振动成型法骨架密实型结构在半刚性基层中的应用分析

刘海霞

（河南鹏程路桥建设有限公司，河南 焦作 454000）

振动成型法骨架密实型结构在半刚性基层中的应用分析

刘海霞

（河南鹏程路桥建设有限公司，河南 焦作 454000）

骨架密实型半刚性基层能够显著提高高等级公路的基层强度和基层抗裂缝能力，减少高等级沥青路面的反射裂缝，具有较好的路用性能；骨架密实型半刚性基层混合料配合比材料选择要求较高，施工工艺更复杂，但是到目前为止还没有在材料设计、施工方法、材料设计控制指标以及检测方法上形成很成熟的经验，本文结合在一级公路中的应用对半刚性基层的振动成型法骨架密实型结构进行了分析和探讨。

振动成型法；骨架密实型；半刚性基层；配合比

随着我国国民经济的快速增长和重载交通的日益发展，半刚性基层在我国高等级公路的建设中越来越占有特殊的重要地位，它整体性强，水稳性和抗冻性好，强度和承载能力高，并且具有一定的抗弯拉强度，而且具有随龄期增加不断增长的特性，因此半刚性基层沥青路面通常具有较小的变形和较强的荷载扩散能力［1］；半刚性基层材料具有强度高且能满足承担重载的需要，但同时刚度也大，特别是胀缩系数偏大，往往容易产生收缩开裂，并由此引起沥青面层发生反射裂缝［2］。这些缺点引起了路面的早期破坏，影响了路面的正常使用功能和使用寿命。消除或减少反射裂缝已经成为道路工作者的重要任务。但是到目前为止还没有在材料设计方法，材料设计控制指标以及检测方法上形成共识［3］。

1　骨架密实型水泥稳定碎石基层的组成特点

骨架密实型水泥稳定碎石基层中粗集料含量比例较多，粗集料的颗粒之间能形成有效嵌挤作用以提高混合料的强度。细集料相对含量比例较少，所以水泥用量相对减少。细集料经碾压密实后又能填充混合料的孔隙，使混合料的孔隙率降低，提高密实度改善半钢性基层材料的抗裂性。但是，随着粗集料增加骨架密实型水泥稳定碎石基层在施工过程中，离析的现象也随之增大，因此在施工过程中对配合比设计进行验证，对拌和、运输、摊铺及碾压工艺要求也相应有所提高［4］。

2　骨架密实型水泥稳定碎石基层在一级公路S104郑常线焦作境马营至小中里段改建工程中的应用

2.1材料

2.1.1水泥采用焦作中晶复合硅酸盐水泥。焦作中晶复合硅酸盐水泥的试验结果见表1。

2.1.2粗集料

石料采用焦作太行山的石灰岩。碎石规格19.0～37.5mm，9.5～19.0mm，4.75～9.5mm。叁种材料的质量指标见表2，材料筛分结果见配合比设计部分。

石屑采用焦作太行山的石灰岩，采石场加工碎石时通过最小筛孔（通常为2.36mm或4.75mm）的筛下部分。作为细集料使用，其主要质量指标见表3.材料筛分结果见配合比设计部分。

表1　焦作中晶复合硅酸盐水泥的试验结果

表2　粗集料主要质量指标

2.1.3细集料

表3　细集料主要质量指标

2.1.4水

采用无污染的饮用水。

2.2配合比设计

2.2.1确定碎石级配最佳配合比例

碎石通过筛分试验，按照河南省地方标准《公路水泥稳定碎石抗裂设计与施工技术规范》的不掺粉煤灰的碎石强嵌挤骨架密实型矿料级配范位表4。确定了组成骨架密实型四种矿料的最佳配合比例为：37.5-19.0（mm）：19-9.5（mm）：9.5-4.75（mm）：石屑（mm）=36：26：11：27

2.2.2确定最佳水泥剂量

根据《公路水泥稳定碎石抗裂设计与施工技术规范》表6不掺粉煤灰强嵌挤骨架密实型矿料级配范位，按《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》标准方法得出混合料最佳水泥剂量4%。

2.2.3确定最大干密度和最佳含水量

按强嵌挤骨架密实型矿料级配碎石最佳级配比例，最佳水泥剂量4%配制水泥稳定碎石混合料。按《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》标准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确定最佳水泥稳定碎石混合料无侧限抗压强度

得出强度平均值7.8 Mpa，概率值7.2，评定结果合格。

由此确定目标配合比为：

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

水泥剂量为4.0%，含水量为W=5.5%。

2.3水泥稳定碎石拌合站的质量控制

2.3.1在拌合机运转正常后，在运输带上均匀取料进行筛分试验，确保矿料的合成级配满足骨架密实型要求的级配范围，水泥剂量控制在4.0%～4.5%；含水量控制在6.0%～6.5%。

