基于現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)下提升二灰碎石強度的應(yīng)對措施

□文/楊 云 劉 志 趙金國

二灰碎石結(jié)構(gòu)主要用于路面的基層或底基層，起到承受路面面層傳遞的車輛荷載并將荷載分布到墊層或路基上的作用，具有良好的力學(xué)性、板體性、水穩(wěn)性和一定的抗凍性［1］；雖然其早期強度較低，但是隨著時間的推移，后期強度增長幅度大，整體強度較高。目前無論是在公路、市政工程的大、中修還是改建工程中均是優(yōu)選的半剛性結(jié)構(gòu)。

JTG/TF 20—2015《公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則》與JTJ 034—2000《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》相比，從原材料、組成設(shè)計要求到現(xiàn)場施工等環(huán)節(jié)均有了較大變化，尤其是常用到的二灰碎石結(jié)構(gòu)層，在施工中本就不易達(dá)到設(shè)計強度要求的情況下，JTG/TF 20—2015對此項指標(biāo)又提出了更高的要求；為了能夠解決強度問題，施工各方雖然提出了各種解決辦法，但是施工效果及總體經(jīng)濟效益仍不盡人意。

1 規(guī)范對比

1.1 原材料

1.1.1 粗集料

JTG/TF 20—2015 提高了對粗集料的壓碎值的技術(shù)要求，由原來的≯30%提高到≯26%；增加了軟石含量、針片狀顆粒含量、粉塵含量等指標(biāo)。整體上看還增加了高速公路和一級公路基層混合料生產(chǎn)時材料分檔的數(shù)量要求和規(guī)格要求。

1.1.2 細(xì)集料

JTG/TF 20—2015 增加了細(xì)集料顆粒分析、塑性指數(shù)、有機質(zhì)含量的技術(shù)要求，尤其對級配分析中關(guān)鍵規(guī)格的顆粒含量單獨提出了要求。

1.2 混合料組成設(shè)計

1）提出采用間斷、密實型的級配構(gòu)成原理，改進(jìn)無機結(jié)合料穩(wěn)定級配碎石或礫石等材料的級配設(shè)計方法。

2）補充完善了級配碎石的材料設(shè)計和施工工藝要求。

3）調(diào)整了無機結(jié)合料穩(wěn)定材料的強度標(biāo)準(zhǔn)，增加了目標(biāo)配合比和生產(chǎn)配合比設(shè)計的內(nèi)容和要求。

1.3 混合料生產(chǎn)、攤鋪、碾壓及養(yǎng)生

提高了基層和底基層施工壓實度標(biāo)準(zhǔn)，無機結(jié)合料穩(wěn)定材料拌和設(shè)備和工藝要求；規(guī)范了無機結(jié)合料穩(wěn)定材料的養(yǎng)生方式和周期，明確了層間結(jié)合處理的工藝措施及要求；強化了基層施工質(zhì)量的控制措施和指標(biāo)要求。

2 針對JTG/TF 20—2015要求所采取的措施

2.1 原材料

1）為提高施工過程中材料的均勻性和穩(wěn)定性，降低由于材料不均勻而引起的非正常開裂，確保結(jié)構(gòu)強度得到有效提高，對高速公路和一級公路用4.75 mm以上粗集料，采用單一粒徑的規(guī)格料。

2）由于穩(wěn)定材料拌和設(shè)備，與瀝青混合料拌和設(shè)備相比沒有除塵裝置，細(xì)集料中的粉塵（0.075 mm 以下）對礦料級配有著直接的影響，所以高速公路和一級公路用細(xì)集料中＜0.075 mm 的顆粒含量應(yīng)≯15%，其他等級公路此指標(biāo)可放寬到20%。

3）石灰在未消化殘渣含量指標(biāo)合格的前提下，鈣鎂含量指標(biāo)原則上要求用于一級及以上道路時不能低于二級技術(shù)要求，用于其他等級路時不能低于三級技術(shù)要求。

4）粉煤灰作為原材料除了比表面積一項不容易滿足要求，其余幾項指標(biāo)一般情況下都容易達(dá)到，JTG/TF 20—2015和JTJ 034—2000中均規(guī)定粉煤灰的比表面積要求＞2 500 cm2/g,但在實際施工中發(fā)現(xiàn)，用于石灰粉煤灰碎石結(jié)構(gòu)層中的粉煤灰很少能夠滿足比表面積要求，有的甚至相差很多［1］。為解決這一問題，采用將粉煤灰磨細(xì)，從而減小粒徑、增加比表面積的方法，摻入到混合料中，使混合料的性能得到改善且經(jīng)濟成本不高。

2.2 混合料組成設(shè)計

無機結(jié)合料穩(wěn)定材料的強度水平在一定程度上反映了材料的其他路用性能，如彈性模量、疲勞壽命、抗沖刷、抗凍能力以及收縮等性能［2］。所以在對無機結(jié)合料穩(wěn)定材料配合比設(shè)計時，強度設(shè)計是一項重要內(nèi)容。隨著JTG/TF 20—2015 中二灰碎石的強度標(biāo)準(zhǔn)的提高，目前天津地區(qū)一級公路各工程的設(shè)計圖紙中對7 d 無側(cè)限抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值也由原來的0.8 MPa 相應(yīng)的提高到1 MPa，設(shè)計強度標(biāo)準(zhǔn)的提高，需要檢測機構(gòu)和工地試驗室針對各自工程實際使用的材料進(jìn)行完整的試驗，綜合評定混合料性能，優(yōu)選合理的級配曲線，做好目標(biāo)配合比設(shè)計和生產(chǎn)配合比設(shè)計，為工程施工現(xiàn)場質(zhì)量控制提供理論依據(jù)［2］。

