维普资讯 http://www.cqvip.com 广东建材２００８年第７期 施工技术 高等级公路二灰碎石基层 施工技术及质量控制措施探讨 易勇 （湖南省临湘市公路管理局） 摘 要：本文结合工程实例，详细介绍了高等级公路石灰＋粉煤灰碎石基层配合比设计，并对其施 工技术及质量控制措施进行了详细阐述，对二灰碎石基层收缩裂缝的控制措施进行了深入探讨。 关键词：高等级公路；二灰碎石基层；配合比；质量控制；收缩裂缝 １工程概况 低值，同时要求集料的最大粒径不超过规范规定，且粒 湖南湘北某高等级公路地处多雨、年度温差大的丘 径小于０．７５ｍｍ的颗粒含量宜接近于０。 陵地区，此次改建的地段长１０ｋｉｎ，路面宽度１２ｍ，二灰碎 （２）测定集料振实空隙率。按试验规程要求，对集料 石基层厚１８￣３６ｃｍ，２００２年初开工建设，同年年底竣工 的表观密度按石料的种类不同分别测定，采用加权平均 通车。该工程在二灰碎石配合比设计时严格控制二灰在 法，算出混合集料的表观密度。振实空隙率计算如下： 混合料中的含量，基层成型后采用了预先切割缩缝的主 Ｎ＝（卜 ）ｘ１００％（式１） ｐ 动防裂措施。该段道路已经运行５年，未产生大的缩裂 缝，被省级质检机构评为优良工程。 式中： ｐ——集料的振实密度 ２二灰碎石基层配合比设计 ｐ ——混合集料的表现密度 ２．１材料要求 （３）根据集料振实空隙率，初估二灰含量： 石灰质量标准应达到归定的ＩｊＩ级以上，本工程采用 Ｇ１＝ Ｇ ｎＸ ｐ一布＋（１一ｎ）ｐ ＿ （式２）…一 的是优质Ｉ级石灰。粉煤灰中的氧化硅和氧化铝等主要 式中： 成份含量应大于７０￣４，烧失量不应超过２００４，本工程采用 Ｇ ——二灰重量； 的是火电厂ＩＩ级优质粉煤灰。集料的最大粒径不超过 Ｇ——二灰碎石混合料总重； ３７．５ｃｍ，最佳含量为８０％￣８５０４，选用本地石灰岩类级配 Ｎ——集料振实空隙率； 碎石，压碎值小于２００４。 ｐ二灰——二灰在混合料中的压实干密度，该数值 ２．２配合比设计步骤 随二灰含量、集料状况的不同而改变，经验数值为 ２．２．１确定石灰、粉煤灰比例 ０．８１～０．８５ｇ／ｃｍ。： 按１：２４１：４之间不同比例，制备４～５组石灰、粉 ｐ ——混合集料的表观密度。 煤灰混合料，采用重型击实试验，确定各组最佳含水量 （４）确定二灰碎石干密度最大时的二灰含量。根据初 和最大干密度，制件无侧限抗压强度试件，选用强度最 估的二灰含量，在该数值的前后，以１％为间隔，配制不 大组的试件石灰、粉煤灰比例，作为配合比使用。经过试 同二灰含量的二灰碎石混合料，分别以重型击实试验确 验，本工程采用５：１２的比例。 定各自的最大干密度，绘制二灰含量——最大干密度曲 ２．２．２确定二灰含量 线，找出其峰值所对应的二灰含量。本工程二灰碎石干 （１）筛选初步选定的４种规格碎石：“ｌ～３”、“瓜子 密度最大时二灰含量为１５０４。 片”、米砂和“石粉”，测得通过率，根据《规范》中级配要 （５）确定二灰含量。根据上面所确定的二灰含量，分 求，用数解方法确定各种碎石的含量。结合以往的施工 别增减２％、３％、４％的二灰数量，在最佳含水量及最大干 经验，为提高抗裂性，粒径４．７５ｍｍ（方孔筛）以上集料含 密度下并按工地要求压实度制作，每种制件个数为９ 量宜取高值，粒径４．７５ｍｍ（方孔筛）以下集料，含量宜取 个，测无侧限强度。 １３１ 维普资讯 http://www.cqvip.com
