张显维

（山西机械化建设集团有限公司，山西 太原 030009）

0 引言

半刚性基层在我国应用广泛，但其开裂特性会降低施工质量[1]，导致路面产生不同程度的开裂，产生裂缝等早期破坏。为降低半刚性基层开裂变形，对基层混合料级配和配合比设计进行优化，在一定范围降低水泥剂量和含水量。水泥稳定碎石是以级配碎石作骨料，采用一定数量的胶凝材料和足够的灰浆体积填充骨料的空隙，按嵌挤原理摊铺压实。其压实度接近于密实度，强度主要靠碎石间的嵌挤锁结原理，同时有足够的灰浆体积来填充骨料的空隙。它的初期强度高，并且强度随龄期而增加很快结成板体，因而具有较高的强度，抗渗度和抗冻性较好。与其他类型半刚性基层相比，水泥稳定碎石基层开裂程度最低[2]，通过优化矿料级配和配合比设计，可进一步改善半刚性基层性能，减少基层反射裂缝，进而提升高等级公路路面使用性能。

优化水泥稳定碎石基层配合比设计，可配制出抗裂型水泥稳定碎石基层，不仅降低水泥剂量和含水量，还能进一步缓解基层干缩开裂。其原理是：优化矿料级配设计，利用骨料之间的嵌挤作用形成稳定的骨架结构，提升基层结构的整体稳定性，使水泥稳定碎石基层的水泥水化产物和集料良好结合，使集料均匀分布在混合料中，防止局部开裂，也提升了基层混合料的强度和路用性能。本文从原材料选择、配合比设计入手，全面阐述抗裂型水泥稳定碎石基层的施工工序，并提出了质量控制措施。

1 抗裂型水泥稳定碎石基层原材料选择与配合比设计

1.1 原材料选择

抗裂型水泥稳定碎石基层混合料水泥选择P·O42.5普通硅酸盐水泥，初凝时间不少于3h，终凝时间不得少于6h。水泥进场后做好储存，防止受潮硬结，夏季施工水泥温度不得超过50℃。水泥进场后取样进行质量检测，合格后方可选用。碎石最大粒径不得超过31.5mm，碎石选择玄武岩，使用前对碎石压碎值、针片状含量等指标进行检测，试验结果合格后进行级配设计。基层混合料用水可选用当地的人畜饮用水，并定期进行检测。

1.2 基层混合料配合比设计

取样进行水洗筛分，通过计算确定各粒径碎石比例，确定矿料合成级配，具体如表1所示。

表1 矿料合成级配

按照上述矿料级配，取3.0%、3.5%、4.0%、4.5%四种水泥剂量，分别制备试件开展试验，确定最大干密度及最佳含水量。另外，为降低基层混合料开裂，适当降低水泥剂量和含水量。严格控制含水量处于最佳含水量的±1%范围内，以降低基层干缩开裂。按要求制备试件，在实验室标准条件下进行养生，达到养生时间后开展试验确定试件强度，试件强度不得低于设计强度。

2 抗裂型水泥稳定碎石基层施工技术

2.1 施工准备

选取抗裂型水泥稳定碎石基层试验段，长度为200m，分别按照上述矿料级配和选定的水泥剂量准备原材料，并做好质量检验。现场施工选择一台套具有自动计量功能且精度较高的WBZ600T 型拌和设备，经标定合格后方可使用，拌和设备产量为600t/h。搅拌站配备装载机配合作业，根据运输距离、摊铺机和拌合机生产能力确定运输自卸汽车数量，并略有富余。施工现场配备1台徐工RP952水泥稳定摊铺机，轮胎压路机1 台、三轮静力式压路机1 台、振动压路机2 台，洒水车2台。为保证抗裂型水泥稳定碎石基层水泥剂量准确，在实验室、搅拌站和施工现场分别配备EDTA 滴定设备，对混合料水泥剂量和含水量进行检测。

