公路沥青路面二灰碎石垫层的路用性能及施工技术研究.pdf

总660期2023年第30期（10月 下）1 工程概况某公路工程路线全长17.408 km，其中一个路段的起讫桩号为K13+540K14+680，主要为路面改建，拓宽后的路面宽度为24.5 m，横坡为2.5%，边坡坡率为1 1.5。为满足隔水、排水等要求，在基层下铺筑二灰碎石垫层。本文重点对二灰碎石垫层的路用性能及施工技术展开分析。2 公路沥青路面二灰碎石垫层的路用性能及施工技术2.1 路用性能2.1.1 力学性能1）抗压强度。在二灰碎石材料路用性能的评价中，抗压强度是比较重要的技术指标，公路路面基层施工技术规范（JTJ 0342018）规定，对二灰碎石在各级公路中应用的7 d无侧限抗压强度做出明确规定；而 公路沥青路面设计规范（JTG D502017）规范要求，二灰碎石的设计参数应采用 180龄期的性能指标1。基于此，在路面结构垫层施工中应用二灰碎石时，要了解7 d与180 d龄期的抗压强度关系。采取试验的方法，对不同级配的二灰碎石强度加以比较，从中获取发展规律，由试验结果可知，两种不同级配的二灰碎石LX和GF，在7 d、28 d和90 d时的抗压强度分别为 1.03、2.34、5.52MPa；0.58、1.53、4.63 MPa，从试验结果中可以看出，随龄期增大两种级配二灰碎石的抗压强度均有所增大，并且在各个龄期下，LX的抗压强度要大于GF。通过回归处理后，得出以下结果：LX的材料强度增长率A为1.733，GF的材料增长率A为1.558，A值越大，表明强度随着龄期增长的速度越快，LX抗压强度的增速大于GF。2）劈裂强度。在沥青路面中，劈裂强度不但是较为重要的设计参数，而且还是二灰碎石力学性能的关键技术指标。为对不同级配的二灰碎石劈裂强度的发展规律作充分比较，对上述两种级配开展不同龄期的劈裂强度试验，具体结果如下：LX在7 d、28 d和90 d的劈裂强度分别为0.087、0.218和0.610 MPa；GF在7 d、28 d和90 d的劈裂强度分别为0.048、0.140、0.410 MPa2。从上述数据中可以看出，两种不同级配的二灰碎石混合料的劈裂强度全都随龄期的增长而增加，通过对比可知，LX的劈裂强度优于GF。与二灰碎石力学性能关系较为密切的因素有原材料的力学性能、反应后生成物的结构形式等。用于试验测试的试件在成型的初期阶段，因火山灰的反应处于初始阶段，所以由此形成的胶结料无法将混合料联结为完整的结构，即初期的混合料状态比较松散。换言之，二灰碎石混合料的早期力学性能由材料的力学性能及结构形式决定。从上述数据中能够看到，反应的初期阶段，二灰碎石混合料的抗压和劈裂强度都不高，但 LX 却优于GF，由此说明，集料含量多的混合料嵌挤力更大，更容易产生骨架作用。当混合料的龄期逐步增长后，石灰与粉煤灰的反应变得越来越充分，由此生成的水化产物随之增多，黏结的固体颗粒物也将大幅度增加，颗粒间的空隙得到填充，并形成彼此搭接的网状结构形式，这个结构的牢固程度与水化产物的多少有关，即产物越多，结构的牢固性越好。体现在宏观上，就是强度与弹性模量的增加。在上述两种级配的二灰碎石混合料中，除集料的级配不同外，使用的所有材料均完全相同，而从试验结果中可以看出，LX级配的混合料无论是强度还是刚度，都比GF级配的混合料高。原因在于集料的级配越好，骨架结构越密实，内摩擦阻力增强得越明显，整体力学性能随之提高。收稿日期：2023-02-11作者简介：张自强（1970），男，工程师，从事路基、路面施工方面的工作。公路沥青路面二灰碎石垫层的路用性能及施工技术研究张自强（隆化县交通运输局地方道路建设管理站，河北 承德 068150）摘要：结合某公路工程实例，对沥青路面二灰碎石垫层的路用性能及施工技术展开分析。研究表明，在沥青路面垫层施工中应用二灰碎石混合料时，应对其路用性能加以分析，为最佳级配的确定提供依据。同时要了解并掌握二灰碎石垫层的施工技术，以此来确保质量达标。关键词：沥青路面；二灰碎石垫层；级配分析中图分类号：U416.2文献标识码：B110交通世界TRANSPOWORLD2.1.2 稳定性1）水稳定性。作为路面垫层，其最为主要的功能就是隔绝地下水对路基产生的不良影响，最大限度减轻负温度下，水向路面结构层内的移动。