水泥穩(wěn)定碎石基層瀝青路面裂縫防護及基層施工質(zhì)量檢測研究
2015-07-15
1 引言
在我國公路發(fā)展之初，受制于經(jīng)濟條件的限制而提出了“強基薄面”的理念，所以半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)得到了極大的推廣，也極大推動了我國公路事業(yè)的迅猛發(fā)展?，F(xiàn)階段對水泥穩(wěn)定碎石（以下簡稱“水穩(wěn)碎石”）使用國內(nèi)存在部分不同意見，一些研究認(rèn)為半剛性基層材料是導(dǎo)致路面開裂的主要因素，建議采用柔性基層，另外一些學(xué)者認(rèn)為瀝青路面的早期開裂包含了基層和面層材料和外部環(huán)境因素影響等各種因素，從我國幾十年的實踐經(jīng)驗來看不能簡單的摒棄半剛性基層材料，需要做好反射裂縫的防治。
2 半剛性基層瀝青路面裂縫防治技術(shù)
2.1 增加瀝青面層的厚度
通過增加瀝青面層厚度能夠有效組織基層反射裂縫向上發(fā)展的速度，國內(nèi)外的相關(guān)研究表明將瀝青面層的厚度增加至25厘米能夠起到防止發(fā)射裂縫的作用。增加瀝青面層的厚度，一方面可以減少基層材料的溫度變化幅度，使得瀝青面層所受到的拉應(yīng)力降低，另外面層厚度的增加有效提高了路面結(jié)構(gòu)的彎曲剛度，使得面層所受到的剪切應(yīng)力顯著減小。同時，提高面層的設(shè)計厚度也可以顯著改善抗疲勞性能。但單純通過增加面層厚度的方法來防止反射裂縫的發(fā)生也存在一些不足，一方面在一些道路改建工程中增加面層厚度會受到路面縱斷面總體設(shè)計的限制，另一方面是提高面層厚度，會顯著提高瀝青路面成本，在高溫季節(jié)瀝青混合料容易發(fā)生車轍病害，所以該種方法在實際工程應(yīng)用中存在著一些局限性。
2.2 在面層與基層之間鋪設(shè)應(yīng)力吸收層
目前在防止半剛性基層瀝青路面反射裂縫方面較為成功的方式是設(shè)置應(yīng)力吸收層來達到延緩或防止瀝青面層產(chǎn)生反射裂縫的目的，同時可以有效的減小瀝青面層的厚度，降低公路的造價。在實際工程中主要采用兩種不同的應(yīng)力吸收層設(shè)置方式，分別為改性瀝青混合料應(yīng)力吸收層和土工織物夾層。應(yīng)力吸收層設(shè)計在基層和面層之間，應(yīng)力吸收瀝青混合料要具有較高的強度和模量，一般厚度控制在1-3cm作用，可以采用撒布形式進行施工，也可以采用拌合站拌合進行攤鋪施工。有目前常用的應(yīng)力吸收層瀝青混合料有橡膠瀝青混合料、SBS改性瀝青混合料、高粘瀝青混合料等。其具有較高的模量從而可以有效的阻止應(yīng)力從基層裂縫位置處向瀝青面層的傳遞，有效降低了反射裂縫的發(fā)展。同時應(yīng)力吸收層也可以作為一層防水層來避免路表水向基層的滲入，減少瀝青路面的水損壞。
2.3在面層與基層之間增加級配碎石層
該種方法是采用一定厚度的級配碎石作為上基層的材料，半剛性基層材料作為下基層，這種上柔下剛式的結(jié)構(gòu)組合可以起到防止反射裂縫的目的能。由于級配碎石的空隙率大也可以起到排水的作用。但是國內(nèi)將級配碎石作為基層和瀝青面層中間層的結(jié)構(gòu)設(shè)計較為少見。在國外已有較多的應(yīng)用，也起到了較好的防止反射裂縫的效果。
3 水穩(wěn)碎石基層施工質(zhì)量檢測技術(shù)
3.1 含水量
對半剛性基層材料含水量的檢測不僅要做好無機結(jié)合料穩(wěn)定類材料自身含水量的檢測，同時要做好原材料的含水量檢測，針對水穩(wěn)碎石所采用的不同粒徑集料的實際含水量來合理調(diào)整配合比設(shè)計過程中水的含量，一般在實際的施工過程中水泥的劑量要比設(shè)計級配中的最佳水泥劑量多0.5%。拌合過程中添加的水量要結(jié)合施工當(dāng)天的天氣和運距情況來綜合確定最佳含水量大，以彌補混合料在延遲時間的水分損失。
3.2 灰劑量
