大厚度水泥穩定碎石基層連續攤鋪層間界面狀態影響因素分析*

余　俊

(江西省交通工程質量監督站　南昌　330003)

大厚度水泥穩定碎石基層連續攤鋪層間界面狀態影響因素分析*

余俊

(江西省交通工程質量監督站南昌330003)

摘要水泥穩定碎石分層連續攤鋪的影響因素眾多，文中通過室內7 d無側限抗壓強度試驗和剪切試驗，探討分析分層攤鋪時間間隔、層間污染和壓實功對水泥穩定碎石抗壓強度和層間抗剪強度的影響。試驗結果表明：與完全連續的整體結構相比，在下層初凝前完成上層的壓實工作，抗剪和抗壓強度保證率在87%以上；層間污染可導致水穩層間界面抗剪強度50%以上的折減；壓實功對水穩抗壓強度的影響明顯比層間抗剪強度大。

關鍵詞水泥穩定碎石基層連續攤鋪層間界面抗剪強度

大厚度半剛性基層指厚度超過30 cm，規范規定需分層鋪筑，即下層工后養護7 d后再鋪筑上層。這種傳統的分層鋪筑工藝，不僅延長工期和成本，而且分層鋪筑形成的界面較弱。相關研究表明[1]，層間界面不良可導致路面最大剪應力增長21%，橫向最大拉應力增加2倍,路面壽命將大幅縮短。

與傳統分層攤鋪相比，連續攤鋪可以縮短工期、獲得整體性良好的半剛性結構。工程實踐表明，連續攤鋪施工過程中通過施工質量控制可以進一步提高界面粘結強度，改善路面整體結構力學性能。嚴二虎等人[2]重點研究了半剛性基層與瀝青層間的界面狀態，半剛性基分層連續攤鋪相關研究多集中于層間界面狀態對路面結構力學響應的影響。因此，有必要對大厚度半剛性基層的層間結合狀態的影響因素開展深入系統的研究，以便提高大厚度半剛性基層瀝青路面的應用和推廣。

本文采用室內試驗，探討分析了分層攤鋪時間間隔、層間污染和壓實功對水泥穩定碎石的層間抗剪強度和抗壓強度影響[3]。

1室內試驗

1.1　試驗方法與設備

層間剪切強度采用斜剪試驗，試驗原理見圖 1。試驗采用振動壓實成型的圓柱形試件，試驗所用水泥穩定碎石混合料骨料最大粒徑26.5 mm，屬于粗粒土，規范建議試件規格為直徑×高=15 cm×15 cm，這樣可以更接近現場施工情況。

圖1　剪切試驗示意圖與試驗壓力機

1.2　試驗材料

(1) 水泥。水泥穩定碎石路面基層采用P·C32.5級水泥，試驗結果見表 1[4]。

表1　P·C32.5級水泥性能試驗

(2) 集料與級配。水泥穩定碎石混合料級配見表2，試驗用石灰巖集料，技術指標略。水泥用量選定4.0%。

表2　骨架密實型級配

2試驗結果分析

2.1　分層攤鋪間隔對層間粘結狀態的影響

攤鋪時間間隔對層間間接狀態的影響試驗方案見表3，其中7d間隔需在養生環境養生，上層裝料前下層表面鑿毛撒布適量水泥砂漿，試驗結果見圖2。

表3　試驗方案說明

圖2　不同攤鋪時機層間抗剪強度和

由圖 2 可見：①攤鋪時間間隔對層間抗剪強度和7 d無側限抗壓強度的影響趨勢是一致的。初凝之前攤鋪，層間界面抗剪強度和抗壓強度有小幅降低；初凝之后再進行上層施工，層間抗剪強度衰減近40%，抗壓強度有30%的折減；終凝后攤鋪，層間抗剪強度降低60%，抗壓強度降低50%；傳統分層攤鋪，層間抗剪強度和抗壓強度略小于初凝后攤鋪；②初凝后攤鋪得到的試驗結果離散性最大，是因為初凝到終凝時間短，強度變化迅速，上層攤鋪的擾動，打破了強度發育的平穩性。因此，應該保證水穩上層攤鋪壓實在下層初凝之前結束。

2.2　層間污染對層間粘結狀態的影響

層間污染對結構抗壓強度和層間抗剪強度的影響試驗結果見圖3，試驗方案見表4。

圖3　不同污染條件下水穩結構力學強度

試驗編號層間處理內容模擬現場狀況W1無處理正常無污染施工W2涂抹機油10g施工機械漏油污染W3撒細粒土10g人工或機械引起的泥土污染

由圖 3 可見：①層間抗剪強度對層間污染的敏感性高于水穩結構抗壓強度。油污染導致層間抗剪強度減低1.227 MPa，較無污染狀態折減52.8%，而層間污染對抗壓強度的折減在10%以內；②油污對水穩抗剪和抗壓強度影響大于泥土。

2.3　壓實功對層間粘結狀態的影響

分析不同壓實功對水穩力學指標影響的試驗方案見表5，試驗結果見圖4。按試驗規程中有關振動壓實操作進行壓實，可以得到充分的振動壓實時間；而輕壓指壓實時間比充分振動壓實時間縮短1/3，以模擬現場壓實不足的情況。

表5　試驗方案說明

由圖4可見，壓實對抗壓強度的影響比層間抗剪強度明顯。Y2上層壓實不足，引起層間抗剪強度和抗壓強度分別降低15.14%，26.13%。Y3上層壓實充分可以彌補下層壓實缺陷，使得抗剪和抗壓強度折減較小。Y4上下層壓實不足均導致抗剪和抗壓強度呈30.84%和42.15的降低。因此施工過程中要保證充分壓實，以助結構抗剪和抗壓強度發育。

圖4　不同壓實情況下層間抗剪與7 d無側限抗壓強度

3結論

(1) 初凝之前攤鋪，層間界面抗剪強度和抗壓強度降低幅度小；初凝之后再進行上層施工，層間抗剪強度衰減近40%，抗壓強度有30%的折減；終凝后攤鋪，層間抗剪強度降低60%，抗壓強度降低50%。因此，水泥穩定碎石基層分層連續攤鋪時，應該保證水穩上層攤鋪壓實在下層初凝之前結束。

(2) 層間抗剪強度對層間污染的敏感性高于水穩結構抗壓強度。油污染導致層間抗剪強度較無污染狀態折減52.8%，而層間污染對抗壓強度的折減在10%以內。因此，施工過程要特別注意施工作業面的清潔，尤其是要防止施工機械的漏油污染。

(3) 壓實功對抗壓強度的影響比層間抗剪強度明顯。上下層壓實不足均導致抗剪和抗壓強度30.84%和42.15的降低。因此，施工過程中要保證充分壓實，以助結構抗剪和抗壓強度發育。

參考文獻

[1]劉燕燕,胡力群,蔣科.水泥穩定碎石基層分層攤鋪一次成型施工工藝研究[J].路基工程,2012(5):79-82.

[2]嚴二虎,沈金安.半剛性基層與瀝青層之間界面條件對結構性能的影響[J].公路交通科技. 2004 (1)：38-41.

[3]李明杰.水泥穩定碎石強度影響因素的試驗研究[J].公路交通科技,2010(4): 6-11.

[4]JTG E30-2005公路工程無機結合料穩定材料試驗規程[S].北京:人民交通出版社,2006.

收稿日期：2015-09-24

DOI 10.3963/j.issn.1671-7570.2015.06.028

*江西省交通科技項目(2012C0023)