低劑量復(fù)合水穩(wěn)在城市道路基層中的應(yīng)用

李秀顯

當(dāng)前城市道路普遍使用的是水泥穩(wěn)定碎石基層,這是一種目前國(guó)內(nèi)常見的半剛性基層,水泥摻量一般在5%左右,7 d的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度可達(dá)5 MPa,較其他路基材料高,抗?jié)B性和抗凍性較好。但是,由于水泥穩(wěn)定混合料固有的干縮性和溫縮性,裂縫無法避免,而裂縫一旦形成,必然降低使用壽命。

近年來,水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫問題日益突顯,人們開始嘗試

用多種方法減少水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫,其中主要有以下兩方面:1)降低水泥劑量,從降低水泥穩(wěn)定基層的模量著手;2)采用柔性基層。滄州市市政工程公司近幾年在這方面做了大量的研究。2009年,在室內(nèi)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,在城市道路緯三東路道路基層采用了低水泥劑量并摻加RAP料的低劑量復(fù)合水穩(wěn)的試應(yīng)用,效果良好。

1 工程概況

緯三東路為滄州市東西方向主干路,全長(zhǎng)快車道寬24 m,全長(zhǎng)702 m,路面結(jié)構(gòu)采用兩步30 cm灰土+18 cm水泥穩(wěn)定基層+下封層+6 cm中粒式+4 cm細(xì)粒式瀝青混凝土面層,水泥穩(wěn)定基層設(shè)計(jì)強(qiáng)度1.5 MPa～2.5 MPa。

2 原材料

2.1 RAP料

RAP料(Reclaimed Asphalt Pavement):本工程所用的RAP料是由銑刨機(jī)對(duì)舊瀝青路面進(jìn)行銑刨后回收的混合料?；厥蘸笸活惖腞AP料堆進(jìn)行充分混合,在使用前進(jìn)行破碎、篩分處理,并將破碎篩分后的RAP料分類存放以減小材料的變異性。

2.2 水泥

水泥:滄州“神獅”牌水泥,在緯三東路道路工程中的水穩(wěn)基層中選擇了“神獅”牌P.S32.5硅酸鹽水泥。

2.3 集料

在緯三東路道路工程中,水泥穩(wěn)定集料采用的是20%新集料和80%RAP料混合的復(fù)合集料。新集料規(guī)格為10 mm～30 mm,RAP料為通過銑刨機(jī)回收的舊瀝青路面銑刨料,其篩分試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 篩分試驗(yàn)結(jié)果

3 配合比設(shè)計(jì)

在施工前首先進(jìn)行了水泥穩(wěn)定碎石組成設(shè)計(jì),按照3.0%,4.0%,5.0%三個(gè)水泥劑量進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)和無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 重型擊實(shí)和無側(cè)限試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果:三個(gè)不同水泥劑量的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求。綜合考慮溫縮裂縫和經(jīng)濟(jì)因素,最終確定配合比為水泥∶碎石=3.0∶100,最佳含水量為6.0%,最佳干密度為2.30 g/cm3。

4 生產(chǎn)過程控制

4.1 混合料的含水量

含水量的大小直接影響到水穩(wěn)基層壓實(shí)度的保證和裂縫的產(chǎn)生。含水量偏小,基層表面容易松散、離析,難以壓實(shí);含水量偏大,碾壓易粘輪,表面翻漿,而且基層成型后水分散失越多,越容易出現(xiàn)干縮裂縫?？紤]到混合料在運(yùn)輸過程中有水分散失,在運(yùn)輸車輛上加設(shè)了土工布進(jìn)行覆蓋。另外,緯三東路道路工程是春季施工,大風(fēng)天氣居多,水分蒸發(fā)很快,因此施工過程中含水量控制在比最佳含水量大1%左右,即生產(chǎn)含水量為7.0%。同時(shí),施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)專人實(shí)時(shí)觀察檢測(cè)混合料的含水量,當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)的含水量出現(xiàn)異常時(shí),及時(shí)通知拌合廠調(diào)整含水量。

