摘要：本文首先阐述对用于高速公路基层的白云岩在室内进行集料筛分，优选良好的级配范围，用不同型号的水泥和不同参量进行配比，通过击实试验和强度试验，选出最优的不同型号水泥的最佳配合比；然后再检验其无侧限抗压强度、劈裂强度、干缩系数及温缩系数等路用性能，确定选取一种型号的最佳配合比用于试验路段，总结后全路段推广应用；最后通过改进拌和工艺、摊铺技术、碾压技术、养生技术，实现经济效益最大化。
关键词：白云岩；高速公路；基层；运用
0 引言
集料在高速公路路面建设中占有重要地位，集料的化学成分对路面沥青混合料和水泥稳定碎石基层的物理力学性质起着重要的作用。高速公路路面的水泥稳定碎石基层多采用石灰岩作为集料，是因为石灰岩储量丰富，分布较广，开采和加工成本较低；加之石灰岩呈碱性，与水泥类材料结合性能较好，半刚性基层的各项指标能容易得到满足，且施工方法和施工工艺已经相当成熟。
白云岩与石灰岩属同一类别岩石，但是钙、镁含量不同。虽然白云岩也属于碱性岩石，但其脆性较大，棱角性较为明显，且容易发生碱集料反应，因此在工程中一直被谨慎使用。在部分地区由于缺少石灰岩，而白云岩又储量丰富，产量较高，故都在积极研究白云岩在高速公路中填筑路基、半刚性基层、路面沥青混合料的应用；如广西的黄仁春[1]等人在宜州至柳州高速公路上，分析白云岩的形成及其特点，采用风化白云岩填筑路基，取得很好的效果；庞冬梅[2]等人对沈阳抚顺地区的白云岩应用于路面基层进行了试验研究，认为白云岩作为一种天然石材完全可以替代石灰岩用于公路路面的基层结构；辽宁省交通高等专科学校的高宏新[3]等人对白云岩作为沥青混合料粗集料进行了室内试验研究，通过试验路段验证了白云岩作为沥青混合料粗集料的可行性。
1 配合比试验设计
1.1 配合比设计顺序
首先对原材料性能进行检验，对集料进行筛分，设计出级配范围，采用不同型号水泥按不同剂量制备试件，进行击实和强度试验，分析试件的无侧限抗压强度、劈裂强度、温缩和干缩系数，得出最佳配合比。
水泥稳定碎石混合料按设计要求采用骨架密实型结构；集料样品采用水洗法进行筛分，合成粗、中、细三种级配；水泥采用P.C32.5复合硅酸盐水泥和P.O42.5普通硅酸盐水泥两种。根据试验规程[4]和施工经验，分别进行P.C32.5和P.O42.5两种型号水泥在不同级配情况下的对比试验，P.C32.5水泥型号的水泥剂量分别按3.0%、3.5%、4.0%三种比例制备试件，P.O42.5水泥剂量分别按2.5%、3.0%、3.5%三种比例制备试件。
1.2 击实试验
采用振动压实法和重型击实法确定各组水稳试件的最佳含水量和最大干密度，通过试验曲线图分析得出：相同水泥剂量情况下，振动成型法试件干密度大于重型击实法试件干密度；相同水泥剂量情况下，不同级配的干密度关系为粗级配>中级配>细级配；相同级配情况下，随着水泥剂量的增加，干密度随之减少。
1.3 强度试验
采用振动压实法和静压法成型试件，进行无侧限抗压强度试验，绘制直方图分析得出：相同水泥剂量情况下，不同成型方式对7d无侧限抗压强度有影响，振动成型法试件强度远大于重型击实法试件强度；相同水泥剂量情况下，不同级配的7d无侧限抗压强度关系为级配中>级配粗>级配细；相同级配情况下，随着水泥剂量的增加，7d无侧限抗压强度也随之增加；在相同水泥剂量、相同级配的情况下，掺加P.C42.5水泥成型试件强度要略大于掺加P.C32.5水泥成型的试件强度。
采用振动压实法和静压法成型试件，进行劈裂强度试验，绘制直方图分析得出：劈裂强度随级配类型变化规律为：级配中>级配粗>级配细；相同水泥剂量情况下，不同成型方式对劈裂强度有影响，振动成型法试件强度要大于重型击实法试件强度；相同级配情况下，随着水泥剂量的增加，劈裂强度也随之增加。
从以上分析结论得出，劈裂强度与无侧限抗压强度的实验结果存在良好的相关性，劈裂强度的增长变化规律与抗压强度基本一致事实表明，在实际试验条件下，劈裂强度的受力状态与抗压强度更为接近。
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1.4 干温缩试验
温缩应变是由于温度变化引起的试件单位长度的收缩量，干温缩试验采用千分尺进行试验，试验结果表明：P.C32.5水泥剂量为3.5%时，抗干缩和抗温缩性能较好，P.O42.5水泥剂量为3%时，抗干缩和抗温缩性能较好。
