水泥穩(wěn)定碎石基層瀝青路面裂縫防護(hù)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(jì)條件的限制而提出了“強(qiáng)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(dòng)了我國公路事業(yè)的迅猛發(fā)展。現(xiàn)階段對(duì)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)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(shí)，提高面層的設(shè)計(jì)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(huì)受到路面縱斷面總體設(shè)計(jì)的限制，另一方面是提高面層厚度，會(huì)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(shí)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(dá)到延緩或防止瀝青面層產(chǎn)生反射裂縫的目的，同時(shí)可以有效的減小瀝青面層的厚度，降低公路的造價(jià)。在實(shí)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(jì)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(qiáng)度和模量，一般厚度控制在1-3cm作用，可以采用撒布形式進(jìn)行施工，也可以采用拌合站拌合進(jìn)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?yàn)r青面層的傳遞，有效降低了反射裂縫的發(fā)展。同時(shí)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(jí)配碎石層
該種方法是采用一定厚度的級(jí)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(jí)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(jí)配碎石作為基層和瀝青面層中間層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(duì)半剛性基層材料含水量的檢測不僅要做好無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類材料自身含水量的檢測，同時(shí)要做好原材料的含水量檢測，針對(duì)水穩(wěn)碎石所采用的不同粒徑集料的實(shí)際含水量來合理調(diào)整配合比設(shè)計(jì)過程中水的含量，一般在實(shí)際的施工過程中水泥的劑量要比設(shè)計(jì)級(jí)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(yùn)距情況來綜合確定最佳含水量大，以彌補(bǔ)混合料在延遲時(shí)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(duì)拌和樓的觀測頻率，待生產(chǎn)穩(wěn)定后，實(shí)驗(yàn)室要分半個(gè)小時(shí)對(duì)水穩(wěn)碎石混合料的水泥劑量進(jìn)行檢測，分多次進(jìn)行取樣，由試驗(yàn)工作人員進(jìn)行多次滴定檢測，保證水穩(wěn)碎石的生產(chǎn)質(zhì)量。對(duì)水穩(wěn)碎石的灰劑量檢測主要是采用EDTA滴定檢測試驗(yàn)，試驗(yàn)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(yàn)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(shí)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(jí)配驗(yàn)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(jí)配的檢測，因?yàn)樗€(wěn)碎石混合料拌合之后的級(jí)配組成對(duì)壓實(shí)度、平整度和強(qiáng)度的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)有著直接的影響，所以必須對(duì)拌合站的成品水穩(wěn)碎石基層材料進(jìn)行篩分試驗(yàn)，對(duì)照設(shè)計(jì)級(jí)配成果來保證其級(jí)配范圍能夠控制在設(shè)計(jì)級(jí)配范圍之內(nèi)，重點(diǎn)要控制好19mm、4.75mm、0.075mm篩孔的通過率。
3.4 壓實(shí)度
壓實(shí)度是保證水穩(wěn)碎石性能的重要指標(biāo)，一般對(duì)壓實(shí)度的檢測方法一般是采用鉆芯取樣方法，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)，通過密度之比來評(píng)價(jià)壓實(shí)度，這種檢測壓實(shí)度的方法過程較為繁瑣，針對(duì)鉆芯取樣檢驗(yàn)瀝青混合料諸多弊端，可以采用雷達(dá)探底儀來檢測基層材料的壓實(shí)度，雷達(dá)探底儀能夠在基層碾壓完成之后就能對(duì)壓實(shí)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，從而方便及時(shí)掌握基層的實(shí)際的壓實(shí)效果，在水泥穩(wěn)定碎基層材料的壓實(shí)過程中，現(xiàn)場壓實(shí)度的控制可以通過室內(nèi)試驗(yàn)確定的最大干密度的1.03倍進(jìn)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(jì)組成。檢測過程中首先通過千斤頂進(jìn)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(jí)加載方式進(jìn)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(jìn)行幾次逐級(jí)加載之后，如果回彈變形值超過1mm時(shí)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(qiáng)度檢測
水穩(wěn)碎石基層材料的強(qiáng)度檢測主要為無側(cè)限抗壓強(qiáng)度和劈裂強(qiáng)度。在我國目前的道路設(shè)計(jì)和施工規(guī)范中如果設(shè)計(jì)的半剛性基層混合料在其級(jí)配滿足要求，同時(shí)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(qiáng)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(jí)配組成設(shè)計(jì)和材料來進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)和劈裂試驗(yàn)，強(qiáng)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(qiáng)度試驗(yàn)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(duì)水穩(wěn)碎石基層的施工質(zhì)量要從各方面進(jìn)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(duì)性的采用反射裂縫防治措施。從實(shí)際應(yīng)用情況來看，還需要不斷總結(jié)積累經(jīng)驗(yàn)，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。