灰劑量是關(guān)系水穩(wěn)碎石基層材料的關(guān)鍵因素，所以在水穩(wěn)碎石施工過程中要加大對拌和樓的觀測頻率，待生產(chǎn)穩(wěn)定后，實驗室要分半個小時對水穩(wěn)碎石混合料的水泥劑量進行檢測，分多次進行取樣，由試驗工作人員進行多次滴定檢測，保證水穩(wěn)碎石的生產(chǎn)質(zhì)量。對水穩(wěn)碎石的灰劑量檢測主要是采用EDTA滴定檢測試驗，試驗的關(guān)鍵是滴定過程中所使用的溶液配置情況能夠滿足試驗的要求，尤其是 EDTA 二鈉稱取的準(zhǔn)確程度，而且氯化銨溶液的放置時間也不能太長。所選用的集料、水、水泥都要有代表性。各種材料比例要確保準(zhǔn)確無誤。
3.3 級配驗證
水穩(wěn)碎石基層材料的結(jié)構(gòu)形式也是影響其質(zhì)量的關(guān)鍵因素，這就需要做好級配的檢測，因為水穩(wěn)碎石混合料拌合之后的級配組成對壓實度、平整度和強度的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)有著直接的影響，所以必須對拌合站的成品水穩(wěn)碎石基層材料進行篩分試驗，對照設(shè)計級配成果來保證其級配范圍能夠控制在設(shè)計級配范圍之內(nèi)，重點要控制好19mm、4.75mm、0.075mm篩孔的通過率。
3.4 壓實度
壓實度是保證水穩(wěn)碎石性能的重要指標(biāo)，一般對壓實度的檢測方法一般是采用鉆芯取樣方法，在實驗室進行試驗，通過密度之比來評價壓實度，這種檢測壓實度的方法過程較為繁瑣，針對鉆芯取樣檢驗瀝青混合料諸多弊端，可以采用雷達探底儀來檢測基層材料的壓實度，雷達探底儀能夠在基層碾壓完成之后就能對壓實效果進行評價，從而方便及時掌握基層的實際的壓實效果，在水泥穩(wěn)定碎基層材料的壓實過程中，現(xiàn)場壓實度的控制可以通過室內(nèi)試驗確定的最大干密度的1.03倍進行控制。
3.5 承載板法測路基回彈彎沉
承載板法以載重不小于60kN的汽車作為加載設(shè)備，并且在后軸之后0.8米處加設(shè)一根反力支架，現(xiàn)場測試由千斤頂、球座和測力計組成。檢測過程中首先通過千斤頂進行預(yù)加載，加載力的大小為0.05MPa，保持1分鐘，保證承載板與路基能夠緊密接觸。之后采用逐級加載方式進行加壓，在每次加載完成壓力表讀數(shù)穩(wěn)定之后讀取彎沉儀上百分表的讀數(shù)，然后將卸載千斤頂，使得壓力為0，待穩(wěn)定后再次讀取百分表上的讀數(shù)，在進行幾次逐級加載之后，如果回彈變形值超過1mm時就可以停止加載。待最后一次加載卸載循環(huán)結(jié)束后，取走千斤頂，重新讀取百分表初讀數(shù)，然后將汽車開出10m以外，讀取終讀數(shù)，兩只百分表的初、終讀數(shù)差之平均值即為總影響量a。
3.6 強度檢測
水穩(wěn)碎石基層材料的強度檢測主要為無側(cè)限抗壓強度和劈裂強度。在我國目前的道路設(shè)計和施工規(guī)范中如果設(shè)計的半剛性基層混合料在其級配滿足要求，同時原材料的壓碎值、細(xì)集料的含泥量、灰劑量等各方面滿足相應(yīng)的要求之外，主要是以強度作為控制水穩(wěn)碎石基層材料質(zhì)條件。所以在水穩(wěn)碎石基層施工的過程中要選取最優(yōu)的級配組成設(shè)計和材料來進行無側(cè)限抗壓強度試驗和劈裂試驗，強度是否滿足施工規(guī)范的要求是判定所施工的水穩(wěn)碎石材料是否合格的決定性因素，所以在水穩(wěn)碎石基層施工質(zhì)量檢測中強度試驗要作為重中之重，要引起高度的重視。
4、結(jié)語
良好的基層施工質(zhì)量是保證路面使用性能關(guān)鍵，特別是在半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)中，基層的開裂是導(dǎo)致路面產(chǎn)生反射裂縫的關(guān)鍵性因素，所以針對水穩(wěn)碎石基層的施工質(zhì)量要從各方面進行嚴(yán)格保證，采用科學(xué)合理的檢測技術(shù)，來形成完備的質(zhì)量保證體系。有針對性的采用反射裂縫防治措施。從實際應(yīng)用情況來看，還需要不斷總結(jié)積累經(jīng)驗，積極采用新工藝、新材料來防止反射裂縫的發(fā)生，延長道路的使用壽命。