施工技术 试验结果的平均抗压强度Ｒ应符合公式： Ｒ≥Ｒ ／（１一Ｚ ｘ Ｃ ） 式中： （式３） 广东建材２００８年第７期 机械必须由振实和静压相组合。组合方式及碾压遍数为 振动压路机先轻后重各振压２遍，钢轮重型压路机静压 ６遍。控制压实机械与压实有效厚度和压实时间，从摊 铺到压实完毕应尽量控制在２４ｈ内，以避免二灰初凝影 响强度。 Ｒ ——设计抗压强度； Ｃ ——为试验结果的偏差系数， Ｓ——试验结果标准差； Ｒ——试验结果算术平均值； ３．４养生 二灰碎石成型前，水稳定差，必须封闭湿润养生，并 Ｚ ——取１．２８２。 选取满足强度要求的二灰含量配合比设计中的二 灰用量，本工程选取值为１７％，选取序号为２＃（５：１２： ｌ９．１：３１．５：１１．６：２０．８），见表ｌ。 表１不同二灰含量组强度对比 石灰 粉煤灰 １，配合比（一３ 瓜子片 米砂 石粉 ％） Ｒ 标准值 Ｃ ４ ９．６ １９．８７ ３２．８３ １２．１ ２１．６ ０．６５ ０．０８７ １３．４ ５ １２ １９．１ ３１．５ １１．６ ２０．８ １．０４ ０．０８９ ８．５ ６ １４．４ １８．３１ ３０．２５ １１．１４ １９．９ ０．９２３ ０．０５２ ５．６ ７ １６．８ １７．５３ ２８．９６ １０．６７ １９．０４ ０．９０２ ０．１０４ １１．５ ３公路二灰碎石基层施工技术及质量控制 ３．１拌和 采用ＷＢＣ２００型稳定土厂拌设备拌和，拌和过程中 严格控制石灰剂量，过大、过小都会造成二灰强度下降； 严格控制原材料含水量，粉煤灰宜在３３％￣３５％之间，消 石灰宜在２０％￣２５％之间，碎石宜在２％～３％之问；保证出 厂二灰碎石在最佳含量＋２％之内，混合料出仓装车时， 要控制离析现象的发生。 ３．２摊铺整型 采用人工和机械综合方法摊铺，其过程要控制以下 几点： （１）由于车辆卸料时的重力冲量会产生预压度，必须 用人工清底或用旋耕旋松，旋耕遍数必须在ｌ遍以上； （２）控制摊铺含水量，高温季节混合料出厂含水量略 大于最佳含水量１％～２％，以保证压实时含水量最佳； （３）用旋耕旋松，若出现面层骨料过于集中，必须清 除，以保证表观密实； （４）松铺系数必须通过试验段确定，当配合比更改时 必须重新确定，以保证其厚度。 ３．３碾压 严格控制混合料在最佳含水量时碾压。最佳含水量 状态下二灰碎石能一次性压实，强度成型快，可早通车。 碾压时含水量愈大，养生后愈容易产生干缩裂缝。碾压 ——１３２—— 防止雨水侵蚀，宜采用稻草密覆盖保湿养生。通过现场 试验比较，稻草覆盖养生比露天养生可提前２ｄ￣３ｄ开 放交通，具有以下益处：①强度成型快，表层密实；②洒 水量少，成本比露天养生经济；③可防暴雨直接侵蚀表 面；④可适当放行轻交通量；⑤开放交通后面层颗粒不 松散。 通过以一ｈＥ序控制，施工后的二灰碎石强度高，密 实好，无干缩、温缩裂缝。 ４二灰碎石基层收缩裂缝的控制措施 ４．１缩裂的特性 石灰、粉煤灰等稳定粒料易产生收缩变形，从而造 成基层收缩开裂，不仅降低其整体强度，而且易在沥青 面层上反射裂缝，影响沥青面层的使用性能。研究表明， 收缩变形有３种：硬化收缩、干燥收缩及温度收缩。在施 工中最明显的是温缩，其次是干缩。 ４．１．１温缩 影响二灰碎石温度收缩性质的主要因素是含水量、 集料的含泥量等，所以在设计其配合比时尽量采用不含 塑性指数较大细集料，以降低二灰碎石的收缩性，以减 少可能产生的收缩裂缝。温缩裂缝有２种：一种是低温 收缩，冬季随着温度下降，沥青材料变得越来越硬，开始 收缩；另一种是温度疲劳裂缝，这种裂缝主要发生在太 阳照射强烈、曰温差大的地区，沥青面层白天温度与夜 间温度之差相当大，在沥青面层中会产生较大的温度应 力，它反复作用在沥青面层中，使沥青面层产生疲劳开 裂，由此产生裂缝称之为温度疲劳裂缝。实际上，沥青面 层产生的裂缝，将是低温裂缝与温度疲劳裂缝之和。 ４．１．２干缩 影响二灰碎石干缩的主要因素是水份的减少，水份 的减少的愈多和愈快，产生干缩应力愈大；水份减少得 慢，干缩应变缓慢产生，干缩应变逐渐增大。合适地养生 半刚性基层，能减少干缩应力和裂缝。本工程采用土工 布覆盖养身，期满一周后即进行乳化沥青下封层施工， 维普资讯 http://www.cqvip.com 广东建材２００８年第 ７期 从而有效地防止了水份的蒸发，杜绝了干缩的发生。 