基于現行標準下提升二灰碎石強度的應對措施

□文/楊 云 劉 志 趙金國

二灰碎石結構主要用于路面的基層或底基層，起到承受路面面層傳遞的車輛荷載并將荷載分布到墊層或路基上的作用，具有良好的力學性、板體性、水穩性和一定的抗凍性［1］；雖然其早期強度較低，但是隨著時間的推移，后期強度增長幅度大，整體強度較高。目前無論是在公路、市政工程的大、中修還是改建工程中均是優選的半剛性結構。

JTG/TF 20—2015《公路路面基層施工技術細則》與JTJ 034—2000《公路路面基層施工技術規范》相比，從原材料、組成設計要求到現場施工等環節均有了較大變化，尤其是常用到的二灰碎石結構層，在施工中本就不易達到設計強度要求的情況下，JTG/TF 20—2015對此項指標又提出了更高的要求；為了能夠解決強度問題，施工各方雖然提出了各種解決辦法，但是施工效果及總體經濟效益仍不盡人意。

1 規范對比

1.1 原材料

1.1.1 粗集料

JTG/TF 20—2015 提高了對粗集料的壓碎值的技術要求，由原來的≯30%提高到≯26%；增加了軟石含量、針片狀顆粒含量、粉塵含量等指標。整體上看還增加了高速公路和一級公路基層混合料生產時材料分檔的數量要求和規格要求。

1.1.2 細集料

JTG/TF 20—2015 增加了細集料顆粒分析、塑性指數、有機質含量的技術要求，尤其對級配分析中關鍵規格的顆粒含量單獨提出了要求。

1.2 混合料組成設計

1）提出采用間斷、密實型的級配構成原理，改進無機結合料穩定級配碎石或礫石等材料的級配設計方法。

2）補充完善了級配碎石的材料設計和施工工藝要求。

3）調整了無機結合料穩定材料的強度標準，增加了目標配合比和生產配合比設計的內容和要求。

1.3 混合料生產、攤鋪、碾壓及養生

提高了基層和底基層施工壓實度標準，無機結合料穩定材料拌和設備和工藝要求；規范了無機結合料穩定材料的養生方式和周期，明確了層間結合處理的工藝措施及要求；強化了基層施工質量的控制措施和指標要求。

2 針對JTG/TF 20—2015要求所采取的措施

2.1 原材料

1）為提高施工過程中材料的均勻性和穩定性，降低由于材料不均勻而引起的非正常開裂，確保結構強度得到有效提高，對高速公路和一級公路用4.75 mm以上粗集料，采用單一粒徑的規格料。

2）由于穩定材料拌和設備，與瀝青混合料拌和設備相比沒有除塵裝置，細集料中的粉塵（0.075 mm 以下）對礦料級配有著直接的影響，所以高速公路和一級公路用細集料中＜0.075 mm 的顆粒含量應≯15%，其他等級公路此指標可放寬到20%。

3）石灰在未消化殘渣含量指標合格的前提下，鈣鎂含量指標原則上要求用于一級及以上道路時不能低于二級技術要求，用于其他等級路時不能低于三級技術要求。

4）粉煤灰作為原材料除了比表面積一項不容易滿足要求，其余幾項指標一般情況下都容易達到，JTG/TF 20—2015和JTJ 034—2000中均規定粉煤灰的比表面積要求＞2 500 cm2/g,但在實際施工中發現，用于石灰粉煤灰碎石結構層中的粉煤灰很少能夠滿足比表面積要求，有的甚至相差很多［1］。為解決這一問題，采用將粉煤灰磨細，從而減小粒徑、增加比表面積的方法，摻入到混合料中，使混合料的性能得到改善且經濟成本不高。

2.2 混合料組成設計

無機結合料穩定材料的強度水平在一定程度上反映了材料的其他路用性能，如彈性模量、疲勞壽命、抗沖刷、抗凍能力以及收縮等性能［2］。所以在對無機結合料穩定材料配合比設計時，強度設計是一項重要內容。隨著JTG/TF 20—2015 中二灰碎石的強度標準的提高，目前天津地區一級公路各工程的設計圖紙中對7 d 無側限抗壓強度標準值也由原來的0.8 MPa 相應的提高到1 MPa，設計強度標準的提高，需要檢測機構和工地試驗室針對各自工程實際使用的材料進行完整的試驗，綜合評定混合料性能，優選合理的級配曲線，做好目標配合比設計和生產配合比設計，為工程施工現場質量控制提供理論依據［2］。

