高强抗裂水泥稳定碎石基层在铁本高速公路中的应用

王瑞涛，王枫成

(1.辽宁省交通建设管理有限责任公司 沈阳市 110015； 2.辽宁省交通科学研究院有限责任公司 沈阳市 110015；3.高速公路养护技术交通运输行业重点实验室 沈阳市 110015)

※基金项目：辽宁省交通厅重点科研项目(201709)

依托于辽宁省交通厅重点科研项目“辽宁省高速公路半刚性基层优化设计研究”课题研究成果，结合在铁岭至本溪高速公路铺筑的1km C-B-1级配试验路，从配合比设计、施工工艺等方面论述了适用于极重、特重交通荷载等级强度要求的高强抗裂水泥稳定碎石基层的应用情况，为今后设计施工提供技术支持。

1 试验路配合比设计

采用C-B-1水泥稳定碎石配合比，石料采用石灰岩，粉煤灰掺加量4%(外掺)，水泥掺加量5%(外掺)，水泥粉煤灰各项指标按照相关试验规范进行试验，指标均满足设计要求，见表1、表2。配合比设计见表3，级配曲线见图1。

表1 水泥技术指标

C-B-1设计级配进行最佳含水率及最大干密度试验，试验结果见表4。

表2 粉煤灰试验结果

表3 C-B-1配合比设计

图1 C-B-1配合比设计

由表4、图2可知，C-B-1最佳含水率为5.07%，最大干密度为2.331g/cm3。

根据最佳含水率及最大干密度试验结果，进行7d无侧限抗压试验，得到结果见表5。

表4 C-B-1最佳含水率及最大干密度

图2 C-B-1最佳含水率及最大干密度

标准差平均值/MPa变异系数/%标准值/MPa1.19278.39314.26.34

为确保试验段水泥剂量稳定且满足要求，本文进行室内水泥剂量滴定EDTA试验，得到标准曲线见图3，室内水泥滴定数据见表6。

图3 C-B-1 EDTA标定曲线

试验项目试验结果水泥剂量(%)024685EDTA消耗量1.153.456.358.6510.957.45

2 试验路铺筑

2018年5月16日在铁本高速公路K371+140～K372+180段，长度1040m，进行了C-B-1级配试验路铺筑。

2.1 施工准备

(1)工程所需原材料严禁混杂，应分档隔仓堆放，并有明显的标志，细集料应存放于罩棚内，防止雨水冲淋，同时拌和站场内应具有抑制扬尘的器具。

(2)水泥稳定碎石拌和生产设备应满足下列要求：

①对高速公路和一级公路，必须配置产量不小于500t/h型的拌和机，厂拌拌和机应采用两级搅拌缸串联机型，每级搅拌缸长度不小于4m。保证其实际出料能力(生产量的80%)超过实际摊铺能力的10%～15%；料斗、水箱、罐仓应安装符合要求精度的电子动态计量器，经有资质的计量部门标定后方可使用。

②拌和设备的料仓数目应与规定的备料档数相匹配，宜较规定的备料档数增加1个。

③各个料仓之间的档隔板高度应不小于1m，同时各料仓口必须安装钢筋焊接网。

④每个料斗与料仓下面应安装称量精度达到±0.5%的电子秤。

⑤装水泥的料仓应密闭、干燥，同时内部应装有破拱装置。对高速公路，水泥料仓应配备计重装置，不宜通过电机转速计量水泥的添加量。

(3)气温高于30℃时，水泥进入拌缸温度宜不高于50℃；高于50℃时应采取降温措施；气温低于15℃时，水泥进入拌缸温度应不低于10℃。

(4)加水量的计量应采用流量计的方式，对高速公路和一级公路，水的流量数值应在中央控制室的控制面板上显示。

(5)应选用功率不低于120kW的摊铺机，高速公路、一级公路主线摊铺时不宜采用伸缩式摊铺机，摊铺机性能良好，具有一定的防离析功能。

(6)压路机的吨位和数量，要根据摊铺宽度、厚度，同时要与拌和机和摊铺机的生产能力相匹配，以保证施工的连续性。

(7) 为保证施工的连续性，避免出现停机等料或者拌和站窝工现象，必须配备足够数量的运输车辆。

2.2 混合料集中厂拌与运输

(1)在正式拌制混合料之前，应先调试所用的设备，使混合料的级配组成和含水率都达到配合比设计的规定要求。原材料的颗粒组成发生变化时，应重新调试设备。

(2)生产过程中，应按配合比设计确定的材料规格及数量拌和。

(3)采用两次拌和的生产工艺，拌和时间应不少于15s。

(4)在拌和过程中，应实时监测各个料仓的生产计量，应每10min打印各档料仓的使用量。某档材料的实际掺加量与设计要求值相差超过10%时，应立即停机检查原因，正常后方可继续生产。