4.2 混合料拌和

由于摻加水泥劑量小,拌和時(shí)必須保證水泥連續(xù)均勻摻加,拌和必須要充分、均勻、穩(wěn)定。拌合時(shí)間不足、拌和不均勻,易出現(xiàn)粗細(xì)料集中、離析等現(xiàn)象。在緯三東路道路工程中,采用的是廠拌法,拌合設(shè)備能夠準(zhǔn)確的控制各種材料的用量。另外,拌合現(xiàn)場(chǎng)設(shè)有專人隨時(shí)檢測(cè)水泥用量、含水量和各種集料的配比,保證了水穩(wěn)混合料的質(zhì)量。

5 施工過程控制

5.1 混合料攤鋪與壓實(shí)

混合料到場(chǎng)后要做到及時(shí)攤鋪、及時(shí)碾壓,盡量縮短從加水拌和到碾壓終了的時(shí)間,在施工時(shí)可盡量采用多臺(tái)攤鋪機(jī)平行作業(yè),同時(shí)要準(zhǔn)備充足的壓實(shí)設(shè)備,這樣既能加快施工進(jìn)程,又可以減少混合料的離析。根據(jù)以上措施要求,在緯三東路道路工程水穩(wěn)施工中,混合料到場(chǎng)后,由ABG-423和中國(guó)鎮(zhèn)江兩臺(tái)攤鋪機(jī)一前一后聯(lián)合攤鋪,碾壓組合為一臺(tái)PT-240R膠輪壓路機(jī)+一臺(tái)YZ26E單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)+兩臺(tái)26 t三輪壓路機(jī),碾壓遍數(shù)及順序?yàn)?先由膠輪壓路機(jī)碾壓2遍,然后單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)振壓4遍,最后由兩臺(tái)三輪壓路機(jī)聯(lián)合靜壓4遍,現(xiàn)場(chǎng)跟蹤檢測(cè)壓實(shí)度、水泥劑量,出現(xiàn)異常馬上進(jìn)行處理,通過對(duì)該工程的跟蹤觀察,得出水泥穩(wěn)定復(fù)合集料如下結(jié)論:施工過程與常規(guī)水泥穩(wěn)定碎石相同,因?yàn)閾郊恿伺f瀝青路面銑刨料,混合料比常見的水泥穩(wěn)定碎石顏色偏黑,其他外觀與常規(guī)水泥穩(wěn)定碎石無差別。

5.2 基層養(yǎng)生

碾壓完畢后噴灑透層油、灑水養(yǎng)生,養(yǎng)生期不能少于7 d,養(yǎng)生期內(nèi)保持表面濕潤(rùn)。在鋪筑瀝青面層之前盡量封閉交通,以減少車輛荷載的影響,并盡快鋪筑面層。在鋪筑面層前要對(duì)水穩(wěn)基層徹底清掃,并進(jìn)行下封層施工,加強(qiáng)基層與面層之間的結(jié)合。

5.3 指標(biāo)檢測(cè)

施工過程中,取拌合現(xiàn)場(chǎng)和施工現(xiàn)場(chǎng)的混合料檢測(cè),水泥劑量均為 3.1%,含水量5.8%,現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)壓實(shí)度為98%。24 h后,檢測(cè)水穩(wěn)基層外觀質(zhì)量良好,無脫粒、松散的現(xiàn)象,7 d后進(jìn)行鉆芯檢測(cè),共鉆取兩個(gè)芯樣,芯樣均完整,上表面平整,下表面稍有凹凸,切割面有輕微掉渣現(xiàn)象,對(duì)芯樣進(jìn)行室內(nèi)修整后檢測(cè)無側(cè)限抗壓強(qiáng)度分別為2.0 MPa和1.76 MPa,滿足1.5 MPa～2.5 MPa要求。

6 結(jié)語

緯三東路道路工程竣工通車將近一年,目前能夠目測(cè)到的由于水穩(wěn)基層裂縫反射到面層的橫向貫通裂縫不超過10條。從使用結(jié)果來看,低水泥劑量復(fù)合水穩(wěn)的應(yīng)用效果非常好。

降低水泥用量并用柔性材料RAP料代替部分新集料,有效地降低了水穩(wěn)基層的模量,大大減少了產(chǎn)生裂縫的可能性,進(jìn)而減少瀝青面層的反射裂縫。同時(shí),節(jié)約了水泥和新集料,提高舊料的利用率,降低了生產(chǎn)成本,還有效地保護(hù)了環(huán)境,與當(dāng)前倡導(dǎo)的綠色施工和可持續(xù)發(fā)展相協(xié)調(diào),值得推廣使用。