孫華 謝秀萍 孫建國

摘 要：為降低瀝青路面反射裂縫的發(fā)生，減少水泥用量，降低成本，達到節(jié)能減排的目的，當基層采用水泥穩(wěn)定粒料結構時，水泥劑量可直接采用國家規(guī)范規(guī)定的極限最小值3%，而無需采用常規(guī)的5%。本文通過實驗獲取相關的數據，論證當瀝青路面的穩(wěn)定層設計為水泥穩(wěn)定粒料結構時，水泥劑量設計為3%，通過適當調整混合料配合比后，其基層的強度和穩(wěn)定性完全能滿足國家規(guī)范的要求，并給出水泥劑量為3%時的最佳含水量、最大干密度和最佳配合比。

關鍵詞：水泥劑量;基層;抗壓強度;配合比

Abstract：In order to reduce the occurrence of reflection crack of asphalt pavement， reduce the amount of cement， reduce the cost， and achieve energy saving and emission reduction， when the base adopts cement to stabilize the granule structure， the dosage of cement can directly adopt the limit minimum value set by the national code of 3%， instead of the conventional 5%. This paper obtained the relevant data through the experiment， and demonstrated that when asphalt roadbed stability layer was designed as cement stabilized aggregate structure， the cement dosage was designed to be 3%. Through adjusting the mixture ratio of mixture， the grass-roots strength and stability can completely meet the requirements of national standard. The optimum water content， maximum dry density and optimum mixture ratio were given when the cement dosage was 3%.

Keywords：Cement dose; grass-roots level; compressive strength; mixture ratio

0 引言

瀝青路面在力學性能上屬于柔性路面，該種路面對基層的要求是強度要高、穩(wěn)定性要好。按中華人民共和國行業(yè)推薦性標準《公路路面基層施工技術細則》（JTG/TF 20—2015）的規(guī)定，當基層采用水泥穩(wěn)定式結構時，水泥的劑量應設計為3%～6%，這樣才能確?；鶎泳哂凶銐虻膹姸群头€(wěn)定性[1]。試驗表明，穩(wěn)定層中的水泥含量越高，其強度越大[2-4]。為確保滿足規(guī)范要求，通常將水泥劑量均設計為5%。在實踐中發(fā)現，水泥含量大的穩(wěn)定層通常容易出現開裂現象，此開裂是導致反射裂縫的最直接因素[5-6]。因此，降低穩(wěn)定層中的水泥含量可減少反射裂縫發(fā)生[7-10]。實際上水泥穩(wěn)定結構有3種：水泥穩(wěn)定細粒土、水泥穩(wěn)定粒料土、水泥穩(wěn)定粒料。不同的材料所采用的水泥劑量不同，本文將通過實驗論證當采用水泥穩(wěn)定粒料結構時，添加3%的水泥劑量就足以達到規(guī)范對基層強度和穩(wěn)定性的要求，且可減少水泥用量，降低工程成本，達到節(jié)能減排之效。

1 試驗對象概述

本試驗對象為福建省福州市境內某高速公路B合同段，路面為瀝青混凝土結構，4.5 cm改性瀝青混凝土抗滑表層（AC-16C），5.5 cm改性瀝青混凝土下面層 （AC-20C），16 cm密級配瀝青穩(wěn)定碎石上基層（ATB-25），30 cm 3%水泥穩(wěn)定級配碎石基層。

2 試驗過程

2.1 原材料

2.1.1 水泥

本試驗段采用福建某公司生產的P.O 42.5水泥，初凝時間超過3 h以上，終凝時間為6 ～10 h。對其性能指標測試結果見表1。

2.1.2 集料

集料采用某石料破碎場生產的優(yōu)質石料，粗集料使用的是壓碎值≤30%的碎石，單顆粒粒徑≤37.5 mm。細集料使用的是碎石加工后的細料部分，其塑性指數≤5%，液限≤28%[11]。對其性能指標測試，其結果見表2。

2.2 目標配合比設計

2.2.1 集料的級配組成設計

根據各檔原材料篩分結果、JTG/T F20—2015《公路路面基層施工技術細則》中水泥穩(wěn)定碎石推薦級配C-A-1以及以往工程經驗，構造以下4種級配：1級配、2級配、3級配、4級配，對各檔原材料進行比例摻配，比例見表3，集料合成級配曲線如圖1所示。

