漫谈二灰碎石基层施工

摘要：作者对二灰碎石基层的强度形成原理及在施工过程中易出现的病害进行了分析探讨，并针对较突出的裂缝病害提出了相关改进措施，对指导二灰碎石基层施工有积极意义。
关键词：强度、粒径、级配
所谓“二灰”是指石灰加粉煤灰。半刚性材料中的二灰碎石有着良好的强度，抗疲劳性，二灰碎石混合料有很好的水稳定性，因此长期被广泛应用在高等级公路及其他公路基层。但在长期的使用中发现，二灰碎石混合料易出现裂缝等缺陷。文章就此较系统进行了探讨。

一、强度形成原理及工艺介绍

1.1、二灰碎石强度形成原理

(1)碎石之间的嵌挤作用。构成二灰碎石的碎石具有一定的级配规律，按小颗粒填充大颗粒的原则进行排列组合。在碾压作用下，使碎石颗粒彼此之间相互紧密地嵌固在一起。由于颗粒之间具有的嵌挤和摩擦作用而形成彼此之间的内摩阻力，使之具有一定的强度和稳定性。
(2)经碾压成型的二灰碎石混合料，由于二灰的碳酸化作用及粉煤灰和石灰发生的火山灰反应产生了碳酸钙、氢氧化钙结晶等产物，使混合料形成具有一定强度和稳定性的水硬性材料。

1.2、施工工艺流程

检查下承层——清理下承层——施工测量放样——集中厂拌混合料——机械运输——摊铺机摊铺混合料——碾压（初）——碾压（终）——质量检查——养护——自

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行验收——进行下道工序。
二、二灰碎石基层的特性缓凝性好：相对于水泥混凝土和水泥稳定粒料而言，二灰碎石混合料施工限时比较宽，不必象水泥稳定类材料必须在加水拌和后的3-4个小时内成型。拌和好的二灰碎石混合料堆存1-2天后，只要含水量合适仍能碾压成型，其强度随着堆存温度的升高和时间的延长降低。
抗裂性好，耐磨性差：二灰碎石基层属于半刚性路面结构。具有较强的抗拉性能，不易产生裂缝。但其耐磨性能差，在行车作用下很容易造成表层松散，故而不宜用作路面面层。
板结性好：二灰碎石碾压成型后，经过一定的时间就形成较高的强度和板体性，用作路面基层时能较大程度地改善沥青路面的变形和开裂现象。
后期强度高：二灰碎石由于其缓凝性，早期强度比较低，不利于开放交通。但其强度随龄期的延长而不断增长，可延续2-3年。一年后其强度可达到七天浸水无侧限抗压强度的5-6倍，甚至更高。

三、存在的问题

尽管二灰碎石基层的应用已有较长时间，也有许多研究，但直到《公路路面基层施工技术规范》 (以下简称基层规范)发布，才较全面地规定了具体的施工技术要求，这对指导二灰碎石基层施工起到很好的作用。但执行中也出现一些问题值得进一步商榷，在此笔者就下列几个方面进行探讨。

3.1、混合料的最大粒径

基层规范规定用于二级及二级以下的公路，集料最大粒径不应超过50mm，用于高速公路和一级公路最大粒径不应超过40mm。集料粒径大，来源范围广，加工产量高，节约资金，施工中碾压较稳定，但从保证路面平整度、减少拌和摊铺机械磨损来看，是不利因素。一般要求最大粒径取(1/4～1/5)层厚，考虑到二灰碎石基层每层15～20cm，故最大粒径在40～50mm是合适的，对二级以下的公路及分二层或多层做的下层，从节约的角度，可放宽到60mm。

3.2、混合料的级配

90年代初期以前，部分道路广泛使用的二灰碎石基层基本都是无级配的，集料粒径组成一般比较均匀，5mm以下细集料很少，集料最大粒径较大，一般为50mm，且集料占混合料总重75％以上。施工采用路拌法，用旋耕犁或人工拌和，条件好一点的用平地机刮平，压实时要求混合料含水量较大，碾压时要求提浆上来。用钻芯取样的方法检查使用效果，强度形成后，板体性很好，强度很高，由于骨料含量高，干缩及温度裂缩不明显，但缺点是早期强度低。这种施工特点是简单方便、容易掌握，施工的二灰碎石基层使用效果也可以。
基层规范对集料要求有级配，并给出了混合料中集料的颗粒组成。但值得说明的是表中数据是指二灰碎石混合料中集料的颗粒组成，而非二灰碎石混合料的组成。规范规定集料的重量应占80％～85％。结合料则占15％～20％，可以计算得5mm以下集料重量占的比例为57.5％～60％。据有关研究，50mm以下集料重量比占60％左右，干缩裂缝问题应当注意。

