水泥稳定碎石基层施工中集料离析的控制措施

曹忠良

（中交三公局工程总承包分公司，北京100000）

水泥稳定碎石基层施工中集料离析的控制措施

曹忠良

（中交三公局工程总承包分公司，北京100000）

在水泥稳定碎石基层的施工过程中，骨料离析是比较常见的质量问题之一。水稳摊铺过程中经常出现局部粗集料集中，细集料较少的现象，碾压后密实性差、平整度差、容易渗水，路面极易发生早期破坏。影响骨料离析的因素来自水泥稳定基层施工的各个环节，从备料、拌合、运输、摊铺等环节均能导致骨料离析现象的发生。从水泥稳定碎石基层的施工过程中分析骨料离析的原因，讨论控制离析现象的措施。

水稳基层；集料离析；控制

水泥稳定碎石基层属于半刚性基层，具有足够的强度和刚度，具有水稳性和冰冻稳定性，具有足够的抗冲刷能力，收缩性小，有足够的平整度，与面层结合良好等优点。已经被广泛应用在沥青混凝土路面的基层，基层是路面工程的主要承重层，是路面结构层的重要组成部分，但如果施工过程中质量控制不理想，就会出现各种质量问题，例如沥青面层的早期破坏，缩短高速公路的使用寿命。离析问题是水泥稳定碎石基层施工时比较常见又难以控制的质量问题之一，为了提高路面基层的施工质量，充分发挥水泥稳定碎石基层的性能，采取措施控制基层混合料离析是非常重要的课题，如图1所示。

图1 水泥稳定碎石基层施工现场

重庆丰都至忠县高速公路全长33km，双向四车道，设计行车速度80km/h，使用年限15年。路面基层为20cm水泥稳定碎石基层+20cm水泥稳定碎石底基层+20cm水泥稳定碎石垫层，共计3层水稳。施工过程中，从各个方面严格控制了离析现象的发生，保证了水泥稳定碎石基层的施工的质量，取得了良好的效果。

1 离析的危害

1.1 基层强度、刚度降低

基层必须能够承受车轮荷载的反复作用，即在预定设计标准轴载反复作用下，基层不能产生过多的残余变形，更不能产生剪切破坏或疲劳弯拉破坏。基层的刚度（回弹模量）必须与面层的刚度相配。如面层和基层的刚度差别过大，则面层会由于过大的拉应力或拉应变而过早开裂破坏。离析是局部配合比严重失调的现象，集料级配不连续，粗骨料间的空隙没有细集料填充，密实度差，孔隙率大，粗骨料表面的水泥无法发挥粘结效果，因而降低了基层的强度，图2为纵向离析带。

图2 纵向离析带

1.2 基层整体性差

粗骨料集中的地方孔隙率大，骨料之间无细集料填充，压路机碾压过程中对粗骨料产生冲击，粗骨料之间无足够大的接触面传力，必然造成粗骨料破碎，破碎面没有水泥等胶凝物质，所以整体性差。有足够的水稳性和冰冻稳定性。

1.3 水稳定性差

沥青面层，特别是层铺法的沥青表面处治和沥青贯入式面层，往往是透水的，尤其在使用初期，其透水性较大，路面水稳基层的抗渗性能至关重要。在冰冻地区，由于冬季水分重分布的结果，路基上层和路面底基层都可能处于潮湿或过分潮湿状态。粗骨料集中的部位孔隙率大，容易出现渗水现象，渗水导致路基被浸泡，承载力降低，若发生冻融循环，则会出现冻胀翻浆等破坏，见表1。

表1 纵横向离析带位置统计

1.4 层间粘结效果差，易出现裂纹

面层与基层间的良好结合，对于沥青面层的使用质量是非常重要的。与不结合的情况比较，它可以减少面层底面由于行车荷载引起的拉应力和拉应变，它还可以明显减小由温度变化引起的沥青面层内的拉应力和拉应变。离析区域的基层表面较松散，层间粘结效果差。无论是横向还是纵向连续贯通的离析带必然造成基层的薄弱带，基层的干缩裂纹肯定会随之集中发展，容易反射至面层。

1.5 平整度降低

基层的平整度无论对厚沥青混凝土面层平整度还是薄沥青混凝土面层平整度都有很大的影响。对于厚沥青混凝土面层，基层的不平整会引起沥青混凝土面层厚薄不均匀，会成为路面使用期间产生温度收缩裂缝的起点。对于薄沥青混凝土面层，其平整度取决于基层的平整度。离析引起集料局部级配的变化，因而不同部位的压实系数也随之变化，碾压过后平整度差，影响面层的施工质量。

图3 运输车卸料时重力引起的离析现象

2 离析产生的原因

1)原材料生产、存放不规范。骨料在生产加工时由于破碎、筛分等工艺不规范，容易造成最大粒径骨料含量和级配不准确。原材料存放时经常因为场地狭小而发生混料现象，造成混合料级配偏离标准级配。

2)运输车在储料斗接料时，开始卸落高差大，混合料中粗骨料滚落至车厢两侧较低处。细集料聚集在车厢中间，混合料出现离析现象，如图3所示。

3)在集料运输过程中，如果运距远，混合料在高温作用下容易失水，尤其是运输车表面一层混合料含水率过小。在向摊铺机倒料时粗骨料大量滚落至摊铺机料斗，由于这部分料的含水率已经偏离最佳含水率，无法压实而且粗骨料集中，容易造成横向离析带。