2.3.2混合料拌和后装车时车辆要前后移动，分三次装料，减少粗细集料离析。

2.3.3记录每辆车的第一盘水泥混合料加水拌合的时间，到施工碾压结束的作业时间应控制在3～4h之间。

2.4试铺施工过程中水泥稳定碎石混合料质量项目和标准

2.4.1场摊铺整平过程中对水泥剂量取样试验，控制标准在4.0%～4.5%之间。

2.4.2现场观察摊铺及碾压过程中，含水量异常时随时取样试验，含水量控制在5.5%～6.0%之间。

2.4.3随时观察有无粗集料窝和粗集料带等离析现象，人工及时拌合均匀。

2.4.4碾压结束后，立即检验压实度，基层压实度控制标准≥98%。

2.4.5取混合料检验7d齢期劈裂强度及无侧限抗压强度，水泥稳定碎石抗压强度标准≥7.0Mpa，水泥稳定碎劈裂强度≥0.65Mpa。

2.4.6严格控制基层的厚度，满足设计要求。

2.4.7严格控制混合料的延迟时间，在3～4h之间碾压完成。

2.5水泥稳定碎石混合料基层摊铺过程中的质量管理

2.5.1全面清扫路面，并在预定摊铺的路面上洒水，使其表面湿润。

2.5.2将成品料卸入摊铺机料仓，由摊铺机自行行进摊铺，摊铺过程中测量人员及时测量各检测点的标高，保证松铺厚度符合预计要求。

2.5.3摊铺后，用20T压路机稳压一遍，以暴露潜在的不平整。对于局部低洼处，将其表面5cm以上耙松，并用新拌的混合料进行平整。

表4　矿料筛分结果及强嵌挤骨架密实型合成级配计算表

2.5.4摊铺要匀速、连续地进行；必需停顿时，最长停顿时间不得超过1.5h。

2.5.5整型后，当混合料处于略大于最佳含水量0.5%～1%时，即可进行碾压。碾压要遵照“先边后中，先轻后重，先慢后快”的原则。碾压按“初碾－重碾－终碾”三阶段进行。由低处向高处进行，碾压时，后轮就应重叠1/2轮宽；后轮必须超出两摊铺段间的接缝。对两侧的薄弱环节应多压两遍。初碾用20T压路机静压，碾压速度为1.5～1.7km/h为宜，便于施工人员有效地进行整型，调整标高和平整度、横坡度等符合设计要求。经调整立即用22T振动压路机进行振动碾压，碾压速度以2～2.5km/h为宜，后轮应重叠1/2轮宽，后轮压完路面全宽时为一遍，匀速碾压二遍，再用20T振动压路机匀速碾压二遍，20T振动压路机匀速碾压收面，碾压到要求密实度，同时没有明显的轮迹。特别要注意接缝处的整平，保证接缝顺适平整。

2.5.6严禁压路机在已完成的或正在碾压的路段上“调头”或急刹车，以避免稳定碎石表面遭受破坏。

2.5.7在碾压过程中，稳定碎石表面应保持湿润，若表面水分蒸发得快，应及时补洒少量的水。

2.5.8碾压过程中，如有“弹簧”、松散、起皮等现象，应及时翻开重拌和，或用其他方法处理，使其达到质量要求。

2.5.9在碾压结束之前，人工仔细进行终平一次，使其纵向顺直，路拱符合设计要求，局部低洼之处不宜进行找补，待下一层处理。

3　结语

骨架密实级配水泥稳定碎石基层在抗裂性能等方面明显优于悬浮密实级配水泥稳定碎石，对于骨架密实型水泥稳定碎石基层配合比设计，为使基层形成较大的强度，即要有足够的水泥砂浆粘结集料，又要有一定的级配合理的粗集料形成坚实的骨架。在一级公路S104郑常线焦作境马营至小中里段改建工程施工中，通过改变水泥稳定碎石的结构类型，即由传统的悬浮密实结构转变成骨架密实结构，从而改善半刚性基层材料的收缩特性、力学性能、水稳定性及抗疲劳性，具有优良的路用性能［5］。

［1］刘金杰.骨架密实型水泥碎石基层研究［D］.天津：河北工业大学，2007.

［2］陈泽松.振动成型法骨架密实型基层与普通基层的应用比较［J］.中外公路，2011（4）：21-22.

［3］裴磊.骨架密实型半刚性基层材料设计和结构设计控制参数的统一研究［D］.济南：山东建筑大学，2010.

［4］魏坤，张静，周双雷.浅谈骨架密实型水泥稳定碎石基层配合比设计［J］.科技信息，2010（27）：17-18.

［5］蒋应军.骨架密实型水泥粉煤灰碎石组成设计与路用性能［J］.长安大学学报（自然科学版），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

刘海霞（1974.2-），女，本科，工程师，研究方向：道路与桥梁建设与管理。