抗裂性水泥稳定碎石基层在公路工程中的应用_张曼.pdf

Construction Technology工程施工技术1引言水泥稳定碎石具备强度高、承载力好、造价低、原材料来源多等特点，因此，长期应用于公路建设中。干缩和温缩是水泥稳定碎石产生早期裂缝的主要原因，水泥稳定碎石修建过程中出现的裂缝会严重影响路面基层的质量，当裂缝由下往上发展导致路面形成反射裂缝后，对路面的行驶质量及行车安全造成影响1。抗裂性水泥稳定碎石主要是通过掺加玄武岩纤维改善混凝土开裂特性，进而避免公路基层反射裂缝的发展。本文基于该原理，主要研究抗裂性水泥稳定碎石基层设计方式以及施工工艺，并在具体工程中应用。2工程概况某高速公路建设项目全线长103.656km，双向四车道，路基宽度为26 m，沥青混凝土路面，设计行车速度为80 km/h，公路结构组成见表1。由于该高速公路日交通量较大，公路的基层和底基层均设计为水泥稳定碎石，运营一段时间后，由于基层强度较大，路面已存在多处反射裂缝，早期处理时采用裂缝灌缝进行养护。现阶段对路面进行勘察发现，路面裂缝病害复发严重，且主要集中在交通量较大路段，严重影响了公路行车的舒适性和安全性。因此，决定选用抗裂性水泥稳定碎石基层进行施工。3抗裂性水泥稳定碎石基层原材料设计3.1水泥水泥稳定碎石基层中施工主要原材料为水泥，水泥的型【作者简介】张曼（1988），女，河北石家庄人，工程师，从事公路工程研究。抗裂性水泥稳定碎石基层在公路工程中的应用Application of Crack Resistant Cement Stabilized Macadam Basein Highway Engineering张曼（石家庄市公路桥梁建设集团有限公司，石家庄 050000）ZHANG Man(ShijiazhuangRoadandBridgeConstructionGroupCo.Ltd.,Shijiazhuang050000,China)【摘要】为避免公路基层反射裂缝影响公路的使用质量，结合具体工程实例，阐述了抗裂性水泥稳定碎石基层原材料及配合比设计，重点对抗裂性水泥稳定碎石基层施工工艺进行研究，施工结束后对工程质量进行检测。结果表明，采用抗裂性水泥稳定碎石基层能够防止路基层裂缝产生，从而提高公路使用性能。【A b s t r a c t】Inordertoavoidtheimpactofreflectioncracksonthehighwaybase,combined with specific engineeringexamples,the design ofrawmaterialsandmixratioofanti-crackcementstabilizedgravelbaseiselaborated,focusingontheresearchontheconstructiontechnologyofanti-crackcementstabilizedgravelbase.Afterconstruction,theengineeringqualityistested.Theresultsshowthat,theuseofanti-crackcementstabilizedgravelbasecanpreventtheformationofcracksintheroadbase,soastoimprovethehighwayperformance.【关键词】高速公路；水泥稳定碎石基层；抗裂性；施工技术【K e y w o r d s】expressway;cementstabilizedmacadambase;crackingresistance;constructiontechnique【中图分类号】U416.214【文献标志码】B【文章编号】1007-9467（2023）06-0151-03【DOI】10.13616/ki.gcjsysj.2023.06.249151Construction&DesignForProject工程建设与设计号、质量以及掺量直接决定着水泥稳定碎石基层的整体质量2。本项目选择采用42.5普通硅酸盐水泥，其各项技术指标见表1。表 1水泥性能指标检测结果检测项目规范要求实测结果细度/%3 d 抗压强度/MPa28 d 抗压强度/MPa3 d 抗折强度/MPa28 d 抗折强度/MPa初凝时间/min终凝时间/min1017.042.53.56.5180480，6004.719.746.43.96.92475053.2集料本项目水泥稳定碎石基层中选用的粗集料为石灰岩，而细集料为石灰岩研磨制得的石屑，集料主要性能指标见表2。另外，集料筛分得出的合成级配见表3。表 2集料性能指标检测结果集料粒径/mm检测指标检测结果技术要求510压碎值/%表观密度/（g cm-3）吸水率/%含泥量/%针片状含量/%2.8541.191.36.0262.52.0151020压碎值/%表观密度/（g cm-3）吸水率/%针片状含量/%17.22.8321.1412.4302.52.0121931.5表观密度/（g cm-3）吸水率/%针片状含量/%2.8470.759.82.52.015表 3混合料合成级配筛孔尺寸/mm31.5 26.5199.54.75 2.360.60.075通过质量百分率/%2.821.33215.4 10.29.66.62.13.3玄武岩纤维玄武岩纤维工程特性与玻璃纤维相似，主要呈褐色，其结构强度较高3。