硅鋁基穩(wěn)定碎石基層技術(shù)應(yīng)用研究

毛益佳　葉　煒　李　娣

（1.江蘇東交工程設(shè)計(jì)顧問有限公司，江蘇南京　210000；2.江蘇省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，江蘇南京　210000）

硅鋁基穩(wěn)定碎石基層技術(shù)應(yīng)用研究

毛益佳1葉煒1李娣2

（1.江蘇東交工程設(shè)計(jì)顧問有限公司，江蘇南京210000；2.江蘇省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，江蘇南京210000）

本文研究了一種硅鋁基固化劑替代水泥固化級(jí)配碎石作為道路基層材料。首先，基于工程實(shí)際對(duì)混合料的配合比進(jìn)行了研究設(shè)計(jì)，采用重型擊實(shí)和振動(dòng)壓實(shí)法確定混合料的最佳含水量和最大干密度。然后根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果在工程中進(jìn)行了試鋪取得了很好的效果。最后，通過后期跟蹤觀察和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)驗(yàn)證了該技術(shù)的實(shí)用性。

固化劑穩(wěn)定碎石道路基層

當(dāng)前我省公路建設(shè)中，半剛性瀝青路面幾乎都采用水泥穩(wěn)定碎石作為半剛性基層材料。但是水泥穩(wěn)定碎石缺點(diǎn)也很明顯：①水泥的資源消耗嚴(yán)重，影響生態(tài)環(huán)境；②水穩(wěn)基層的收縮開裂會(huì)引起瀝青路面的反射性裂縫。所以本文選擇一種適合未來資源枯竭條件下生產(chǎn)而且具有再生特性的硅鋁基固化劑材料進(jìn)行了研究。

1　硅鋁基材料特性

硅鋁基固化劑是一種非晶質(zhì)至半晶質(zhì)具有類似有機(jī)聚合物鏈狀結(jié)構(gòu)的材料，主要成分為工業(yè)廢渣，配以適量的活化劑混合粉磨制成，生產(chǎn)中對(duì)工業(yè)廢渣利用率達(dá)到80%以上，同時(shí)解決了因廢物堆積而造成的土地資源浪費(fèi)和環(huán)境污染問題。

硅鋁基固化劑的應(yīng)用范圍廣泛，固結(jié)對(duì)象涵蓋各類邊界集料，并且已經(jīng)形成系列產(chǎn)品，具體型號(hào)及應(yīng)用范圍見下表1。

表1　固化劑型號(hào)及固化對(duì)象

表2　混合料中集料級(jí)配范圍要求

表3　混合料擊試驗(yàn)結(jié)果匯總表

表4　7天振動(dòng)成型強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

表5　混合料7d無側(cè)限抗壓試驗(yàn)

圖1　試鋪現(xiàn)場(chǎng)

圖2　鉆芯取樣外觀圖

2　基層混合料級(jí)配設(shè)計(jì)研究

2.1配合比設(shè)計(jì)

硅鋁基固化劑的劑量一般在4%～6%范圍內(nèi)，要求組成混合料的級(jí)配應(yīng)符合表2的規(guī)定，其中0.075mm的通過率放寬至5～15%。

根據(jù)上述要求取工地實(shí)際使用的碎石，分別進(jìn)行水洗篩分，確定各種碎石的組成比例。

2.2最佳含水量和最大干密度

采用重型擊實(shí)和振動(dòng)壓實(shí)法確定各組混合料的最佳含水量和最大干密度，試驗(yàn)方法參照《公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》JTG E51-2009進(jìn)行。（表3）

2.3強(qiáng)度

根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果，確定試驗(yàn)段采用的施工配合比為1#：2#：3現(xiàn)場(chǎng)試鋪

3#：4#：固化劑=6：25：34：35：4.8，最佳含水量為6%。（表4）

根據(jù)配合比試驗(yàn)結(jié)果在某省道建設(shè)工程中進(jìn)行了300米的上基層試驗(yàn)段施工，施工機(jī)械組合為1臺(tái)雙鋼輪、1臺(tái)膠輪、3臺(tái)單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)。（圖1）

通過本次試鋪對(duì)試驗(yàn)段施工總結(jié)如下：

（1）從壓實(shí)成型后的路面外觀來看，表面固化劑裹覆均勻，鋪面整體均勻性較好，無明顯離析現(xiàn)象；（2）試鋪時(shí)碾壓方案與水泥穩(wěn)定基層方案基本一致，但試鋪中發(fā)現(xiàn)膠輪終壓的輪跡印較為明顯，收光效果不好，分析原因?yàn)榛旌狭现屑?xì)集料較多，變更碾壓方案為雙鋼輪終壓收光起到了很好的效果；（3）固化劑在工地現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證的初凝時(shí)間較短為1小時(shí)50分，施工時(shí)間較為緊迫，希望通過后期研究加以改善。

4　跟蹤觀察及檢測(cè)結(jié)果

4.1室內(nèi)試驗(yàn)

為了對(duì)試驗(yàn)路情況有一個(gè)具體的掌握，通過現(xiàn)場(chǎng)取回的混合料進(jìn)行7d無側(cè)限抗壓試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果滿足要求，見表5。

4.2現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

試驗(yàn)段鋪筑完7d后，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)鉆芯取樣檢測(cè)，鉆取的芯樣完整，強(qiáng)度良好，芯樣表面完整，無可見裂縫，并且與水泥穩(wěn)定碎石的下基層粘結(jié)很好，見圖2。

5　結(jié)語

全國(guó)在未來還有相當(dāng)規(guī)模的公路建設(shè)，對(duì)膠凝材料需求量巨大，如果這種新型復(fù)合材料能夠取代水泥成功應(yīng)用于道路基層，不僅能提高公路施工的質(zhì)量，降低建設(shè)成本，同時(shí)還能節(jié)約大量有限資源，有效保護(hù)環(huán)境，在原材料緊張時(shí)能有更多的選擇。

［1］沙慶林.高速公路瀝青路面早期破壞現(xiàn)象及預(yù)防［M］.北京：人民交通出版社，200l，3382-386.

［2］沙慶林.高等級(jí)公路半剛性基層瀝青路面［M］.人民交通出版社，1998.

［3］沈衛(wèi)國(guó).粒料土穩(wěn)定結(jié)合料的研究［D］.武漢T業(yè)大學(xué)碩士論文，2000.