水泥稳定碎石基层沥青路面裂缝防护及基层施工质量检测研究
2015-07-15
1 引言
在我国公路发展之初，受制于经济条件的限制而提出了“强基薄面”的理念，所以半刚性基层沥青路面结构得到了极大的推广，也极大推动了我国公路事业的迅猛发展。现阶段对水泥稳定碎石（以下简称“水稳碎石”）使用国内存在部分不同意见，一些研究认为半刚性基层材料是导致路面开裂的主要因素，建议采用柔性基层，另外一些学者认为沥青路面的早期开裂包含了基层和面层材料和外部环境因素影响等各种因素，从我国几十年的实践经验来看不能简单的摒弃半刚性基层材料，需要做好反射裂缝的防治。
2 半刚性基层沥青路面裂缝防治技术
2.1 增加沥青面层的厚度
通过增加沥青面层厚度能够有效组织基层反射裂缝向上发展的速度，国内外的相关研究表明将沥青面层的厚度增加至25厘米能够起到防止发射裂缝的作用。增加沥青面层的厚度，一方面可以减少基层材料的温度变化幅度，使得沥青面层所受到的拉应力降低，另外面层厚度的增加有效提高了路面结构的弯曲刚度，使得面层所受到的剪切应力显著减小。同时，提高面层的设计厚度也可以显著改善抗疲劳性能。但单纯通过增加面层厚度的方法来防止反射裂缝的发生也存在一些不足，一方面在一些道路改建工程中增加面层厚度会受到路面纵断面总体设计的限制，另一方面是提高面层厚度，会显著提高沥青路面成本，在高温季节沥青混合料容易发生车辙病害，所以该种方法在实际工程应用中存在着一些局限性。
2.2 在面层与基层之间铺设应力吸收层
目前在防止半刚性基层沥青路面反射裂缝方面较为成功的方式是设置应力吸收层来达到延缓或防止沥青面层产生反射裂缝的目的，同时可以有效的减小沥青面层的厚度，降低公路的造价。在实际工程中主要采用两种不同的应力吸收层设置方式，分别为改性沥青混合料应力吸收层和土工织物夹层。应力吸收层设计在基层和面层之间，应力吸收沥青混合料要具有较高的强度和模量，一般厚度控制在1-3cm作用，可以采用撒布形式进行施工，也可以采用拌合站拌合进行摊铺施工。有目前常用的应力吸收层沥青混合料有橡胶沥青混合料、SBS改性沥青混合料、高粘沥青混合料等。其具有较高的模量从而可以有效的阻止应力从基层裂缝位置处向沥青面层的传递，有效降低了反射裂缝的发展。同时应力吸收层也可以作为一层防水层来避免路表水向基层的渗入，减少沥青路面的水损坏。
2.3在面层与基层之间增加级配碎石层
该种方法是采用一定厚度的级配碎石作为上基层的材料，半刚性基层材料作为下基层，这种上柔下刚式的结构组合可以起到防止反射裂缝的目的能。由于级配碎石的空隙率大也可以起到排水的作用。但是国内将级配碎石作为基层和沥青面层中间层的结构设计较为少见。在国外已有较多的应用，也起到了较好的防止反射裂缝的效果。
3 水稳碎石基层施工质量检测技术
3.1 含水量
对半刚性基层材料含水量的检测不仅要做好无机结合料稳定类材料自身含水量的检测，同时要做好原材料的含水量检测，针对水稳碎石所采用的不同粒径集料的实际含水量来合理调整配合比设计过程中水的含量，一般在实际的施工过程中水泥的剂量要比设计级配中的最佳水泥剂量多0.5%。拌合过程中添加的水量要结合施工当天的天气和运距情况来综合确定最佳含水量大，以弥补混合料在延迟时间的水分损失。
3.2 灰剂量
灰剂量是关系水稳碎石基层材料的关键因素，所以在水稳碎石施工过程中要加大对拌和楼的观测频率，待生产稳定后，实验室要分半个小时对水稳碎石混合料的水泥剂量进行检测，分多次进行取样，由试验工作人员进行多次滴定检测，保证水稳碎石的生产质量。对水稳碎石的灰剂量检测主要是采用EDTA滴定检测试验，试验的关键是滴定过程中所使用的溶液配置情况能够满足试验的要求，尤其是 EDTA 二钠称取的准确程度，而且氯化铵溶液的放置时间也不能太长。所选用的集料、水、水泥都要有代表性。各种材料比例要确保准确无误。
3.3 级配验证
水稳碎石基层材料的结构形式也是影响其质量的关键因素，这就需要做好级配的检测，因为水稳碎石混合料拌合之后的级配组成对压实度、平整度和强度的关键技术指标有着直接的影响，所以必须对拌合站的成品水稳碎石基层材料进行筛分试验，对照设计级配成果来保证其级配范围能够控制在设计级配范围之内，重点要控制好19mm、4.75mm、0.075mm筛孔的通过率。
3.4 压实度
压实度是保证水稳碎石性能的重要指标，一般对压实度的检测方法一般是采用钻芯取样方法，在实验室进行试验，通过密度之比来评价压实度，这种检测压实度的方法过程较为繁琐，针对钻芯取样检验沥青混合料诸多弊端，可以采用雷达探底仪来检测基层材料的压实度，雷达探底仪能够在基层碾压完成之后就能对压实效果进行评价，从而方便及时掌握基层的实际的压实效果，在水泥稳定碎基层材料的压实过程中，现场压实度的控制可以通过室内试验确定的最大干密度的1.03倍进行控制。
3.5 承载板法测路基回弹弯沉
承载板法以载重不小于60kN的汽车作为加载设备，并且在后轴之后0.8米处加设一根反力支架，现场测试由千斤顶、球座和测力计组成。检测过程中首先通过千斤顶进行预加载，加载力的大小为0.05MPa，保持1分钟，保证承载板与路基能够紧密接触。之后采用逐级加载方式进行加压，在每次加载完成压力表读数稳定之后读取弯沉仪上百分表的读数，然后将卸载千斤顶，使得压力为0，待稳定后再次读取百分表上的读数，在进行几次逐级加载之后，如果回弹变形值超过1mm时就可以停止加载。待最后一次加载卸载循环结束后，取走千斤顶，重新读取百分表初读数，然后将汽车开出10m以外，读取终读数，两只百分表的初、终读数差之平均值即为总影响量a。
3.6 强度检测
水稳碎石基层材料的强度检测主要为无侧限抗压强度和劈裂强度。在我国目前的道路设计和施工规范中如果设计的半刚性基层混合料在其级配满足要求，同时原材料的压碎值、细集料的含泥量、灰剂量等各方面满足相应的要求之外，主要是以强度作为控制水稳碎石基层材料质条件。所以在水稳碎石基层施工的过程中要选取最优的级配组成设计和材料来进行无侧限抗压强度试验和劈裂试验，强度是否满足施工规范的要求是判定所施工的水稳碎石材料是否合格的决定性因素，所以在水稳碎石基层施工质量检测中强度试验要作为重中之重，要引起高度的重视。
4、结语
良好的基层施工质量是保证路面使用性能关键，特别是在半刚性基层沥青路面结构中，基层的开裂是导致路面产生反射裂缝的关键性因素，所以针对水稳碎石基层的施工质量要从各方面进行严格保证，采用科学合理的检测技术，来形成完备的质量保证体系。有针对性的采用反射裂缝防治措施。从实际应用情况来看，还需要不断总结积累经验，积极采用新工艺、新材料来防止反射裂缝的发生，延长道路的使用寿命。
