抗裂型水穩(wěn)碎石在季凍區(qū)公路的路用效果研究

摘 要 為驗證抗裂型水泥穩(wěn)定碎石在季凍區(qū)公路的抗裂效果，本文以遼寧省東部山區(qū)公路平桓線為依托，通過對試驗路基層頂面彎沉強度檢測和冬季不利環(huán)境條件下路面裂縫觀測，表明抗裂型水泥穩(wěn)定碎石不僅能節(jié)約水泥用量，提高基層強度，還能抑制基層裂縫發(fā)生，延緩路面裂縫發(fā)展，路用抗裂效果顯著。

關(guān)鍵詞 抗裂;水泥穩(wěn)定碎石;季凍區(qū);公路

引言

半剛性基層作為一種水硬性材料，其強度、剛度、穩(wěn)定性等方面優(yōu)勢突出，但也存在水硬性材料容易開裂破壞的缺陷，在路面成型和運營過程中會出現(xiàn)半剛性基層開裂導(dǎo)致裂縫反射到瀝青路面，形成路面裂縫病害，降低路面的使用壽命。而導(dǎo)致半剛性基層開裂的原因主要就是干燥收縮和溫度收縮，這種現(xiàn)象在溫差大的季凍區(qū)公路尤為明顯，本文以遼寧省東部山區(qū)公路平桓線（舊門至北旺清）路面大修工程為依托，以驗證抗裂型水泥穩(wěn)定碎石在季凍區(qū)公路的抗裂效果[1]。

1抗裂型水泥穩(wěn)定碎石

1.1 抗裂型水泥穩(wěn)定碎石級配

所謂抗裂型水泥穩(wěn)定碎石，就是一種骨架嵌擠密實型水泥穩(wěn)定級配碎石結(jié)構(gòu)，根據(jù)《公路水泥穩(wěn)定碎石抗裂設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范》，初步擬定季凍區(qū)公路的抗裂型水泥穩(wěn)定碎石級配，并結(jié)合工程所在地原材料特點，進而確定平桓線抗裂型水泥穩(wěn)定碎石設(shè)計級配，如表1所示，與《公路路面基層施工技術(shù)細則》中的常規(guī)級配相比，抗裂型水穩(wěn)碎石級配控制篩孔的數(shù)量有所減少，只需對關(guān)鍵篩孔進行控制。其中19mm通過量決定骨架嵌擠結(jié)構(gòu)，過少難以形成骨架，過多則易離析;4.75mm通過量決定混合料密實程度，過少難以充分填充骨架空隙，過多則易撐開骨架而形成懸浮密實結(jié)構(gòu);0.075mm通過量決定基層壓實效果，過少則水泥膠結(jié)料不足導(dǎo)致施工離析，過多則增加基層收縮裂縫[1-3]。

1.2 最大干密度和最佳含水率的確定

水泥劑量越大則強度越大，但抗裂性能較差，因此在保證強度前提下應(yīng)適當(dāng)降低水泥劑量，該工程選取《公路水泥穩(wěn)定碎石抗裂設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范》中推薦水泥劑量3.0%，通過室內(nèi)擊實試驗來確定抗裂型水泥穩(wěn)定碎石的最大干密度為2.44g/cm3，最佳含水率為3.92 %[1]。

2抗裂型水泥穩(wěn)定碎石試驗路實施

2.1 試驗路實施

平桓線（舊門至北旺清）路面大修工程位于遼寧省東北部山區(qū)，該地冬季漫長寒冷，夏季炎熱多雨，屬于典型的東部溫潤季凍區(qū)，易發(fā)生冬季凍脹等工程病害。該工程維修改造采用二級公路標準，中等交通等級，方案為：3cm溫拌SBR改性瀝青混凝土，AC-10+4cm溫拌瀝青混凝土（AC-13）+ 32cm廠拌水泥穩(wěn)定碎石基層。將工程中K0+000～K2+000段作為抗裂型水泥穩(wěn)定碎石試驗段，其余段按常規(guī)實施。結(jié)合現(xiàn)場施工工藝條件，確定試驗段混合料拌和時水泥劑量按3%控制，施工碾壓時含水率按4%控制，最大干密度按2.44g/cm3控制。

2.2 施工過程質(zhì)量控制

①拌和過程中，混合料宜采用振動拌和設(shè)備，保證水泥膠結(jié)料均勻包裹粗集料，以減少拌和用水量;②攤鋪過程中，螺旋分料器應(yīng)與攤鋪機速度匹配，并設(shè)專人鏟除局部粗集料窩，防止離析;③碾壓過程中，初壓采用單鋼輪振動壓路機或膠輪壓路機前后弱振2～3遍，復(fù)壓采用單鋼輪振動壓路機前后強振3～4遍，終壓采用膠輪壓路機2～3遍;④養(yǎng)生過程中，宜采用土工布覆蓋灑水養(yǎng)生，使基層水化過程處于潮濕狀態(tài)，以避免出現(xiàn)早期干縮開裂[1，2]。

3抗裂型水泥穩(wěn)定碎石路用效果

3.1 試驗路彎沉強度檢測

通過落錘式彎沉儀對試驗段及常規(guī)段的基層頂面進行彎沉強度檢測，其中常規(guī)段基層彎沉檢測結(jié)果為18.7（0.01mm），試驗段基層彎沉檢測結(jié)果為19.1（0.01mm）;對比可見抗裂型水泥穩(wěn)定碎石能夠在較低的水泥劑量下有效提高結(jié)構(gòu)強度，與水泥劑量相對較高的常規(guī)水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)彎沉強度接近;抗裂型水泥穩(wěn)碎石在滿足強度的前提下，能夠節(jié)約水泥用量近1/3。

3.2 試驗路裂縫觀測

在冬季不利環(huán)境下，對平桓線試驗路進行裂縫觀測，發(fā)現(xiàn)路面橫向裂縫以兩側(cè)土路基凍脹開裂發(fā)展的半幅裂縫為主，進而發(fā)展成沿路面橫向全幅貫通裂縫，其中試驗段半幅裂縫平均間距為38.5 m/km，橫向貫通裂縫平均間距為49.8 m/km;常規(guī)段半幅裂縫平均間距為15.4m/km，橫向貫通裂縫平均間距為21.6 m/km，可見與常規(guī)段相比抗裂型水泥穩(wěn)定碎石能夠抑制路面裂縫出現(xiàn)、延緩裂縫發(fā)展，路用抗裂效果顯著。

4結(jié)束語

通過平桓線試驗路的成功實施，表明抗裂型水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)不僅能提高基層強度，抑制裂縫出現(xiàn)，延緩裂縫發(fā)展，延長路面的使用壽命，還能節(jié)約水泥用量，降低工程造價，值得在季凍區(qū)公路建設(shè)中推廣應(yīng)用。

參考文獻

[1] 公路水泥穩(wěn)定碎石抗裂設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范：DB41 T864-2013[S].

[2] 公路路面基層施工技術(shù)細則：JTG TF20-2015[S].

[3] 李磊.抗裂型半剛性基層在遼寧省公路大中修工程中的應(yīng)用研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2016.

作者簡介

延麗麗（1984-），女，黑龍江人;學(xué)歷：工學(xué)碩士，中級工程師，現(xiàn)就職單位：撫順市交通運輸綜合行政執(zhí)法隊，研究方向：道路工程。