1）二灰碎石中粉煤灰用量越多，初期強度越低，但90 d 齡期的強度增長幅度越大。當(dāng)遇到工期緊需要提高早期強度的情況，可以考慮在二灰穩(wěn)定材料中加入少量水泥，但一定要注意水泥加入比例的控制，否則會導(dǎo)致材料的溫度收縮開裂或干濕開裂程度的增加。因此，在實際工程中提高二灰碎石的強度，首先是優(yōu)選混合料的礦料級配，其次才是適當(dāng)增加無機結(jié)合料的劑量。

2）為了有效提高混合料的力學(xué)性能，首先做好混合料的級配優(yōu)化，將混合料中4.75 mm 以上的粗集料含量定在55%～65%之間，盡量減少混合料的最大粒徑；4.75 mm 通過率的波動，一級及以上公路不超過10%，二級公路不超過20%；0.075 mm 通過率的下限控制在2%。

3）二灰碎石的灰劑量一定要按照內(nèi)摻法計算，石灰粉煤灰與粒料的比例嚴(yán)格控制在15∶85～20∶80的范圍內(nèi)；粉煤灰比表面積在下限時，在總灰劑量不變情況下盡量減少粉煤灰用量，適量增加石灰用量。

4）確保配合比設(shè)計階段與應(yīng)用到工程項目中的原材料一致，做好與拌和站人員的溝通。

5）根據(jù)工程項目特點，優(yōu)選適宜的配比方案并結(jié)合施工性能和經(jīng)濟效益綜合考慮；生產(chǎn)配合比階段一定要注意拌和設(shè)備的調(diào)試和標(biāo)定，做好生產(chǎn)配合比的驗證與施工參數(shù)的調(diào)整。

2.3 混合料生產(chǎn)、攤鋪、碾壓及養(yǎng)生

1）在拌和過程中要實時監(jiān)測各個料倉的生產(chǎn)計量，做好實際摻加量與設(shè)計值的比對，嚴(yán)格監(jiān)測各種原材料及混合料的含水量。

2）根據(jù)生產(chǎn)、攤鋪能力對碾壓設(shè)備的數(shù)量、型號、功率等做好協(xié)調(diào)并充分利用科學(xué)的檢測手段確?；旌狭系膲簩嵍燃皬姸纫?。

3）采用灑水養(yǎng)生、薄膜覆蓋、土工布覆蓋、鋪濕砂、草簾覆蓋以及鋪灑乳化瀝青等方法養(yǎng)護(hù)，可結(jié)合工程項目特點進(jìn)行選擇。

3 工程應(yīng)用

3.1 工程概況

武清區(qū)東環(huán)線全長15.5 km，按照一級公路雙向六車道的特重交通設(shè)計，路面基層采用15 cm+18 cm二灰碎石和18 cm水泥穩(wěn)定碎石設(shè)計；高王路（鳳港引渠路—天津北京界）工程按雙向四車道一級公路重交通標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，基層采用兩層18 cm二灰碎石設(shè)計。

3.2 原材料

按照J(rèn)TG/TF 20—2015 要求，這兩個工程使用的均是單一集配石料，粗細(xì)集料各項指標(biāo)均滿足要求；石灰使用的是鈣質(zhì)生石灰，粉煤灰各項指標(biāo)均滿足要求。見表1和表2。

表1 粗細(xì)集料各項檢測數(shù)據(jù)%

表2 石灰、粉煤灰各項檢測數(shù)據(jù)

3.3 混合料組成設(shè)計

東環(huán)線和高王路二灰碎石混合料的級配優(yōu)化調(diào)整后均在JTG/TF 20—2015 推薦范圍內(nèi)，沒有超粒徑現(xiàn)象。生產(chǎn)配合比和試驗段施工驗證階段各項指標(biāo)也非常穩(wěn)定。

3.4 施工現(xiàn)場控制

1）拌和站采用WDB-600 型連續(xù)式拌和設(shè)備并采用兩次拌和的生產(chǎn)工藝，使混合料的均勻性得到有效保證；混合料運輸過程中每輛運輸車均做到了覆蓋嚴(yán)密的要求［3］。

2）為達(dá)到良好的壓實效果，采用重膠輪壓路機進(jìn)行初壓來提高壓實度并且堅持當(dāng)天攤鋪當(dāng)天碾壓的原則，同時通過灌砂、鉆芯等手段加強現(xiàn)場質(zhì)量抽檢。

3）現(xiàn)場養(yǎng)生采用的是透水土工布覆蓋養(yǎng)生，此養(yǎng)生方法雖然也需要少量的灑水，但方法簡單，效果很好。

4 應(yīng)用效果

養(yǎng)生7 d 后現(xiàn)場取芯完整，芯樣內(nèi)部均勻，結(jié)構(gòu)層表面平整無浮料、無離析、無裂縫，結(jié)構(gòu)整體性良好。見表3。

表3 設(shè)計要求與實測數(shù)據(jù)對比

5 結(jié)語

通過對可能影響二灰碎石結(jié)構(gòu)層強度的各個關(guān)鍵環(huán)節(jié)的闡述與分析，結(jié)合實際施工經(jīng)驗，從施工性能和經(jīng)濟角度提出了針對性的改進(jìn)、控制措施，具有可實施性、操作性強，為以后的二灰碎石結(jié)構(gòu)層施工提供參考與借鑒?！酢?/p>