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摘要：针对半刚性基层开裂的问题，通过对半刚性基层级配与施工工艺开发、应用、施工等方面的控制，从而延长路面寿命。
关键词：半刚性基层 级配 施工工艺
1问题的提出
半刚性基层沥青路面是我国高等级公路沥青路面主要形式。常用的半刚性基层有水泥稳定粒料土类、石灰稳定粒料土类等。这类基层具有耐久性好、强度高、造价低等优点，但在其上修建的沥青路面易出现裂缝，裂缝是半刚性基层沥青路面主要缺陷之一，但随着表面雨水的浸入，在行车荷载反复作用下，会导致路面强度降低，产生冲刷和唧泥现象，使裂缝加宽，加速沥青路面的破坏，影响沥青路面的使用性能。
裂缝在我国各个地区的沥青路面上十分普遍。裂缝在开放交通后的第一个冬季就可能发生，在以后的其他季节还会继续增加。我国新建的几条高速公路均存在不同程度的裂缝问题。
随着高等级公路的修建，半刚性基层表现出了良好的强度和稳定性。采用现行部颁规范的半刚性基层配合比设计暴露出来的粒料偏细、细料含量过多、收缩性较大等问题也日益突出。
2、混合料组成设计与推荐级配
2.1级配理论研究与发展
最早一些来自于对水泥混凝土的研究。最初认为，当矿料密实度越大混合料的空隙率越小可以得到的强度越高。早期的级配研究主要是采用最大密实度理论，研究如何得到矿料的最大理论密实度。最大密实理论根据研究的方法不同主要有以下几种代表形式。
2.1.1、W．B．FULLER提出的FULLER曲线，即
P=100( d/D)0.5
P-各级粒径的通过率
d-各级混合料的粒径
D-集料的最大粒径
2.1.2、A．N．TABOL曲线(即 所谓的N法)
P=100( d/D)n
n-试验指数，一般取0.3=0.6
1930年Nijboer采用实际的集料代替不同的小球研究其最大密实性，他也采用双对数坐标进行研究，他发现小球不同的是最大密实线的斜率不是0.5，而是0.45。其研究结果适合于破碎集料和非破碎集料。
2.1.3、Bolomey提出的最大密实理论公式
P = A +( 100-A ) (d/D)0.5
P-各级粒径的通过率
通过各筛的通过率
d-各级混合料的粒径
D--集料的最大粒径
最大密实理论的研究为混合料的选择级配提供了理论基础，具有最大密实的混合料通过增大内部颗粒的接触与减少集料的孔隙可以提供更大的密实度。在最大密实状态的矿质混合料，较粗集料通常悬浮在较细的集料中，并不能保证矿质混合料具有较大的内摩阻力。为了将混合料级配与使用性能建立起来，建立混合料性能与级配控制的影响参数，确定出以细集料的填充粒径和粗集料的嵌挤状态为基础的级配设计方法。
混合料中集料骨架嵌挤研究
我国现行规范级配设计范围图，见下表
级配的结构设计首先要进行嵌挤状态的设计，即根据嵌挤形成点和嵌挤状态的选择，通过原材料的体积关系设计形成第一级嵌挤的级配结构。在所设计的混合料级配结构形成了一级嵌级状态以后，考虑混合料中粗集料部分对离析和压实以及稳定性方面有着重要的影响以及细集料之间的进一步形成第二级和第三级的嵌挤和填充作用，需要对级配进一步的限制，为此需要设计级配控制参数。
为了更清楚地表征级配曲线的走向，提出一个新的概念。在0.45次方级配曲图上，从原点到混合料最大粒径于100%通过率的交汇点的连续为最大理论密度线。因此该直线的斜率表示该级配各相邻筛孔之间的粒径分布为最大理论密度线。因此该直线的斜率表示级配各相邻筛孔之间的粒径分布为最密实状态。我们将级配曲级各相邻筛孔之间的斜率（Sa）与最大理论密度线之间的斜率之比（Sb）定义为筛孔间集料分布度，用Sc表示。用来表征一定粒径之间含量分布的合理性。Sc越接近于1，说明该粒径范围内的集料含量分布越接近于最密实。
3、试验方法
首先进行振动成型，求出混合料的最大干密度和最佳含水量。混合料击实结果：最大干密度2.363g/cm3，最佳含水量5.02%。然后按最大干密度和最佳含水量以98%的压实度成型试件，试件为Φ150mm×150mm圆柱体试件，在标准养生条件下养生6天浸水1天，进行无侧限强度试验。
4、施工工艺
4.1 振动成型法确定骨架密实型水泥稳定碎石的试验原理
为什么振动成型法设计的骨架密实型水泥稳定碎石比普通击实法设计的悬浮型水泥稳定碎石性能优越？首先，传统的普通击实法与施工现场的碾压方式差别较大，因此它所确定的混合料最大干密度与最佳含水量与施工时的差别也较大，不能指导施工；其次，传统的悬浮型水泥稳定碎石骨料少，胶结料多，既没有形成骨架互相嵌挤，又因胶结料多收缩量大易引起裂缝。
采用振动成型法原则使室内成型方式要与现场碾压方式尽可能匹配，粗骨料用量根据嵌挤原理确定。首先用振动成型法获得不同压实时间下的最大干密度，再使用现场的压实设备，在试验路段取得最佳压实效果下的实际干密度，将多组匹配试验进行分析，确定室内振动压实机符合现场要求的最佳压实时间及方法，因此用振动成型法确定的级配与实际基本一致，能较好地指导施工。
4.2 施工工艺流程
确定拌和场地→原材料选择→振动成型法骨架密实型配合比设计→备料→施工前准备→混合料拌和→混合料运输→混合料摊铺→大吨位振动压路机碾压→压实度检测→接缝处理→养生及交通管制→取芯验证强度 。
4.3 施工工艺要点
4.3.1原材料的选择与控制
进行原材料外调时，试验人员同采购人员一道到料场取样，对样品试验合格的厂家，选择材质好、质量稳定的厂家作为供应商。料场砌砖墙将不同种类的材料隔开，避免串料使配合比难以调整。细集料进行覆盖，以方便控制混合料的含水量。所用水泥应符合国家技术标准及施工规范要求。
4.3.2施工时间控制
混合料拌和、运输、摊铺、碾压应一气呵成，从拌和开始到碾压结束的时间不能超过水泥的终凝时间。机械出现故障及其它阻碍施工的因素出现时应及时解决，对超过时间的混合料进行废弃处理。
5、结语
通过同期的几个采用不同类型级配水泥稳定碎石基层的项目相比，基层裂缝问题得到了有效解决。裂缝由原来平均间距10m-20m变为500m-800m，大大增加了道路的使用寿命；骨架密实型水泥稳定碎石基层能够有效减少反射裂缝，提高路面的使用寿命，减少道路的大、中修次数，提高公路使用者的满意度，社会效益显著。
论文作者:尹恒世,周加胜
论文发表刊物:《防护工程》2018年第22期
论文发表时间:2018/12/4
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