1）二灰碎石中粉煤灰用量越多，初期強度越低，但90 d 齡期的強度增長幅度越大。當遇到工期緊需要提高早期強度的情況，可以考慮在二灰穩定材料中加入少量水泥，但一定要注意水泥加入比例的控制，否則會導致材料的溫度收縮開裂或干濕開裂程度的增加。因此，在實際工程中提高二灰碎石的強度，首先是優選混合料的礦料級配，其次才是適當增加無機結合料的劑量。

2）為了有效提高混合料的力學性能，首先做好混合料的級配優化，將混合料中4.75 mm 以上的粗集料含量定在55%～65%之間，盡量減少混合料的最大粒徑；4.75 mm 通過率的波動，一級及以上公路不超過10%，二級公路不超過20%；0.075 mm 通過率的下限控制在2%。

3）二灰碎石的灰劑量一定要按照內摻法計算，石灰粉煤灰與粒料的比例嚴格控制在15∶85～20∶80的范圍內；粉煤灰比表面積在下限時，在總灰劑量不變情況下盡量減少粉煤灰用量，適量增加石灰用量。

4）確保配合比設計階段與應用到工程項目中的原材料一致，做好與拌和站人員的溝通。

5）根據工程項目特點，優選適宜的配比方案并結合施工性能和經濟效益綜合考慮；生產配合比階段一定要注意拌和設備的調試和標定，做好生產配合比的驗證與施工參數的調整。

2.3 混合料生產、攤鋪、碾壓及養生

1）在拌和過程中要實時監測各個料倉的生產計量，做好實際摻加量與設計值的比對，嚴格監測各種原材料及混合料的含水量。

2）根據生產、攤鋪能力對碾壓設備的數量、型號、功率等做好協調并充分利用科學的檢測手段確保混合料的壓實度及強度要求。

3）采用灑水養生、薄膜覆蓋、土工布覆蓋、鋪濕砂、草簾覆蓋以及鋪灑乳化瀝青等方法養護，可結合工程項目特點進行選擇。

3 工程應用

3.1 工程概況

武清區東環線全長15.5 km，按照一級公路雙向六車道的特重交通設計，路面基層采用15 cm+18 cm二灰碎石和18 cm水泥穩定碎石設計；高王路（鳳港引渠路—天津北京界）工程按雙向四車道一級公路重交通標準設計，基層采用兩層18 cm二灰碎石設計。

3.2 原材料

按照JTG/TF 20—2015 要求，這兩個工程使用的均是單一集配石料，粗細集料各項指標均滿足要求；石灰使用的是鈣質生石灰，粉煤灰各項指標均滿足要求。見表1和表2。

表1 粗細集料各項檢測數據%

表2 石灰、粉煤灰各項檢測數據

3.3 混合料組成設計

東環線和高王路二灰碎石混合料的級配優化調整后均在JTG/TF 20—2015 推薦范圍內，沒有超粒徑現象。生產配合比和試驗段施工驗證階段各項指標也非常穩定。

3.4 施工現場控制

1）拌和站采用WDB-600 型連續式拌和設備并采用兩次拌和的生產工藝，使混合料的均勻性得到有效保證；混合料運輸過程中每輛運輸車均做到了覆蓋嚴密的要求［3］。

2）為達到良好的壓實效果，采用重膠輪壓路機進行初壓來提高壓實度并且堅持當天攤鋪當天碾壓的原則，同時通過灌砂、鉆芯等手段加強現場質量抽檢。

3）現場養生采用的是透水土工布覆蓋養生，此養生方法雖然也需要少量的灑水，但方法簡單，效果很好。

4 應用效果

養生7 d 后現場取芯完整，芯樣內部均勻，結構層表面平整無浮料、無離析、無裂縫，結構整體性良好。見表3。

表3 設計要求與實測數據對比

5 結語

通過對可能影響二灰碎石結構層強度的各個關鍵環節的闡述與分析，結合實際施工經驗，從施工性能和經濟角度提出了針對性的改進、控制措施，具有可實施性、操作性強，為以后的二灰碎石結構層施工提供參考與借鑒。□■