2.2.2 目標配合比試驗

（1）混合料強度試驗

根據確定的礦料比例，選擇4種級配：1級配、2級配、3級配、4#級配，水泥劑量采用3.0%，進行室內重型擊實試驗[12]，確定各混合料最大干密度及最佳含水率，用靜壓法成型無側限抗壓試件，試件標準養(yǎng)護6 d浸水1 d后，進行無側限抗壓試驗，并計算各級配下混合料的強度平均值、標準差、代表值?；旌狭蠐魧嵲囼?、強度試驗結果匯總見表4。

根據上述試驗結果，經過綜合考慮設計強度與當地材料特點和技術要求，確定目標級配為2級配。

（2）礦料級配性能參數

根據JTG/T F 20—2015《公路路面基層施工技術細則》要求，選定目標級配曲線后，對原材料從石料破碎場不同部位取樣，對各檔石料進行篩分，確定其平均篩分曲、相應的標準偏差線及變異系數，并按2倍標準偏差計算出各檔石料篩分級配波動范圍，見表5及圖2。

（3） 目標級配曲線和上下限曲線性能驗證

根據確定的目標礦料比例，針對波動范圍的上下限合成級配，水泥劑量采用3.0%進行性能驗證，在確定最大干密度和最佳含水率后，用靜壓法成型無側限抗壓試件，試件標準養(yǎng)護6 d浸水1 d后，進行無側限抗壓試驗并計算其強度平均值、標準差和代表值?；旌狭蠐魧嵲囼?、強度試驗結果匯總見表6。

通過表6中的檢測試驗數據分析，結果確定3%水泥穩(wěn)定碎石底基層目標配合比的摻配比例粒徑為≥19～31.5、≥9.5～19、≥4.75～9.5、0～4.75 mm，其比例分別確定為32%、22%、11%、35%。通過實驗檢測數據結果表明，混合料7 d無側限抗壓強度代表值為4.7 MPa，混合料最大干密度為2.269 g/cm3，混合料最佳含水率為5.6%。

2.3 生產配合比驗證

2.3.1 確定水泥劑量標準曲線

根據3%水泥穩(wěn)定碎石底基層目標配合比的摻配比例及設計配合比中水泥最佳含水率的設置，水泥劑量分別取0%、1.5%、3.0%、4.5%、6.0%進行室內水泥劑量滴定試驗，確定標準曲線，試驗結果見表7，水泥劑量標準曲線如圖3所示。

2.3.2 驗證生產級配

根據拌和設備設定好的參數進行試生產，用確定的水泥穩(wěn)定碎石目標配合比進行第一階段試生產，并在拌和設備的皮帶運輸機上截取一部分混合料取樣。篩分結果符合設計級配范圍，篩分結果見表8。

2.3.3 確定最大干密度和最佳含水量

從拌和站取樣進行工地實驗室重型擊實試驗，確定各混合料在水泥用量為3.0%時，其最大干密度為2.262 g/cm3，最佳含水量為5.7%。

2.3.4 確定混合料容許延遲時間

混合料在選定的級配、水泥劑量和最佳含水率的條件下拌和好以后，分別按悶料1、2、3、4、5 h再壓實成型標準試件，經過標準養(yǎng)生后，測其7 d無側限抗壓強度與延遲時間對應關系，延遲時間為1、2、3、4、5 h的對應抗壓強度分別為4.5、4.2、3.8、3.3、2.3 MPa，其對應關系如圖4所示。

由圖4通過內插法求得按規(guī)范要求的抗壓強度3.0 MPa的延遲時間為4.3 h。

2.3.5 確定混合料施工參數

本試驗段水泥穩(wěn)定碎石混合料為集中廠拌，按規(guī)范要求考慮損耗量水泥劑量宜增加0.5%，即水泥劑量為3.5%。含水率宜增加0.5%～1.5%。

生產配合比第二階段試驗：第一組（3.5%水泥劑量，6.1%含水量），第二組（3.5%水泥劑量，6.6%含水量）分別進行試拌，通過工地實驗室無機結合料擊實試驗和無側限抗壓強度試驗，確定水泥劑量為3.5%時含水率變化對最大干密度的影響，試驗結果見表9。