因此要求选用的垫层材料应具备良好的水稳定性。材料的耐水性可以通过软化系数来表示，具体是指材料在饱水状态下的极限抗压强度与未饱水状态下极限抗压强度的比值。对二灰碎石的水稳定性测试时，可在每个龄期制作二组平行试件，一组在水中浸泡，时间为24h，另一组不浸泡，随后分别对二者的无侧限饱水抗压强度加以测试3。由测试结果可知，随着试件龄期的不断增长，软化系数随之增加，说明二灰碎石的抗水害能力逐步增强，原因在于石灰与粉煤灰的反应随着龄期增长由弱变强，晶体与非晶体的增加，使二灰碎石混合料的结构变得更加紧凑，整体性显著提升，内部集料的接触点增多，内摩阻力增大，抵抗水害的能力进一步增强。LX与GF相比，前者的软化系数更大，由此可见，骨架密实的二灰碎石混合料抗水损害的能力更强。2）冻稳定性。沥青路面垫层除了阻隔地下水外，还有一个作用就是防冰冻，因此，要求垫层材料具有良好的抗冻稳定性。抗冻试验方法如下：将试件放入冰箱内，将温度调节到-15，冰冻时间控制在 6 h，随后将试件取出，置于20 的水中，融化18 h，如此为一个冻融循环4。以不同龄期的试件，共计开展5次冻融循环，测取试件的无侧限抗压强度与冰冻前试件饱水状态下无侧限抗压强度比的耐冻系数，即为试件的冰冻稳定性。由测试结果可知，任意龄期的LX的冰冻稳定性都要高于GF，说明骨架密实结构因为内部的空隙比较少，所以更加抗冻。2.2 施工技术要点2.2.1 前期准备1）将底基层表面的松散层、杂物以及浮土等全部清理干净，为垫层施工提供有利条件；对下层二灰碎石顶面松散的集料加以清除，为加快清理速度并确保清洁效果，可以使用空气压缩机配合清理。在对上层铺筑前，应对下承层表面洒水润湿，以此来增强结合性。2）由专业的测量人员，准确测放出道路的中线和基层边线，合理确定观测点的位置。2.2.2 拌和运输1）每个工作日对原材料的含水量检测两次，第一次在上午89点左右检测，第二次在下午1314点左右检测，依据检测结果对原材料的进料数量加以调整，使二灰碎石混合料的含水量比最佳含水量大2%左右。2）对二灰碎石混合料的拌和均匀性经常观察，发现问题及时处理，确保出厂的混合料拌和均匀，色泽统一，无成团或是离析等现象；试验人员应将检测的重点放在混合料的级配、含石量等方面，每台拌和设备每个工作日检查两次，一次为上午，一次为下午。3）在对拌和好的二灰碎石混合料装车前，应先在料场内闷料一段时间，以24 h左右为宜。装车的过程中，可根据混合料的实际情况重新翻拌，这样可以避免装车时，混合料出现离析的现象。选用自卸式车辆装运混合料，卸料时，自卸式车辆应停靠在摊铺机前，二者保持一定距离，避免碰撞，以免混合料卸在摊铺机前层面上5。2.2.3 二灰碎石摊铺1）二灰碎石混合料正式摊铺前，应先将接头位置处已经施工完毕，且碾压成型的基层切割成一个的垂直面；随后摊铺机进场移动到指定的位置处，按照虚铺厚度将熨平板调整到位，可在熨平板的下方垫设与虚铺厚度相同的木块，将熨平板调整好，使自动调平系统进入正常的运转状态。2）为有效防止摊铺机作业过程中，螺旋布料器出现两侧缺料的情况，应确保送料槽内二灰碎石混合料始终保持在布料器的中轴以上。通过对同类工程研究后发现，铺筑二灰碎石混合料的过程中，摊铺机的作业速度与摊铺质量密切相关，所以必须对摊铺机的速度有效控制。初始摊铺阶段，摊铺机的行进速度以2.5 m/min左右为宜，当摊铺机达到稳定运行后，可将行进速度增加至3.05.0 m/min，以加快摊铺速度，提高作业效率6。3）虽然二灰碎石混合料并不像沥青混合料那样需要连续不间断摊铺，但为确保布料的均匀性，应尽可能选用大型的自卸式车辆运输混合料，有助于摊铺质量的提升。铺筑上层的过程中，一个作业段要连续铺筑，当半幅接平以后，便可在全宽范围碾压密实。2.2.4 二灰碎石整平1）正常情况下，一个作业段的二灰碎石混合料摊铺完毕大约需要60120 min，纵向接缝的重叠宽度应控制在 50100 mm，重叠的部分最长时间应不超过120 min，由于该时间与一个作业段最长的摊铺时间吻合，所以不需要对纵向接缝做特殊处理。施工过程中，安排两名工人紧跟在摊铺机后，处理纵向接缝位置处的粗集料即可，如有必要，可耙松后整平，在全宽范围内碾压密实。