骨架密實型水泥穩(wěn)定碎石防離析措施探究

周國輝

（甘肅省公路建設管理集團有限公司，甘肅 慶陽 730000）

骨架密實型水泥穩(wěn)定碎石結構是以粗集料顆粒相互嵌擠形成骨架，以水泥和細集料作為填料填充骨架的空隙，形成的一種骨架嵌擠且填充密實的結構。這種結構具有良好的路用性能，主要表現(xiàn)在抗壓強度高、密實耐久、水泥用量少、抗裂性好等方面。能否充分有效發(fā)揮以上優(yōu)勢，關鍵在于級配控制和現(xiàn)場壓實，而現(xiàn)場施工中級配及壓實質量控制的難點在于防離析。水穩(wěn)混合料離析現(xiàn)象會造成結構層松散，強度下降，整體性和耐久性不足，嚴重影響后期的路用性能[1]，防離析是目前亟待解決的一個問題。離析現(xiàn)象主要是由于碎石原材、混合料在裝卸、運輸、攤鋪等環(huán)節(jié)出現(xiàn)大高差坡面滾動造成的，在滾動過程中，出現(xiàn)粗骨料大量集中地堆積在坡底，而細料則過多滯留在破面和坡頂。因此，應從碎石原材料級配穩(wěn)定性、配合比優(yōu)化、混合料拌合、運輸、攤鋪環(huán)節(jié)入手，增加混合料自身的抗離析性能，減少和消除破面滾動因素，進而實現(xiàn)防離析的目的。

1 原材料防離析控制

路面基層水穩(wěn)碎石拌和不進行二次篩分，因此混合料級配穩(wěn)定性很大程度依賴于單檔碎石原材料的級配穩(wěn)定性。在碎石原材級配穩(wěn)定性控制方面，應從生產、運輸、堆放及檢測等環(huán)節(jié)加強控制。

本項目主要采取了以下措施：

1）嚴格篩選砂石料廠，控制廠家數(shù)量。路面單位進場后，立即組織開展原材料料場調查，嚴格篩查、比選，嚴格控制砂石加工生產設備、工藝及生產規(guī)模，控制廠家數(shù)量，并進行備案登記，不得隨意變更，并提前開展備料工作，確保施工材料供應。

2）砂石材料運輸車安裝GPS定位監(jiān)控設備，建立信息化電子圍欄，監(jiān)控材料來源，確保料源穩(wěn)定性，中途不得二次倒運。

3）碎石在料場存放時分層堆放，設置臺階，臺階高度不大于2.5m，自卸車緊挨料堆卸料，裝載機推平，嚴禁自卸車自料堆頂部直接往下卸料，形成集料滾落面。

4）質量檢測在加強0.075mm以下顆粒含量控制的同時，還應重點檢查單檔集料級配的穩(wěn)定性，如出現(xiàn)較大偏差應分析查找原因，并堅決予以消除。

2 目標配合比級配選擇

目標配合比設計直接關系到水泥穩(wěn)定碎石基層的骨架密實效果和施工難易程度。研究表明，采用逐級填充法和泰波n法分別進行粗細集料級配設計形成的水泥穩(wěn)定碎石結構具有強度大、抗凍性好、水穩(wěn)定性好、抗收縮能力強的優(yōu)點[2]。但由于該級配整體偏粗，在現(xiàn)場施工中和易性不足，極易發(fā)生離析，不能很好形成理想的骨架密實結構，反而造成結構層整體性能下降。因此，在實際施工中既要考慮混合料的骨架性，還應考慮現(xiàn)場施工難易程度，綜合考慮進行配合比設計。

本項目路面基層目標配合比設計選擇的級配范圍為《公路路面基層施工技術細則》（JTG/T F20-2015）推薦的C-B-1，雖然該級配范圍整體偏細，但實際上不影響骨架結構及密實效果，相反該級配范圍窄，控制精細，均勻性好，抗離析，現(xiàn)場控制難度較小，混合料整體耐久性也較好。相比而言，C-B-3級配范圍要求寬泛，整體偏粗，均勻性較差，施工時混合料通常離析較多，現(xiàn)場控制難度大，現(xiàn)行規(guī)范要求在能達到混合料密實要求的前提下才可選用。結合本項目所在地區(qū)干旱少雨以及重交通等級的特點，基層若采用C-B-2級配范圍，級配整體偏細，較細的級配范圍水泥摻量較大，容易造成基層干縮裂縫，同時也增加了產生半剛性反射裂縫的風險，對施工質量控制提出了更高的要求。因此，選擇C-B-1級配范圍進行目標配合比設計對減少混合料離析很有幫助。

