小振、大振、小振、靜壓，相應(yīng)的碾壓次數(shù)為1遍、1遍、2遍、1遍、1遍。通過(guò)碾壓施工后，要檢查壓實(shí)度。碾壓段落必須要保證有分明的層次，并設(shè)置好分界標(biāo)志。碾壓的過(guò)程當(dāng)中，輪寬要保持50%的重疊，均勻碾壓。碾壓施工中為了避免水泥初凝時(shí)間造成的影響，水泥拌和、碾壓都需要在初凝時(shí)間內(nèi)完成，并嚴(yán)格落實(shí)壓實(shí)度，滿(mǎn)足施工要求，輪跡也要避免明顯。壓實(shí)度須在碾壓過(guò)程中快速的檢測(cè)，將基層壓實(shí)度保持在94%以上。

4)瀝青面層的攤鋪和碾壓。在實(shí)施瀝青面層的攤鋪施工之前，要將熨平板預(yù)熱充分，減少熨平板和混合料之間的溫度差異，避免發(fā)生冷粘現(xiàn)象，防止出現(xiàn)裂紋、拉鉤。預(yù)熱時(shí)間設(shè)置為30 min左右，保證溫度在135 ℃以上。當(dāng)外界溫度比較低時(shí)可適當(dāng)延長(zhǎng)預(yù)熱時(shí)間，面層攤鋪要連續(xù)，保證均勻。

瀝青面層施工碾壓分為初壓、復(fù)壓、終壓3個(gè)階段，第一階段為穩(wěn)壓階段，混合料溫度應(yīng)保證不小于165 ℃。第二階段為實(shí)壓階段，碾壓需要達(dá)到規(guī)定壓實(shí)度，復(fù)壓溫度應(yīng)不小于130 ℃，初壓完成后緊接著實(shí)施復(fù)壓，采用振動(dòng)壓路機(jī)與輪胎壓路機(jī)組合碾壓，碾壓次數(shù)根據(jù)試驗(yàn)段鋪筑的碾壓遍數(shù)來(lái)確定，通常應(yīng)在8遍以上。第三階段為終壓，目的在于消除面層缺陷，保證面層平整度良好。采用膠輪碾壓機(jī)對(duì)鋼輪碾壓機(jī)碾壓產(chǎn)生的裂縫進(jìn)行收面處理，碾壓在較高溫度下進(jìn)行，結(jié)束時(shí)溫度也要保持在110 ℃以上。

3 施工路段檢測(cè)

施工結(jié)束后在第3天，第5天，第7天分別鉆芯取樣檢測(cè)基層含水量、壓實(shí)度、平整度、構(gòu)造深度等性能指標(biāo)，判斷是否滿(mǎn)足相關(guān)規(guī)范要求。1)基層含水量檢測(cè)：連續(xù)施工各個(gè)樁號(hào)基層含水量變化并不十分明顯，均在最佳含水量上下，浮動(dòng)范圍不超過(guò)1%，檢測(cè)發(fā)現(xiàn)第7天含水量達(dá)到最佳，有良好養(yǎng)護(hù)環(huán)境。而傳統(tǒng)施工路段在基層攤鋪后進(jìn)行7 d的灑水養(yǎng)護(hù)，出現(xiàn)基層材料濕度的變化，路表水分蒸發(fā)迅速，在較大收縮應(yīng)力下路面容易出現(xiàn)收縮裂縫。通過(guò)連續(xù)施工，在基層攤鋪后立即攤鋪瀝青面層，有效地隔開(kāi)了基層與外部環(huán)境，這大大減少了外界環(huán)境變化造成的基層水分變化，減少基層干縮裂縫發(fā)生。2)壓實(shí)度檢測(cè)：經(jīng)檢測(cè)，基層碾壓壓實(shí)度達(dá)到94%～96%再進(jìn)行面層攤鋪碾壓，使得基層壓實(shí)度達(dá)到98%以上，達(dá)到規(guī)范要求，這表明基層連續(xù)施工具有可行性。3)基層與面層粘結(jié)強(qiáng)度：層間抗剪強(qiáng)度達(dá)到0.81 MPa，比常規(guī)施工層間抗剪強(qiáng)度增加39.7%，表明連續(xù)施工可明顯提高層間抗剪強(qiáng)度，避免裂縫產(chǎn)生。4)拉拔試驗(yàn)強(qiáng)度達(dá)到0.06 MPa。連續(xù)施工技術(shù)屬于新興施工方法，相較于傳統(tǒng)施工方法可顯著提高道路的結(jié)構(gòu)質(zhì)量，防止裂縫的產(chǎn)生，縮短工期，減少施工成本，可獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 李峻西.解析半剛性基層瀝青路面綜合抗裂技術(shù)[J].四川建材,2015(6):134-135.

[2] 鄭 義.半剛性基層瀝青路面抗裂措施長(zhǎng)期性能觀測(cè)研究[J].公路工程,2014(6):234-238.

[3] 鐘世清,覃 勉.瀝青路面綜合抗裂技術(shù)淺析[J].浙江建筑,2011(9):44-46.

Analysis on comprehensive anti-cracking techniques of asphalt pavement with semi-rigid base

Zhang Wenyi

(ShanxiJinchengHighwayBridgeConstructionCo.,Ltd,Jincheng048000,China)

The thesis introduces continuous construction principles and anti-cracking techniques types of asphalt pavement with semi-rigid base, describes continuous construction technologies of asphalt pavement with semi-rigid base from aspects of cement stabilized gravel base material mixing, mixture transportation, paving and rolling, and makes a detection of the construction section. Results show that: the above-mentioned technology improves the road structure quality, shortens construction duration, and reduces construction cost.

asphalt pavement, anti-cracking technique, mixture, compaction degree

1009-6825(2016)31-0171-03

2016-08-21

張文義(1963- )，男，工程師

U416.217

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