2）当天二灰碎石混合料铺设完毕后，直至第二天作业开始的间隔时间约为12 h左右，因此，需要对连续面进行适当处理。具体方法如下：当天作业段的末端5.0 cm范围内不压实，待第二天施工前，先将5.0 m范围内的混合料耙松，与新料拌和到一起，经过初步整平后，与新摊铺的混合料一并碾压密实。若间隔的111总660期2023年第30期（10月 下）时间比较长，要将之前铺筑的末端标高以及平整度不达标的部分挖除，随后将接触面做成垂直面，继续向前摊铺。2.2.5 二灰碎石碾压1）常规碾压。在对下承层压实的过程中，可以选用21 t的三轮压路机，先静压2遍。为确保顶面的平整度达到规范要求，可通过16 t的轮胎压路机碾压密实，以此来增加表层二灰碎石混合料的密实度，从而达到致密和平整的效果。二灰碎石垫层施工中，开展常规碾压时，应配备重型压路机，由此能够使压实效果得到保障7。碾压时，要对如下事项加以注意：压路机碾压作业时，不得在尚未压实的垫层上停车，也不可以急刹车、掉头或是急转弯，以免影响压实效果；压路机在前进或后退的过程中换挡时，要先停止振动，然后再更换挡位，当需要停机时，也要先停止振动功能；压路机终压前，应对标高检测一次，看是否与规定要求相符，若是超出，则可使用平地机刮至规定要求后，再碾压密实。2）振动液化。该碾压工艺分为以下几个阶段：初步压实、成型压实。在初步压实阶段，碾压以静压为主，应在二灰碎石混合料铺筑后，立即展开初压，以避免混合料中水分过多散失，影响压实效果的情况发生；初压完毕后，便可进入成型压实阶段，在该阶段，可以采用低频、高幅的振动压实方式，经过碾压后，二灰碎石混合料将获得有效的压实，压路机通过对混合料的反复碾压，能够使集料相互接触，形成自然排列的骨架结构；成型压实后，可对压实成型的混合料进行液化超强压实，由此能够使混合料达到理想的压实效果。振动压路机在激振作用下，会使已经压密成型的二灰碎石混合料呈现液化状态，可以使混合料的压实度超过静压 2%3%左右8。3）封闭碾压。对振动碾压后的二灰碎石垫层表面出现的松动集料再次碾压，并在已经压实的垫层表面施作提浆封闭，以有效防止水分散失。整形、局部缺陷处理均可通过封闭碾压来完成，实际操作中，可以选用轮胎压路机，如果气候炎热且作业环境比较干燥，则应在施工前洒水润湿，以此来提高碾压效果。封闭碾压时，可以处理表面的缺陷，如粒料集中等，可将此处的混合料翻松，用新料重新铺筑，封闭碾压后形成一体。若是存在局部过高的情况，则可将高出的部位铲除，用5.0 mm以下的细集料拌制二灰混合料，对铲除的部位封闭碾压。2.2.6 养生当二灰碎石混合料施工完毕后，应及时按照规范标准的规定要求，以洒水的方式开展养生工作。每个工作日的洒水次数可以按照当日的天气情况加以确定，养生时间不少于7 d，在养生期间，应确保二灰碎石表面始终保持潮湿状态。在对二灰碎石洒水养生的过程中，要使喷出的水雾化，不可以直接将水喷洒在压实的垫层表面。3 结束语公路沥青路面二灰碎石垫层施工是一项较为复杂的工作，为使垫层的作用得以充分发挥，应通过路用性能分析，确定最佳的级配并掌握二灰碎石施工技术，以此来确保质量达标，这样才能确保沥青路面高质量完成。参考文献：1 赵宏良，马士宾，杨志伟，等.基于成熟度的二灰稳定碎石抗压强度预测方法J.中国粉体技术，2021（1）：76-86.2 张思雨，刘通，孙嘉卿，等.再生骨料制备二灰稳定碎石性能试验研究J.青岛农业大学学报（自然科学版），2021（4）：305-309.3 杨云，刘志，赵金国.基于现行标准下提升二灰碎石强度的应对措施J.天津建设科技，2020（1）：47-49.4 程思胜.水泥稳定碎石和二灰碎石在城市道路路面基层中的应用比较J.城市道桥与防洪，2019（6）：259-261，28.5 顾辉.低剂量水泥厂拌冷再生二灰碎石混合料设计及试验段铺筑J.公路交通科技（应用技术版），2019（2）：91-93，96.6 孙正，沈菊男，苏东兰，等.水泥稳定废二灰（石灰、粉煤灰）碎石再生基层干缩特性J.粉煤灰综合利用，2017（5）：36-40.7 赵洪波，闫淑杰.季冻区二灰碎石路面基层结构配合比设计分析J.公路交通科技（应用技术版），2017（10）：152-153.8 王磊.公路工程二灰碎石基层施工技术及质量控制J.技术与市场，2017（9）：175-176.112