4)运输车在向摊铺机受料时，混合料在下滑的过程中，粗骨料容易滚落在摊铺机料斗的两侧，即出现料斗中间集料偏细，两侧集料偏粗，出现离析现象。

5)在摊铺过程中，料斗中间的集料被先输送摊铺，剩余料斗两侧堆积的粗骨料在摊铺机收斗时被集中摊铺至基层中，出现明显的横向离析带。

6)螺旋布料器引起的离析。螺旋布料器设在摊铺机后方摊铺室内，其功能是把摊铺室中部的混合料左右横向输送到摊铺机全幅宽度，在布料过程中，螺旋快速旋转，混合料不断翻滚抛洒，粒径较大的骨料被传送到至布料器端头，形成明显的纵向离析带。

7)在人工找平过程中发生的找平离析等。

3 控制离析现象产生的措施

引起离析的因素多种多样，包含于水泥稳定碎石基层施工的每个环节，是一个很难完全避免的问题，只能采取措施尽量的减少离析现象的发生。

1)严格把控原材料进场关，控制进场骨料的级配不同粒径的碎石和石屑等细集料存放应规范，谨防串料现象发生。堆料的方法有几种，最好采用一层一层的堆积，逐渐加高，这种分层堆积可以减少因原料重力而引起的离析。运料卡车倾倒原材料时要一车接一车紧挨着料堆表面倾倒。必要时需用铲车将堆积在料堆底部的较大粒径进行清除或者拌匀。严禁大高差倾倒卸料。

2)拌合机上料斗要规范，尤其是不同料斗之间的隔板高度要满足要求，装载机上料切勿过满，防止发生窜料现象。拌和机的称重设备要定期标定，保证混合料的级配准确。

3)下料斗向车厢装料时，成品仓放料斗距车厢高差不应大于2m，从下料斗向车厢内卸料时要按照“前后中”依次装料的原则，前后移动运输车，减少集料因重力引起离析。如图4所示。

图4 装料顺序图

4）运料车行驶应匀速平稳，加强对便道进行整修，保证便道平整，减少颠簸，车辆行驶时尽可能避免急刹车；采用大吨位的运输车，尽可能减少离析发生的概率，卸料时使混合料整体卸落；气温较高时，采用帆布进行覆盖，尽可能避免由于水分损失而在卸料时产生离析。

5）水泥稳定碎石基层的摊铺宽度不能太宽，如果摊铺宽度太宽，部分粗骨料会被摊铺机的螺旋布料器刮到摊铺机的边缘，而使边缘骨料集中，摊铺宽度一般控制在6～8m。

6）当一车料卸完时，另一料车要紧跟着卸料，不能等刮料器把前一车卸的料刮完，这样另一车卸下的料就能与上一车最后卸下的粗颗粒料混合，通过刮料器送到分料室，螺旋布料器再次搅拌，混合料粗细颗粒分离现象就会减少。

7）摊铺机在摊铺过程中，受料斗应尽量减少收斗次数，使两侧板的粗粒料少进入分料室，侧板堆集粒料太多时，可辅以人工将部分粗粒料除去，以减少离析。

8）螺旋布料器应均匀连续运转与摊铺机速度、拌合量相匹配，送出的混合料在摊铺机两侧数量一致，减少由于布料器不连续运转和输料不均带来的离析。

9）螺旋布料器支撑座也是粒料产生离析的原因。当粗粒料运行到支撑座时，由于支撑座的阻挡，粗粒料有可能落下来被铺筑，在路线的纵向上就有一行可能由于支撑座产生的离析，可用人工铲少量细粒料掺入后进行翻拌。

10）摊铺机的摊铺速度与拌合机拌合量相匹配，尽可能匀速摊铺，中途不停机，减少由于速度不均匀产生的离析。人工找平时应扣锹混合料，切忌扬锹远抛。

11）对摊铺中表面出现的离析的部位应及时补救，可以采用人工筛分细料的方法，筛出适量混合料洒在出现离析的表面层后及时碾压，这样可以减小离析的影响。也可以在摊铺机后面设专人消除粗集料的离析现象，局部离析严重的要铲除局部粗料“窝”，然后换填级配良好的混合料。为进一步减少离析现象还可以在摊铺机挡板前增设橡胶板。

4 结语

基层作为道路结构的主要承重层，它的强弱和好坏对整个路面，无论是沥青路面还是水泥混凝土路面的整体强度、使用质量和使用寿命都有十分重要的影响。水泥稳定碎石基层施工过程中，离析现象的发生，会降低基层的强度和刚度，这就对道路施工技术人员提出了要求，一定要增强质量意识，严格控制每一个可能引起混合料离析的环节，严格按照公路基层施工技术规范和设计文件的要求进行施工，要全面的、多角度的控制离析现象的发生。

[1] 金向阳，王启光.水稳基层集料离析的探讨[J].科技之窗，2012（21）.

[2] 张新峰.水泥稳定碎石基层离析现象施工控制探讨[J].黑龙江科技信息，2013（8）.

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