2.2 基层混合料拌合

抗裂型水泥稳定碎石混合料拌和首先要严格控制拌和时间，保证水泥与集料拌和均匀。试验路段选用的WBZ600T 型拌和设备生产能力为600t/h，搅拌筒转速为50r/min，额定进（出）料容量为300m3，搅拌功率为55kW，卸料方式为气动卸料。WBZ600T 型拌和设备为连续拌和设备，拌和前应准确调整拌和参数，保证出料质量。根据施工现场交通条件、施工路线走向等因素，合理确定搅拌站位置，做好场地布置、拌和设备安装和调试。对集料、水泥、水等原材料质量进行准确统计，按比例加入保证配合比准确。高温季节、中午大气辐射热较强时段适当增加用水量，早晚、阴天适当下调用水量。集料铲装时禁止从底部进行，一方面防止装入杂物，另一方面底部集料含水量较高，会提高基层混合料总体含水量。严格控制水泥剂量，在保证基层混合料强度的前提下尽量降低水泥用量，以降低开裂。为防止窜料，在料斗上焊接钢板，将不同粒径的集料分隔开，拌制矿料级配准确。在进料口布置一层3cm×3cm 的方格网，防止大粒径碎石进入拌合设备。拌制好的成品料直接通过自卸汽车运输到施工现场，尽量避免出现堆料。

2.3 基层混合料摊铺

为提高基层摊铺质量，应适当降低抗裂型水泥稳定碎石基层摊铺速度，控制在1.5~2m/min。摊铺过程中应保证摊铺机匀速运行，不得忽快忽慢。摊铺机在受料过程中严禁自卸汽车撞击摊铺机，自卸汽车应挂空挡停放在摊铺机前方，由摊铺机顶推滚推着自卸汽车行进，同时将混合料卸到料斗内。摊铺过程中不得出现基层混合料离析，如发现离析应人工铲除并人工找补。摊铺过程中开启振动熨平板，在规定频率下提升基层的密实度和平整度。

基层混合料摊铺前彻底清除下承层杂物，并洒水湿润，以防止下承层吸附基层混合料水分影响水泥水化。根据预先设定的松铺系数确定松铺厚度，控制基层的摊铺厚度。一次摊铺厚度过大会影响压实质量，而摊铺厚度太薄会降低生产效率。尽量避免产生纵向接缝，如一次摊铺宽度过大应采用两台摊铺机呈梯队作业。两台摊铺机前后距离为5~10m，且摊铺速度、松铺厚度等施工参数保持一致。在摊铺施工中设置钢丝基准线控制标高，通过自身调整和滑橇控制路拱横坡度，通过传感器控制摊铺厚度。摊铺作业应保证匀速连续，必须保证运料车的数量，现场可以有1~2 台运料车等摊铺机，摊铺机不停机连续作业。在基层摊铺过程中对标高与横坡进行抽检，及时调整摊铺参数，及时处理局部离析或低洼位置。

2.4 基层混合料碾压

抗裂型水泥稳定碎石基层碾压分为初压、复压和终压三步，初压采用18~21t三轮压路机和26t以上轮胎压路机，碾压1~2 遍，碾压速度控制在1.5~1.7km/h 之间。胶轮压路机碾压可提高基层稳压的平整度，消除轮迹，防止混合料堆积。三轮压路机可用于碾压基层边缘部位，尤其是有路缘石的部位。复压采用50t以上单钢轮振动压路机，碾压遍数为5~6 遍，碾压速度控制在1.8~2.2km/h 之间。复压后应达到规定的压实度，采用振动碾压提升基层的密实度，使基层结构形成骨架结构。终压采用26t 以上轮胎压路机静压，碾压2 遍以上，碾压速度控制在1.8~2.2km/h 之间，以消除轮迹，进一步提升基层结构的压实度。如局部缺水干燥，应适量洒水后带水碾压，以提高基层表面的压实度。基层压实完成后使用灌砂法检测基层压实度，如发现压实度不足立即补压，直到达到规定的压实度。对桥涵两侧薄弱部位，应操作压路机错轮碾压，保证基层压实度，防止出现不均匀沉降。碾压过程中不得漏压，不得随意掉头，重点对边缘部位进行碾压。

2.5 基层混合料养生

基层压实度检测合格后即可开始洒水养生，养生过程中覆盖麻袋、土工布等保持湿润。根据天气状况，确定洒水量，洒水车采用喷雾式洒水。基层养生过程中封闭交通，防止过往车辆损耗基层，养生时间不得少于7d。