由表9實驗數據結果顯示，該拌合站生產的水泥穩(wěn)定碎石混合料的無側限抗壓強度滿足設計及規(guī)范要求，生產水平穩(wěn)定。

2.3.6 確定生產配合比

通過生產配合比驗證，本試驗段水泥穩(wěn)定碎石生產配合比數據見表10。

2.4 混合料施工

2.4.1 混合料的拌合控制

采用1臺NWCB 600型粒料穩(wěn)定土拌和機在拌合站內集中拌制，最大拌和產量為600 t/h。根據試驗室提供的混合料配合比均勻供料。拌和時安排專職人員管理機械運轉及下料情況，記錄開始和結束時間，并隨機檢測混合料的配合比、水泥劑量和含水量，確保混合料均勻。根據施工當天的空氣濕度狀況適當調整含水量，確保混合料在最佳含水量附近進行碾壓[13]。

2.4.2 混合料運輸控制

本次試驗段選用35 t以上的自卸汽車15輛，用于水穩(wěn)碎石混合料的運輸，總運量能滿足拌和產量，所有運輸工序滿足《公路路面基層施工技術細則》（JTG/T F 20—2015）的技術規(guī)范要求。

2.4.3 混合料攤鋪與碾壓控制

混合料攤鋪采用2臺攤鋪機梯隊聯合作業(yè)。碾壓方案中選擇振動復壓，在振動壓實下，混合料最為緊密，且保證壓密而不會壓碎，從而可最大程度上增加強度[14]。采用初壓（雙輪壓路機靜壓1遍，碾壓速度1.5 km/h）;復壓（2臺單輪壓路機振動碾壓2遍，碾壓速度2 km/h）;終壓（2臺輪胎壓路機靜壓2遍，碾壓速度2 km/h+雙輪壓路機靜壓1遍，碾壓速度2 km/h）。所有攤鋪和碾壓工序都按《公路路面基層施工技術細則》（JTG/T F 20—2015）的技術要求執(zhí)行。

3 試驗檢測結果分析

試驗段鋪設完畢后按標準養(yǎng)護方式（土工布覆蓋養(yǎng)護7 d），對試驗段的壓實度、無側限抗壓強度、水泥劑量、平整度和高程偏差等項目進行檢測[15]，檢測結果見表11。

由表11數據分析，按標準方法進行現場試驗檢測，本試驗段的壓實度、7 d無側限抗壓強度、水泥劑量、高程偏差和平整度等指標均滿足國家規(guī)范要求，合格率達100%。由此說明，當底基層采用水泥穩(wěn)定粒料結構時，其中的水泥劑量只需設計成3%就可以滿足其性能要求，而無需設計成常規(guī)的5%。

4 結論與建議

（1）瀝青路面水泥穩(wěn)定粒料底基層設計配合比中可采用3%水泥劑量進行設計，其7 d無側限抗壓強度平均值達4.2 MPa，95%的強度保證值Rc 0.95（95%保證率的值）達3.7 MPa?？箟簭姸韧耆芊蠂乙?guī)范的要求。

（2）根據試驗段得出水泥劑量3%的水泥穩(wěn)定碎石混合料最大干密度為2.269 g/cm3，最佳含水量為5.6%，施工配合比為：（≥19～31.5） mm碎石、（≥9.5～19） mm碎石、（≥4.75～9.5） mm碎石、（0～4.75） mm石屑質量比為3∶32∶22∶11∶35，建議推廣使用此配合比。

（3）大面積施工時，考慮到場內損耗因素，建議水泥劑量可適當增加至3.5%，水泥損耗量控制在0.5%以內。根據施工時候的溫度高低，混合料含水量應增加0.5%～1.5%，防止水分過度蒸發(fā)。

（4）水泥穩(wěn)定粒料底基層中水泥含量由5%減少至3%，可有效減少反射裂縫的發(fā)生，節(jié)省水泥的用量，節(jié)省工程造價，節(jié)能減排。

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