(5)天气炎热或运距较远时，无机结合料稳定材料拌和时宜适当增加含水率。对稳定中、粗粒材料，混合料的含水率可高于最佳含水率0.5～1个百分点。

(6)拌和过程经常检查拌和楼的拌和质量，保证出料均匀一致，防止粗细粒料离析。试验人员及拌和楼操作手密切关注混合料颜色、级配，发现异常立即停止拌和，并查找原因，采取有效的处理措施后再继续拌和。

(7)拌和过程中，拌和站操作人员每隔1h对水泥贮存罐“敲罐”一次，估算出1h内水泥用量，同时及时与地磅房联系获取1h内成品率吨数，计算出水泥用量。并比对水泥滴定结果，做到水泥剂量双控。

(8)如遇天气潮湿，应加强对水泥下料的均匀性控制，经常敲打水泥贮存罐，防止水泥结块“卡料”；对粉煤灰、石屑等级配粒径细小的材料，应派专人管理上料斗下料情况，并加强振动机频率。

(9)应从拌和厂取料，每隔2h测定一次含水率，每隔4h测定一次结合料的剂量，并做好记录。

(10)混合料运输车装好料后，应用篷布将箱体覆盖严密，直到摊铺机前准备卸料时方可打开。

(11)对高速公路和一级公路，水泥稳定材料从装车到运输至现场，时间宜不大于1h，大于2h时应作为废料处置。

(12)拌和站储料仓卸料时应采用3次，即，前后中卸料法，以减少装料过程的离析；运输车辆现场卸料时，应分两次顶起车厢，以减少卸料过程中的离析。

2.3 混合料摊铺碾压成型

(1)采用两台摊铺机并排摊铺，两台摊铺机的型号及磨损程度宜相同。在施工期间，两台摊铺机的前后间距宜不大于10m，且两个施工段面纵向应有300～400mm的重叠。

(2) 摊铺机前宜增设橡胶挡板，橡胶挡板底部距下承层距离宜不大于100mm。中线离析严重时，摊铺机应安装反向叶片。

(3)双向四车道高速公路半幅摊铺时，应配备不少于4台重型压路机。

(4)应安排专人负责指挥碾压，严禁漏压和产生轮迹。

(5)碾压方案一：初压采用BM219D满轮碾压1遍(去静回振)；复压采用BM219D振动压路机1/2错轮碾压1遍；复压采用BM219D压路机碾压2遍；BM203静压擀光1遍。

(6)碾压方案二：初压采用BM219D压路机1/2错轮碾压1遍(去静回振)；复压采用BM219D振动压路机振压2遍；复压采用徐工XP302压路机碾压1遍；BM203静压擀光1遍。

2.4 施工小结

(1)试验段施工配合比20～30∶10～20∶5～10∶3～5∶0～3=14∶34∶15∶15∶22，最大干密度为2.331g/cm3，最佳含水量为5.07% ；经过试验段的铺筑松铺系数实际测量结果为1.28，试验段施工现场检测压实度通过灌砂法试验，碾压方案一为98.4%，碾压方案二99.0%，通过综合考虑取碾压方式二为基层的碾压方式。

(2)在试验段的施工过程中没有出现施工人员和机械设备的闲置或紧缺现象，证实施工水泥稳定碎石基层的劳力、机械配置符合实际，能具体指导大面积施工。

(3)经过试验段的铺筑，水泥稳定碎石基层施工方案和施工工艺流程符合实际施工的需要，一个工作面的最佳机械组合为：各种型号自卸汽车30台、PY200平地机一台、小松360装载机一台、BW203振动压路机2台、BW219振动压路机一台、东风15t洒水车2台。

(4)通过试验段的铺筑，得出了最合理的碾压组合及碾压程序：初压采用BM219D满轮碾压1遍(去静回振)，复压采用BM219D振动压路机1/2错轮碾压2遍，复压采用BM219D压路机碾压1遍，复压采用徐工XP302压路机碾压1遍，BM203静压擀光1遍。碾压程序组合压实效果良好，压实度能符合要求。由此证实了碾压的机械组合和碾压程序能有效控制基层施工的质量。

3 试验段质量监控及性能评价

3.1 试验段生产指标监控

为保证试验段的顺利铺筑，对试验段生产配合比等指标进行监控，见表7、表8、图4。

表7 水泥滴定试验

表8 最佳含水率及最大干密度试验

图4 C-B-1不同时段取料筛分得到的级配曲线

3.2试验段性能评价

试验路铺筑7d后课题组进行钻芯取样，共取出10个芯样，均为完整芯样。并且高度满足试验路设计要求，7d无侧限抗压试验结果见表9。

根据室内试验及试验路观测表明采用C-B-1级配的水泥稳定碎石基层可以满足现行规范要求。

4 结语

通过C-B-1试验段配合比设计、试验段施工方案的确定、试验段质量监控及钻芯取样、7d无侧限抗压强度检测等，验证了C-B-1级配的水泥稳定碎石基层可以满足极重、特重交通荷载等级对基层的强度要求。