硅鋁基穩定碎石基層技術應用研究

毛益佳 葉煒 李娣

【摘 要】本文研究了一種硅鋁基固化劑替代水泥固化級配碎石作為道路基層材料。首先，基于工程實際對混合料的配合比進行了研究設計，采用重型擊實和振動壓實法確定混合料的最佳含水量和最大干密度。然后根據設計結果在工程中進行了試鋪取得了很好的效果。最后，通過后期跟蹤觀察和現場檢測驗證了該技術的實用性。

【關鍵詞】固化劑 穩定碎石 道路基層

當前我省公路建設中，半剛性瀝青路面幾乎都采用水泥穩定碎石作為半剛性基層材料。但是水泥穩定碎石缺點也很明顯：①水泥的資源消耗嚴重，影響生態環境；②水穩基層的收縮開裂會引起瀝青路面的反射性裂縫。所以本文選擇一種適合未來資源枯竭條件下生產而且具有再生特性的硅鋁基固化劑材料進行了研究。

1 硅鋁基材料特性

硅鋁基固化劑是一種非晶質至半晶質具有類似有機聚合物鏈狀結構的材料，主要成分為工業廢渣，配以適量的活化劑混合粉磨制成，生產中對工業廢渣利用率達到80%以上，同時解決了因廢物堆積而造成的土地資源浪費和環境污染問題。

硅鋁基固化劑的應用范圍廣泛，固結對象涵蓋各類邊界集料，并且已經形成系列產品，具體型號及應用范圍見下表1。

2 基層混合料級配設計研究

2.1 配合比設計

硅鋁基固化劑的劑量一般在4%～6%范圍內，要求組成混合料的級配應符合表2的規定，其中0.075mm的通過率放寬至5～15%。

根據上述要求取工地實際使用的碎石，分別進行水洗篩分，確定各種碎石的組成比例。

2.2最佳含水量和最大干密度

采用重型擊實和振動壓實法確定各組混合料的最佳含水量和最大干密度，試驗方法參照《公路工程無機結合料穩定材料試驗規程》JTG E51-2009進行。

根據上述試驗結果，確定試驗段采用的施工配合比為1#：2#：3#：4#：固化劑=6：25：34：35：4.8，最佳含水量為6%。

3 現場試鋪

根據配合比試驗結果在某省道建設工程中進行了300米的上基層試驗段施工，施工機械組合為1臺雙鋼輪、1臺膠輪、3臺單鋼輪振動壓路機。

圖1 試鋪現場

通過本次試鋪對試驗段施工總結如下：

（1）從壓實成型后的路面外觀來看，表面固化劑裹覆均勻，鋪面整體均勻性較好，無明顯離析現象；（2）試鋪時碾壓方案與水泥穩定基層方案基本一致，但試鋪中發現膠輪終壓的輪跡印較為明顯，收光效果不好，分析原因為混合料中細集料較多，變更碾壓方案為雙鋼輪終壓收光起到了很好的效果；（3）固化劑在工地現場驗證的初凝時間較短為1小時50分，施工時間較為緊迫，希望通過后期研究加以改善。

4 跟蹤觀察及檢測結果

4.1室內試驗

為了對試驗路情況有一個具體的掌握，通過現場取回的混合料進行7d無側限抗壓試驗，試驗結果滿足要求，見表5。

表5 混合料7d無側限抗壓試驗

編號 試件數量n 強度平均值

R均（MPa） 偏差系數

Cv（%） 強度代表值

R代（MPa） 保證率系數Za 規范要求（MPa）

1 13 4.4 7.1 3.9 1.645 ≥3.8

2 13 4.5 5.6 4.1 1.645 ≥3.8

4.2現場檢測

試驗段鋪筑完7d后，進行現場鉆芯取樣檢測，鉆取的芯樣完整，強度良好，芯樣表面完整，無可見裂縫，并且與水泥穩定碎石的下基層粘結很好，見圖2。

圖2鉆芯取樣外觀圖

5 結語

全國在未來還有相當規模的公路建設，對膠凝材料需求量巨大，如果這種新型復合材料能夠取代水泥成功應用于道路基層，不僅能提高公路施工的質量，降低建設成本，同時還能節約大量有限資源，有效保護環境，在原材料緊張時能有更多的選擇。

參考文獻：

[1]沙慶林.高速公路瀝青路面早期破壞現象及預防[M].北京：人民交通出版社，200l，3382-386.

[2]沙慶林.高等級公路半剛性基層瀝青路面[M].人民交通出版社，1998.

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