在施工過程中，嚴格控制混合料級配盡量靠近目標配合比級配，確保目標配合比的指導意義，保證混合料性能。

3 振動拌和工藝

本項目積極推廣新型振動拌和技術，提高水穩(wěn)混合料拌和效果，減少混合料離析，提高拌和均勻性，效果良好。所謂振動拌和是指混合料在特定振幅和頻率的振動作用下進行攪拌的一種拌和方式。振動拌和機采用振動與攪拌相結合方式，攪拌軸一端提供攪拌動力，另一端提供振動動力，攪拌軸和葉片在旋轉攪拌的同時進行低幅高頻振動，把振動能量傳遞給混合料，攪拌過程中，攪拌軸和葉片完全被混合料所包裹，攪拌軸和葉片的振動能量完全被混合料所吸收，因此不必再安裝減振裝置，設計簡單實用，操作方便。振動參數(shù)如下：振幅A為1mm；振動圓頻率w為201.1rad/s；振動強度D為4.13Aw1/g[3]。

振動攪拌技術通過釋放激振力來強化攪拌過程，增加粗集料分散程度，減少水泥顆粒團聚，進而提高了混合料攪拌均勻性，在實體工程應用中，采用振動攪拌技術拌和的水泥穩(wěn)碎石混合料，可大幅減少離析現(xiàn)象的發(fā)生，現(xiàn)場施工壓實更容易，同強度條件下水泥用量降低、基層裂縫數(shù)量大幅減少[4]。

具體原因分析如下：

1）振動攪拌的激振力使得粗骨料更加均勻地分散到混合料當中，現(xiàn)場攤鋪不易出現(xiàn)骨料滾動帶來的離析現(xiàn)象（圖1所示）；

2）細集料、水泥均勻包裹在粗骨料表面（圖2所示），混合料整體和易性明顯改善，易于壓實且壓實后很密實，完美地實現(xiàn)了理想的骨架嵌擠和細料填充密實效果；

3）水泥顆粒得到均勻分布，減少了團聚，提高了水泥的水化效率，進而在同樣強度標準下降低了水泥用量；

4）水泥用量的減少有效降低了水穩(wěn)混合料的收縮系數(shù)，增強了水穩(wěn)混合料的抗裂性能，進而減少基層裂縫數(shù)量。

圖1 攤鋪接縫處離析現(xiàn)象較少

圖2 混合料振動拌和效果

4 混合料防離析控制

混合料離析的本質原因在于混合料裝卸過程形成錐形料堆或坡面，粗骨料從料堆頂部或坡面滾落分離。針對問題原因，本項目在水穩(wěn)混合料裝卸環(huán)節(jié)主要采取以下措施，有效減少了混合料離析：

1）在拌和站成品料倉安裝方格擋板，緩解成品料錐形料堆形成帶來的骨料滾動，避免成品料的離析（圖3所示）。

圖3 成品料倉安裝方格隔板

2）裝料時，采用五次裝料法裝料，設置明顯的位置指示，按順序依次前后移動裝料，減少混合料在裝車過程中由滾動產生的離析（圖4所示）。

圖4 五次裝料法示意

3）在卸料時，在運料車尾部兩側加裝“三角形”擋板，使水穩(wěn)混合料整體下落，有效避免了大料滾落到攤鋪機料斗，有效防止混合料中粗集料滾落堆積造成的離析（圖5所示）。

圖5 運料車尾部安裝三角形擋板

5 現(xiàn)場攤鋪防離析控制

在水穩(wěn)混合料現(xiàn)場攤鋪環(huán)節(jié)，因攤鋪機械故障、配件不全，型號不一致等，也會造成水穩(wěn)混合料攤鋪離析。本項目結合質量通病治理，積極采取以下措施，有效減少混合料離析：

1）在攤鋪機布料螺旋中部懸掛臂左右兩側加裝反向葉片，補充攪拌。

2）布料螺旋端頭與側擋板距離不得超過25cm，減少布料螺旋端頭骨料滾動造成的離析帶。

3）在攤鋪機的攤鋪室下方增加橡膠擋板，迫使混合料徐徐整體下落，避免混合料中粗骨料滾落造成離析（圖6所示）。

圖6 攤鋪機安裝橡膠擋板防離析

4）嚴格控制攤鋪機料斗的收料次數(shù)。攤鋪機料斗收起是會造成水穩(wěn)混合料坡面滾動，粗細料分離，盡量減少攤鋪機料斗收料次數(shù)（圖7所示）。

圖7 攤鋪機收料造成的離析

6 結語

離析是骨架密實型水泥穩(wěn)定碎石結構質量通病之一，嚴重影響路用性能發(fā)揮，在施工中要強化質量意識，加強質量管控，全面細致地進行防范。

主要包括以下四個方面：

1）重視單檔集料級配穩(wěn)定，嚴格按規(guī)定頻率進行篩分試驗，控制單檔集料級配穩(wěn)定性；

2）目標配合比設計應綜合考慮混合料骨架特性和現(xiàn)場施工難易程度，優(yōu)先選擇級配范圍控制精細、混合料均勻性好的C-B-1；

3）推廣使用振動拌和技術，提高混合料拌和均勻性和施工和易性；

4）積極采取有效措施，在水穩(wěn)碎石混合料裝卸運輸和現(xiàn)場攤鋪環(huán)節(jié)防止骨料滾落造成的離析。