玄武岩纤维的制备工艺为：在1 500 高温条件下将玄武岩矿石进行熔化，再进行高速拉丝制得。在水泥中玄武岩纤维具备较高的稳定性，且可在水泥稳定碎石中分散均匀，与混合料能较好联结，如图1所示。本项目选用的玄武岩纤维为25 mm束状单丝纤维，其主要技术指标见表4。图 1玄武岩纤维实图表 4玄武岩短切纤维技术指标项目防裂抗裂纤维（BF）增韧增强纤维（BZ）断裂强度/MPa弹性模量/MPa1 2007.51031 5008.0103断裂伸长率/%吸油率/%耐热性断裂强度保留率/%可燃性3.15085明火点不燃3.15085明火点不燃4抗裂性水泥稳定碎石基层施工工艺研究4.1施工准备对各项施工原材料进行妥善准备，并对其性能指标进行室内检测，确保可满足施工要求，经检测不合格的应予以废弃。同时准备并调试好各项施工机械设备，驾驶员和技术人员需做好产前培训和技术交底。4.2混合料拌和为确保水泥稳定碎石基层施工进度，在振动搅拌机内通过人工的方式掺加适量的玄武岩纤维，水泥稳定碎石混合料拌和完毕后及时运至指定的料仓中予以储存，搅拌机出料时应保持匀速性，以免水泥稳定碎石产生离析现象。4.3混合料运输与摊铺进行水泥稳定碎石混合料装车时，避免一次性放料上车，应当分批次装车，而且车辆在装料时需前后移动，装料完毕后采用厚实帆布袋进行覆盖，以免水分蒸发散失，影响水泥稳定碎石成型强度4。摊铺水泥稳定碎石之前应对工作面进行彻底清理，并均匀洒布一层一定浓度的水泥浆，以提升层间的黏结效果，结合实际情况来确定水泥浆浓度。水泥稳定碎石摊铺施工需要配备23台运料车，以及时供应卸料，并确保卸料的连续性和流畅性，当摊铺过程中存在结团现象时，应及时进行152Construction Technology工程施工技术【收稿日期】2023-01-04人工剔除。4.4混合料碾压水泥稳定隧道碾压选用22 t振动压路机，首先进行1遍静态碾压，将水泥稳定碎石达到初步静压，再选用25 t振动压路机进行振动压实，使得压实度满足规范要求，最后再选用26 t胶轮压路机进行2遍左右的碾压施工，以消除压路机形成的轮迹带。水泥稳定碎石的碾压应遵循先外后内的原则，轮迹带保持1/3重合，针对碾压不到位的区域，应采用小型设备进行碾压处理。4.5水泥稳定碎石基层养生待水泥稳定碎石碾压施工完毕后，及时组织专业人员进行洒水养护处理，同时需避免水分蒸发太快而引发干缩反应。在养生的前7 d需进行人工洒水养护，待7 d后水泥稳定碎石达到一定结构强度后再采用洒水车进行再次洒水养护处理。5抗裂性水泥稳定碎石基层施工质量检测5.1压实度检测为检测抗裂性水泥稳定碎石基层施工质量，选用挖孔灌砂法对水稳层压实度进行实时监测，利用150 mm的大型灌砂筒进行操作，其检测结果见表5。水泥稳定碎石基层中掺加完玄武岩纤维后，其基层压实度得到显著提高。表 5水泥稳定碎石压实度检测结果桩号横断面不同检测位置的压实度/%均值/%左中右K10+600K15+600K20+600K25+600K30+600K35+600K40+60098.499.399.899.499.799.599.798.698.598.799.499.599.599.598.598.799.699.599.399.699.598.598.599.699.499.599.599.65.2强度检测为验证抗裂性水泥稳定碎石基层的抗压强度和劈裂抗拉强度，在原水稳基层和抗裂水稳基层中分别进行钻芯取样，制得7 d、2 d龄期的试件进行室内抗压强度和抗拉强度试验，其试验结果见表6。检测结果表明，掺加玄武岩纤维可有效提升水泥稳定碎石的结构强度，增强基层的抗裂性能。表 6水泥稳定碎石基层强度试验结果MPa结构7 d 抗压强度28 d 抗压强度28 d 劈裂抗拉强度抗裂水稳基层原水稳基层3.763.335.254.570.430.406结语本文就抗裂性水泥稳定碎石基层在公路工程中的应用进行研究讨论，以实际高速公路基层施工工程为例，围绕抗裂性水泥稳定碎石基层原材料及配合比设计、施工工艺进行探讨，并针对抗裂性水泥稳定碎石基层施工质量进行检测。研究结果表明，采用抗裂性水泥稳定碎石基层可有效确保基层的抗裂性能，防止反射裂缝产生，延长公路使用寿命。【参考文献】1甘学超.基于抗裂性能的公路水泥稳定碎石基层材料组成设计研究D.南昌:南昌工程学院,2020.2王建军.高速公路桥梁中抗裂性水泥稳定碎石基层质量控制J.四川建材,2020,46(1):148,152.3于少广.抗裂性水泥稳定碎石基层在高速公路桥梁施工中的控制措施J.交通世界,2018(18):88-89.4李荣金,肖新春.抗裂性水泥稳定碎石基层在高速公路桥梁施工中的控制措施J.交通世界,2017(30):112-113.153