小议抗裂型水泥稳定碎石基层施工技术的应用

刘赛龙 马梓茗

（平顶山市佳洋路桥工程有限公司，河南 平顶山 467000）

目前，我国高等级公路建设中普遍采用水泥稳定类的半刚性基层。半刚性基层材料具有明显的优点和广阔的使用前景，但在道路的实际使用过程中出现了不少问题，主要为水损害和裂缝。在交通荷载和环境的双重作用下，这种结构形式的路基和路面容易出现不同程度的收缩和开裂。在干缩和温缩共同作用下产生的基层裂缝反射到路面，破坏了路面结构整体性和连续性，并在一定程度上导致结构强度下降，影响路面行车舒适性和安全。因此，开展水泥稳定碎石混合料研究，即可满足路面结构强度要求，又能减少干缩、温缩裂缝，从而抑制反射裂缝发生，成为道路工作者关注的重要课题。

1 材料结构组成类型

结合材料的不同结构特性，水泥稳定碎石基层混合料可组成三种不同的结构，悬浮密实结构、骨架空隙结构及骨架密实结构，经实践表明，三者中骨架密实结构的抗裂性和路用性能最佳。

在材料收缩性能研究中，混合料内集料具有较小胀缩性，因此，可认为水泥材料是水泥稳定碎石混合料胀缩的主要原因。通常情况下，细集料具有相对较大的比表面积，细集料上可吸附大量水泥，因此，有水泥浆吸附的部分才是水泥稳定碎石胀缩的根本来源。基于此，为满足强度需求，在抗裂型级配碎石基层设计中必须尽量降低水泥用量，或对细集料的含量加以合理控制，这两点是设计的关键。

基于工程实践的综合考量，若选择粒径较大混合料，在施工运输或摊铺环节极易发生混合料离析情况，因此，多采用19-20mm最大公称粒径的材料。在我国相关规范规定中，水泥稳定类材料作为高速公路或一级公路基层时，规定必须在31.5mm以下控制混合料内颗粒最大粒径。为此，本文决定采用集料最大粒径在26.5mm以内。

2 工程概况

某公路工程D标段起讫桩号为K12+207—K34+207，采用沥青路面，土、石方开挖数量分别为14675.5m3和132075.1m3，土、石方利用数量分别为10825m3和39517m3；基层采用抗裂型水泥稳定碎石，总数量约24万m3。现结合该公路工程实际情况，对抗裂型水稳碎石基层施工技术应用进行分析。

3 抗裂型水泥稳定碎石基层材料选择

3.1 水泥

水泥不可使用早强水泥和变质水泥，本工程采用42.5普通硅酸盐水泥。所选水泥的安定性与各龄期强度应满足相关要求，初凝时间达到4h以上，终凝时间达到6h以上。如果施工中使用散装水泥，则要在进场前先放置7d，待安定性达到合格后方可进场使用；此外，在夏季进行施工时，水泥的温度应处在50℃以下，否则应采取有效的降温 措施。

3.2 碎石

碎石粒径不能超过31.5mm，建议按照以下五种规格进行备料：16～31.5mm、9.5～16mm、4.75～9.5mm、2.36～4.75mm、0～2.36mm。碎石的压碎值不可超过28%，在粗集料中，针片状颗粒含量不能超过15%。石屑粒径小于0.075mm的颗粒含量不能超过18%。粒径在0.6mm以内的颗粒应进行塑液限试验。其中，液限不能超过28%，塑性指数不能超过9。此外，如果有塑性指数，则粒径在0.075mm以内的颗粒含量不能超过5%，而没有塑性指数时，粒径在0.075mm以内的颗粒含量不能超过7%。合成碎石的颗粒组成需要满足现行规定要求。

3.3 水

一般的人、畜饮用水都可用于施工，若对水源有疑问，可委托具备相关资质的单位化验鉴定。

3.4 玄武岩纤维

玄武岩纤维类似玻璃纤维，强度较高，呈褐色。其制备过程为：将玄武岩矿石在1500℃温度下熔化后，通过高速拉丝制得。玄武岩纤维在水泥中具有较高的稳定性，且能够在水泥稳定碎石中均匀分散，与混合料有良好的联结力。本工程中玄武岩纤维采用25mm束状单丝 纤维。