1.5 抗弯拉强度试验
室内水泥碎石基层弯拉强度采用的是 7cm ×7cm×24cm的梁式试件，试验采用多功能材料试验机进行试验。试验结果表明：掺配P.C32.5水泥混合料，在水泥剂量为3.5%的时，抗裂性能最优；掺配P.C43.5水泥的混合料，水泥剂量为3.0%时，抗裂指数最优。
1.6 确定配合比
设计要求半刚性基层水泥稳定碎石静压法无侧限抗压强度代表值宜满足大于3.0MPa，从强度试验及各项性能指标反映及结合当地气候条件。混合料的设计配合比为（中级配）：石屑（0-4.75mm）∶碎石（4.75-13.2mm）∶碎石（13.2-19mm）：碎石（19-31.5mm）=35∶20∶30：15；P.C32.5水泥剂量为3.5%，最佳含水量5.5%，最大干容重2.51g/cm3；P.O42.5水泥剂量为3%，最佳含水量5.1%，最大干容重2.51g/cm3；
2 路用性能检验
水泥稳定碎石的路用性能试验段选取在贵州省凯里至雷山高速公路K10+520～K10+860段的左右幅，长340m，水泥稳定碎石基层厚度为34cm，路面为双面排水，路面纵坡一般，比较具有代表性。试验时采用WDB600拌和机拌制，20t运输车运输；摊铺采用2台型号一致、新旧一致的S2100-2摊铺机成梯队双层联铺，相距5～8m；松铺系数为1.35，松铺厚度为23cm；碾压采用2台XS22J型单钢轮压路机，1台XP302型胶轮压路机，按2种组合方法分段碾压；养生采用土工布和麻袋两种方法。
养护时间达到后，进行钻芯取样后进行强度试验，强度均能满足要求；揭开养生的土工布和麻袋后，未发现裂缝，但发现P.O425水泥的微裂纹比P.C32.5的多，经破坏检测，主要是表面裂纹，经分析是干缩和温缩所引起的，即采用P.C32.5水泥比P.O425水泥效果较好；同时发现麻袋养生的细微裂纹较土工布少，特别是在边缘地带，土工布覆盖后易干燥，细微裂纹较多。
3 全路应用
试验路段检验情况表明，白云岩作为集料应用在高速公路半刚性基层中是成功的，于是在贵州省凯里至雷山高速公路路中全线推广应用。应用时，全线采用P.C32.5的中级配配合比，松铺系数由1.35调整为1.33；并根据拌合机的拌合能力、混合料的运输距离、摊铺机的摊铺速度及压路机的碾压速度，每一碾压作业段的合适长度为50m；碾压采用单钢静压1遍，弱振1遍，强振5遍，胶轮收面方式进行；养生结合凯雷高速公路水资源丰富的特点采用麻袋养生。
摊铺沥青前清扫后，未有因集料原因产生的裂缝，同时由于摊铺时期为10~12月份，养护又到位，基本没有裂纹。从道路运行两年多来看，未发现因基层原因引起的反射裂缝导致路面开裂等问题。均说明白云岩作为集料应用在高速公路半刚性基层效果较好，解决了凯雷高速公路远运灰岩集料的问题，获得了较大的经济效益和社会效益。
4 结语
高速公路建设中，地材的成本对项目的成败有较大的作用，充分利用当地材料和降低工程造价是每一个公路建设者的职责。通过试验、路用性能检验和全路应用白云岩作为集料在高速公路半刚性基层中的应用，效果表明，在石灰岩匮乏、白云岩储量丰富地区，可以用白云岩作为集料应用在半刚性基层中。
参考文献：
[1]黄仁春，朱志勤.风化白云岩路基施工的控制措施及其效果的评价[J].广fj西交通科技，2002，27（100）.
[2] 庞冬梅，高雪梅.白云岩在半刚性基层中的应用[J].北方交通，2012，8（6）.
[3] 高宏新。.白云岩作为粗集料用于沥青混合料的研究[J].北方交通，2012，11（62）.
[4] JTG E51-2009 公路工程无机结合料稳定材料试验规程[S].交通部公路科学研究院.
作者简介：
蔡安康（1974—），男，贵州纳雍人，硕士研究生，高级工程师，公路、铁路、市政一级注册建造师，中国水利水电第十四工程局司市政公路事业部职工，现任市政公路事业部副总工程师、凯里环城高速公路项目公司总工程师。
论文作者:蔡安康
论文发表刊物:《基层建设》2018年第4期
论文发表时间:2018/5/23
标签：白云岩论文; 水泥论文; 剂量论文; 强度论文; 基层论文; 抗压强度论文; 高速公路论文; 《基层建设》2018年第4期论文;