粤西地区骨架抗裂水稳的应用分析

杨 文，张雨雷

（1.中交一航局第一工程有限公司，天津 300461；2.中交天津港湾工程研究院有限公司，天津 300222）

0 引言

广东玉湛高速公路位于粤西湛江地区境内，该地区气候特点为夏季高温多雨，且雨水蒸发量大，雨水蒸发量甚至超过当地降雨量［1］。该气候特点容易造成路基和水稳层的干缩，通过对粤西地区部分已建成高速公路项目的调研，采用传统级配类型时，建设期间水稳层裂缝密度在 15～30 m/条。应用研究表明，骨架抗裂水稳较传统水稳在抗裂性能和力学性能方面更具优势，不仅能够减轻沥青路面的裂缝率，而且还可提高路面的承载力，从而提高沥青路面的耐久性［2-3］。

为减少水稳层的裂缝数量，广东玉湛高速采用骨架抗裂水稳。本文以广东玉湛高速公路为依托工程，分析了骨架抗裂水稳不同成型方法配合比设计参数的差异，总结了相关的施工工艺，并通过水稳底基层的开裂情况调研，对骨架抗裂水稳的抗裂效果进行评价。

1 骨架抗裂水稳配合比设计关键指标分析

水稳配合比设计指标包括级配、最大干密度、最佳含水量、水泥剂量和强度等。其中配合比设计方法按成型方式不同分为振动压实成型法和重型击实成型法，不同成型方法对水稳混合料配合比设计指标有较大的影响［4］。本节以广东玉湛高速某工区骨架抗裂水稳底基层设计为例，分析不同成型方法对配合比设计指标的影响。

1.1 级配设计

传统水稳级配类型主要参照老版 JTJ 034－2000《公路路面基层施工技术规范》［5］及 JTG D50－2006《公路沥青路面设计规范》［6］中悬浮型水稳级配范围，骨架抗裂水稳参照最新版 JTG/T F20－2015《公路路面基层施工技术细则》［7］中 C-B-3 的级配类型。两者级配范围对比如表 1 所示。相对于传统水稳级配类型，骨架抗裂水稳级配特点为细集料少，粗骨料多，容易形成嵌挤结构，并降低水泥用量，以实现减少水稳裂缝的目的。该工区骨架抗裂水稳生产配合比设计如表 1 和图 1 所示。

图1 骨架抗裂水稳混合料设计生产级配曲线

1.2 含水量、干密度试验

按上述级配，水泥剂量按 3.0 %～5.0 %，以 0.5 % 为间隔制备试件，分别采用振动压实成型法和重型击实成型法测试并确定混合料的最大干密度与最佳含水量。试验结果汇总如表 2 所示。

从表 2 得出，振动成型法得到的最大干密度均高于重型击实法。振动成型法模拟施工现场压路机的振动，粗骨料被重新排列，形成骨架；细集料被充分填充，逐步达到密实状态。

为对比两种成型方法最大干密度之间的关系，根据目标配合比室内多组水泥剂量对比试验，该种级配水泥混合料两者之间相关系数为 1.02～1.04，平均值为1.028，可取 1.03 作为两种成型方法的密度换算系数。

表1 骨架抗裂水稳混合料生产配比

表2 不同成型方法干密度对比表

1.3 强度试验

根据确定最佳含水量，按振动压实法和静压法分别成型无侧限抗压强度试件。试验结果汇总如表 3、表 4 所示，两种成型方法试件强度对比如表 5 所示。

表3 水稳底基层混合料 7 d 静压成型强度试验结果

表4 水稳底基层混合料 7 d 振动成型强度试验结果

表5 振动成型法与静压成型法强度对比

根据设计文件及相关规范要求，水稳底基层设计强度为 2.5～4.5 MPa。结合两种成型方法所得强度试验结果，水稳混合料的设计水泥剂量取 4.0 %。

试验结果表明，振动成型法强度较静压成型法提高约 37 %～75 %，达到相同强度时，振动成型法水泥剂量降低约 1 %～2 %，降低水稳的水泥用量不仅能够节约工程造价，同时减少了裂缝的产生。

2 关键施工技术与检测结果

2.1 关键施工技术

水稳施工根据施工技术包括压实度控制、离析控制等。

2.1.1 压实度控制

骨架抗裂水稳施工控制的重点是压实度控制，压实机械是压实度保证的关键。为保证混合料的压实效果，均采用大吨位的压路机组合进行碾压，并保证碾压遍数。以振动成型法确定的最大干密度作为标准密度进行压实度检测，确定压实遍数碾压组合方式如表 6 所示，共振动碾压 7～10 遍（均重叠 1/3 轮）［8］。

表6 碾压组合方式

2.1.2 离析控制

针对离析的问题，加强对摊铺机的机械调整：保证在螺旋出料口及吊杆位置增加反向叶片；尽量减少两台摊铺机拼接的宽度，以减少路面的条带状离析；减少摊铺机收斗频率，注意摊铺机收斗时机；离析位置人工补洒细料等。通过这些技术措施的应用，广东玉湛高速路面基层离析情况有较大的改善［9］。

2.2 质量检测

骨架抗裂水稳施工质量的检测包括：压实度、抽芯、渗水等。根据骨架抗裂水稳在玉湛高速的质量检测，整体情况如下。

1）压实度总体情况较好（见表 7），按振动成型法的标准密度，压实度基本能够控制在 97 %～101 %，表明振动成型法的标准密度合适。

表7 路面基层现场检测结果汇总

2）芯样整体完整、密实，骨架明显。

3）存在一定的离析现象，离析主要集中在摊铺机拼接位置、吊杆位置及摊铺机两端，主要为摊铺机自身性能造成的离析。因此骨架抗裂水稳对摊铺机的抗离析性能要求较高。

4）渗水检测正常路段大部分随机点基本能达到基层不渗水的要求，除离析位置外，渗水整体较好，表明混合料较为密实。

质量检测结果表明：振动成型法得到的配合比设计指标更加符合现场施工要求；采用骨架密实型级配对摊铺机的抗离析性能，以及压路机的配置要求较高；结合良好的施工工艺，骨料密实型水稳具有良好的施工质量。

表8 骨架密实水稳底基层裂缝情况调查表

3 裂缝观测与分析

为观测分析骨架抗裂水稳的开裂情况，通过对底基层施工结束 15 d 以上且未覆盖基层的段落裂缝情况进行调研，调研结果如表 8 所示。本次调研不包含底基层上部的水稳基层，以减少干扰因素。

由表 8 可知，骨架抗裂水稳底基层的平均裂缝间距为88.1m，相对于粤西地区传统级配水稳基的平均裂缝间距为15～30m，骨架抗裂水稳为传统水稳基层的 3～6 倍。骨架抗裂水稳具有明显的抗裂效果。

4 结论

1）通过广东玉湛高速公路抗裂水稳施工经验表明，振动击实成型确定的最大干密度更加符合施工现场实际需求。

2）比较振动成型和重型击实成型试件的最大干密度，相同材料不同水泥剂量，前者是后者的 1.02～1.04 倍，可取 1.03 作为两种成型方法的密度换算系数。

3）采用骨架密实型级配对摊铺机的抗离析性能，以及压路机的配置要求较高；结合良好的施工工艺，骨料密实型水稳具有良好的施工质量。

4）相比传统的水泥稳定碎石，通过后期试验的观测调查，得到抗裂水稳型基层的平均裂缝间距为传统级配类型的 3～6 倍，骨架密实型水稳的抗裂效果明显。