施工技术 级配碎石中间层，厚度１０～１２ｃｍ，或在半刚性基层上加 ４．２收缩裂缝的控制 铺一层４￣５ｃｍ沥青贯入式作为基层与面层之间的联结 为了节约材料，减少投资，不少建设单位都力求减 过渡层，可以减少、减缓裂缝在面层上的反射。２，６铺设厚沥青面层 薄半刚性基层上沥青面层的厚度。随着沥青面层的减 ４．为了减少半刚性基层的裂缝反射到沥青面层上，在 薄，其反射裂缝愈明显，为了消除薄沥青面层反射基层 裂缝，关键应控制基层的缩裂。 ４．２．１控制二灰含量 控制二灰含量减少细集料，增加骨料，以提高抗裂 性能，减少缩裂。对总体强度的影响取决于石灰和粉煤 相互作用的需求量，减少二灰碎石基层的收缩裂缝可通 过减少各集料间的填充料（二灰）体积的措施来实现。由 于集料问填充料过多，产 ‘富余”二灰。“富余”二灰是 二灰碎石收缩变形的主要原因，因此在组成设计中要控 制二灰含量，在满足强度的前提下取低值。在实际施工 中，集料级配中减少细集料，增加骨料，使集料形成稳定 性骨架结构，从而最大程度上抑制了“富余”二灰的收 缩，一般在《规范》的基础上减少４．７５ｍｍ以下的细集料 ５％～１０％，相应增加骨料５％～１０％，不影响强度要求，且 抗裂性能好，收缩裂缝少。本工程成功地采用了低剂量 二灰含量１７％。 ４．２．２预先锯缝 为了避免二灰基层在薄沥青面层上产生不规则的 絮乱裂缝，解决缩缝的另一办法就是在半刚性基层上间 隔ｌＯ￣２０ｍ锯缝，缝宽１０～１２ｍｍ，缝厚为厚度１／２～ ｉ／３，切缝后立即用沥青码蹄脂或沥青乳膏填缝，沥青面 层铺筑后可减少反射裂缝，这～试验被运用于该工程 Ｋ９＋Ｏ００￣ＫｌＯ＋Ｏ００段，效果显著，通过运行５年后的调 查数据表明未发生一道裂缝 ４．２．３预先开裂 由于半刚性基层特别是面层为薄沥青层，收缩性 大，会不可避免的产生缩缝，从而引起薄沥青面层反射 裂缝。在基层上可让其先预开裂，延长基层完工后的铺 筑沥青面层时间宜在１～２个月，可减少裂缝。 ４．２．４调整施工时间 由于二灰碎石基层内产生的裂缝主要取决于基层 施工时的温度，在高温季节施工的半刚性基层，在过冷 季节后便会产生收缩裂缝，因此半刚性应在平均气温条 件下施工（日平均气温１５℃以下），尽量避免高温季节 施工。 ４．２．５设置碎石层 为了减少或避免反射裂缝，可在半刚性基层上铺设 半刚性基层一ｈ铺设厚的沥青结构层（２～３层）能够有效 地减轻由基层裂缝形成的反射裂缝，沥青面层的最小厚 度取决于半刚性基层材料的强度、交通量的大小和允许 出现反射裂缝的程度。 ４．２．７控制关键施工工序 （１）原材料的严格把关，禁止使用含塑性指数较大的 细集料。 （２）选用优质沥青或进口改善沥青做面层。 （３）严格控制施工碾压时的含水量。 （４）半刚性基层碾压完成后要及时养生，保持基层含 水量不受损失，决不能让基层暴晒变形开裂。 （５）加强碾压保证沥青混合料最高密度（９８％以上）， 有助于减轻反射裂缝。 ５结语 以上为笔者在对高等级公路改建工程二灰碎石施 工工艺的基础上总结出的施工技术，对提高二灰碎石的 质量有一定的参考价值。“因地制宜、就地取材”的二灰 碎石基层结构虽然不可避免地出现缩裂现象，但只要公 路建设者们不断地对其进行探索和研究，就会修筑出更 加耐久、平整、舒适、美观的道路。● 【参考文献】 ［１］ＪＴＪ０３４—２０００，公路路面基层施工技术规范［Ｓ］．北京：人民交 通出版社，２０００． ［２］ＪＴＪ０５１—９３，公路土试验规范［Ｓ］．北京：人民交通出版社， １９９３． ［３］ＪＴＧＥ４２—２００５，公路工程集料试验规范［Ｓ］．北京：人民交通出 版社，２００５． ［４］沙庆林．高等级公路半刚性基层沥青路面圈］．北京：人民交通 出版社，１９９９． ——１３３——