3 常见施工质量问题的处治

3.1 集料离析与处治措施

3.1.1 端部离析

抗裂型水泥稳定碎石基层大粒径骨料含量超过70%，施工中控制不当容易产生集料离析。端部离析是最容易发生的一种离析形式，它在路面上形成大小不一的、不规则的翼状离析，分析原因是由于集料装载运输过程中产生了离析，导致粒径骨料集中产生离析。在基层混合料拌和过程中，粗细集料分离，在摊铺机中央区域细集料较多，比较密实，表面纹理较浅；而在摊铺机两侧粗集料较集中，细集料、沥青含量较少，空隙率较大，表面纹理较深。。端部离析问题应该从改进集料仓和搅笼入手，在集料仓设置挡板，使混合料在挡板位置统一下落，有效解决集料离析问题。另外，采用圆形料仓、改进集料仓出料口构造，也可以有效控制离析。适当调低搅笼离地高度，使基层混合料充分拌和，也可有效控制离析。

3.1.2 带状离析

带状离析通常出现在摊铺机两侧，宽度一般为0.5～1.0m。带状离析产生的原因主要是基层混合料粗集料在搅笼内集中，二次搅拌时没有参与拌和，粗集料从搅笼缝隙散落在路面上形成带状离析。从防止粗集料集中入手，通过安装反向螺旋、调整物料拍等措施可有效防止粗集料集中，从而防止产生带状离析。

3.1.3 局部离析

局部离析主要出现在施工缝、运料车转换位置，主要原因是运料车内的大粒径骨料集中，在运料车转换位置集中撒布导致产生局部离析。施工缝位置的离析主要是由于施工工艺控制不当，废料清除不及时、不彻底。施工中应及时清除运料车内离析材料，及时清除施工缝位置的废料，防止产生局部离析。另外，施工过程中如发现基层表面出现局部离析，应尽快换填合格的混合料。

3.2 表面细集料抗剥落处理

基层表面细集料剥落主要是由于基层表面水分不足，压路机反复碾压在基层表面形成一层松散颗粒，养生后形成浮尘。过往车辆行走过程中将浮尘带走，使基层表面细集料剥落。在基层混合料拌制过程中应严格控制含水量，运输过程中覆盖篷布，防止水分散失，运输到施工现场后尽快进行摊铺碾压，防止水分过多散失，可有效防止基层表面细集料剥落。另外，在碾压过程中适当洒水，带水碾压也可以减少基层表面细集料剥落。

4 施工质量检验

4.1 现场成型质量检验

抗裂型水泥稳定碎石基层养生期达到7d后，在现场进行钻芯取样。分别在水泥剂量为3.0%、3.5%、4.0%、4.5%四个试验路段进行现场取样，取样后送实验室进行强度检测，试验结果见表2。

表2 基层现场取样试验结果

根据《公路路面基层施工技术细则》（JTG/T F20-2015）中的相关要求，路面基层无侧限抗压强度值不得低于7.0MPa，劈裂强度不得低于0.65MPa[7]。根据钻孔取芯结果，绝大多数芯样成型质量良好，其7d 无侧限抗压强度和劈裂强度检测结果均满足规范要求，基层施工质量合格。

4.2 现场试件与实验室试件检验结果对比

为进一步检验现场取样试验结果的准确性，将其与实验室标准条件下养生的试件试验结果进行对比，见表3。

表3 现场取样和实验室试验结果对比分析

分析对比分析结果，得出抗裂型水泥稳定碎石现场取样试验结果与实验室试件检测结果相差不大，不同水泥剂量试样检测结果吻合度均在90%以上，说明现场试验结果准确，满足设计要求。

5 结束语

综上所述，通过对水泥稳定碎石基层配合比设计进行优化以及对各施工工序进行质量控制，采取有效措施解决基层材料离析和表层细集料剥落等质量问题，摊铺出抗裂型水泥稳定碎石基层。在基层施工过程中，可通过调整施工参数、施工设备构造、控制施工工序等方式预防基层混合料离析，提高基层施工质量。通过控制基层混合料含水量，调整碾压工序，可有效控制基层表面细集料剥落。现场取样验证表明，试验段抗裂型水泥稳定碎石基层成型质量良好，各主要力学性能指标满足规范要求，现场取样检测结果与实验室检测结果吻合度在90%以上，说明基层混合料配合比设计合理，施工质量合格。