4 抗裂型水泥稳定碎石基层施工工艺

4.1 拌和

选用生产能力为400t/h的振动搅拌机进行混合料的拌和。成品储料仓不宜过大，以减少混合料离析，且必须在料仓顶部履带出料口前25cm处加装带有橡胶板的槽钢，在料仓内部1/3处设置纵向及横向槽钢。玄武岩纤维应以人工投料的方式掺入。纤维质量轻，为防止被吹散，应投撒在集料传输带上，并根据传输带供料速度计算每分钟的纤维抛撒量。

4.2 运输

混合料生产好出仓，在向运输车辆放料时，应多次放料并移动车辆位置，使混合料落入车厢中呈“山”形，以减少混合料粗细集料离析。混合料的运输过程应“快速及时，匀速无颠簸”，尽量缩短运输时间，为混合料在初凝前完成碾压提供充足时间，保持车辆匀速行驶，避免急刹车，防止离析。运输车顶用防水油毡覆盖，防止混合料的水分散失和被雨水污染。

4.3 摊铺

混合料摊铺前，应对下基层表面进行清理，清除作业面表面的杂质、积水。运输车辆到达现场后，听从指挥员指挥，在摊铺机前30cm处停住，由摊铺机缓缓驶近运输车推动其前进，并向摊铺机料斗卸料。摊铺机摊铺速度应与拌和站的生产能力相适应，螺旋布料机与摊铺机的作业速度相匹配，保证作业连续不间断，在道面全宽范围内布料均匀、无离析。摊铺机摊铺速度控制在2m/min，摊铺机后设专人观察是否存在离析、虚铺现象，对局部离析或虚铺处，应铲除并用新料填补。

4.4 碾压

纤维稳定碎石基层的碾压应在水泥初凝前全部完成，并保持碾压过程中基层表面湿润。初压采用22t双钢轮压路机静压1遍，碾压速度控制在1.5～2.0km/h；复压采用25t振动压路机碾压4遍，碾压速度控制在2.0～2.5km/h；终压采用26t胶轮压路机碾压2遍，直至消除轮迹。碾压应遵循“由低向高，匀速前进”的原则，应保证碾压带重合1/2轮宽。

4.5 养护

基层压实度经检查合格后，立即开始洒水养生。养生时将透水土工布浸润，覆盖于基层顶面，7d龄期内采用人工洒水，7d后基层已具有一定强度可采用洒水车洒水。

5 抗裂型水泥稳定碎石基层性能检测分析

5.1 压实度检测

为考察抗裂性水泥稳定碎石基层的应用效果，本文参照公路路基路面现场测试规程对原水稳基层与抗裂性水稳基层进行压实度检测。检测方法为挖孔灌砂法，采用Φ150mm大型灌砂筒，检测结果如下：

1）原水稳基层压实度平均值为98.5%。

2）抗裂水稳基层压实度平均值为99.4%。

由此可见，原水泥稳定碎石基层与抗裂水泥稳定碎石基层的压实度均大于98%，均符合公路沥青路面设计规范的相关要求。但相比之下，抗裂水泥稳定碎石基层压实度更高，说明掺加抗裂材料后，基层密实度略有提高。

5.2 强度检测

为验证抗裂性水泥稳定碎石基层的抗压强度、劈裂抗拉强度，分别对两种基层进行现场钻芯取样，采用7d、28d两个龄期的芯样进行抗压强度及间接抗拉强度试验。参照公路工程无机结合料稳定材料试验规程，将芯样切割至合适尺寸后进行试验，试验结果如下：

1）原水稳基层7d抗压强度3.84MPa，28d抗压强度为5.15MPa，28d劈裂抗拉强度为0.48 MPa；

2）抗裂水稳基层7d抗压强度3.21MPa，28d抗压强度为4.45MPa，28d劈裂抗拉强度为0.35MPa。

由此可见，掺加抗裂材料后，可提高水泥稳定碎石的强度，提升基层抗裂性能。一方面，这是因为水泥稳定碎石基层表面存在纤维，减少了水分蒸发，使水泥水化充分，生成的水化产物较多，提高了基层强度；另一方面，抗裂材料在水稳基层中呈网状交织分布，与水泥胶浆共同作用，提高了基层的整体性，从而提高了基层强度。

6 结束语

综上所述，随着我国经济发展速度的不断提高，我国公路工程事业也得到了极大的发展空间。基于此，人们也越来越重视公路工程施工的质量。为确保人们出行的安全性，施工企业必须重视公路建筑工程施工的整体质量。作为公路工程施工的重要技术，其抗裂型水泥稳定碎石基层施工技术水平的高低直接关系着整个工程质量的优劣。因此，施工企业在施工中必须重视并掌握抗裂型水泥稳定碎石基层施工工艺，只有这样才能确保工程质量。