四、裂缝的防治措施

4.1、级配防治

采用合适的级配，可避免应力集中现象的出现，将荷载应力、温度应力等各种作用于基层混合料的应力分散到混合料的结构中去，利用混合料良好的级配、散挤作用，使应力逐级抵消，力图使各种应力处于混合料自身所能承受的范围之内，上述设计理论就是基于该思路所进行的调整。因此，好的级配可以提高混合料强度，抵卸荷载应力和温度应力所引起的变形，这也是当前应用“二灰碎石半刚性材料”混合料做基层所要面对的主要问题之一，也是经常被忽略没有引起足够重视的问题。不同的级配，可导致混合料具有不同的抗拉特性及抗压特性，也就导致混合料具备完全不同的应用效果，从试验结果及相关资料可以看出级配的抗拉强度和极限变形均应满足温缩裂缝及干缩裂缝发生时的变形要求，在此基础上其混合料的压实性、密实性同样有较好的表现，同时混合料级配类型的差异还可能导致混合料强度的离散性，这从另一方面为施工设计中混合料类型的选择提供了科学地依据。

4.2、合理的含水量及施工温度

在高温、干燥季节施工的“二灰碎石半刚性基层”，其迅速失水造成的干缩裂缝往往是前期裂缝出现的主要原因，而在临近冬季施工时含水量过大又可能出现冻胀裂缝。
根据二灰碎石混合料的特性，施工温度宜掌握在10~25℃之间，避免冬季和夏季炎热季节施工，从而避免温缩裂缝、干缩裂缝的出现。另外，新近施工的半刚性路面不宜越冬，应具有一定的养生期（建议以半月为期）和上面层的保护。资料显示沥青路面温度随路面深度变化，其感温性有逐渐变小的趋势，且温度变化随深度方向会有滞后现象，就是说路面在某一深度温度可能常年保持基本不变。关于对混合料含水量的控制，地下水位高、毛细水上升高，基层不会因迅速失水造成干缩裂缝或几率要小的多。另外混合料经碾压成型后应及时进行养生，养生时间最低不少于一周，最好施行覆盖养生，勿使表面皲裂。多年通车的路面，其基层稳定的含水量都大于新建路面的最佳含水量。
4.3、施工工艺及方法通过对现场施工研究发现，半刚性基层产生的温缩裂缝以及疲劳裂缝都与碾压工艺有密切关系，只有使成型后的拌和料空隙率、密实度、强度适当才能避免上述裂缝的产生；经验证，刚摊铺后的拌和料若直接上钢轮振动压路机，就为以后产生裂缝及封层不严密埋下隐患。通过试验段的施工，总结出了一套完整的应用二灰碎石混合料铺筑基层的施工碾压工艺。
1、摊铺时为避免离析现象的发生及使基层平整度得到保证，摊铺机应保证料斗内始终有料，不允许打空，料车应确保供料，尽量不使摊铺机停顿。
2、现场碾压程序，先使用胶轮压路机压两遍，紧跟25t振动压路机静压一遍，再高幅低频振两遍，然后上三轮压路机压两遍，接着再用振动压路机低幅高频振动一遍，最后用胶轮碾一遍消除轮迹，最终以压实后的路面表面能形成一层半裸露的石子组成的粗糙面为最好。
4.4、合理的封层“二灰碎石半刚性基层” 施工完成后，其上的封层同样对防止裂缝的出现非常重要，封层可有效防止半刚性材料由于温度变化所引起的温缩裂缝和由于混合料迅速失水而引起的干缩裂缝的产生。沥青下封层是防止路面发生水损坏非常重要的措施，但就封层本身技术性能来讲，致密的封层效果既要保证合理的厚度又要保证封层料合理的粒径，二者缺一不可，粒径是关键，厚度是保障，这样才可能达到使封层粒料与二灰碎石半刚性基层粒料的相互嵌入，结合更加牢固、封层更加紧密，真正做到了使上下两层的粘结，提高了层间摩阻力，并可有效防止新建成的沥青层路面与基层出现层间滑移、防止上层来水进入基层，保证路面的防水效果，提高了路面的水稳定性。
参考文献：
公路路面基层施工技术规范(JTJ034-2000)
陈冬梅;王锦;;石灰稳定土基层的施工技术[A];当代矿山地质地球物理新进展[C];2004年
[3]陈宇;;水泥稳定级配碎石基层施工质量控制[A];海南省公路学会2004年学术交流会论文集[C];2004年