高等級公路水穩(wěn)碎石質量控制與檢測(姚愛玲)

高等級公路水泥穩(wěn)定碎石基層

與路面結構層間施工質量控制姚愛玲博士教安大學公路學院2主要內容1對基層結構的要求2半剛性基層瀝青路面的發(fā)展與變化3水泥穩(wěn)定碎石基層配合比設計4基層工地試驗室主要檢測儀器配備5每作業(yè)面人員配備表6水泥穩(wěn)定碎石基層施工質量的控制7透層、粘層與封層8

路面各結構層間粘結

1對基層結構的主要技術要求1.1足夠的強度和剛度（1）強度：必須能夠承受車輪荷載的反復作用；在重載交通中比一般交通中要求要更高。強度包括兩個方面：

石料本身的硬度或強度：集料的壓碎值或巖石的抗壓強度

材料整體（混合料）的強度：抗壓強度、承載比CBR、抗剪強度、抗彎拉或劈裂強度。

（2）剛度：基層材料的剛度(回彈模量)必須與面層的剛度相配，以避免面層由于過大的拉應力或拉應變而過早開裂破壞。

3進入路面結構層中的水能使含土量較多、塑性指數(shù)較大的土基層和底基層材料含水量增加，強度大大降低，從而導致路面過早破壞。在冰凍地區(qū)，這種水造成的危害更大。調查表明，水份從瀝青面層蒸發(fā)出來比投進去要困難得多。而通過面層下滲到基層頂面的水，滯留在那里，在高速行車作用下產生高壓水，對基層頂面產生沖刷，產生唧泥。

就各種基層材料的水穩(wěn)定性而言，水泥穩(wěn)定粒料的最好，二灰穩(wěn)定粒料次之，細土含量多且塑性指數(shù)較大的級配碎石和級配礫石的水穩(wěn)性最差。。1.2有足夠的水穩(wěn)定性和冰凍穩(wěn)定性4影響因素有：①進入路面結構的水；②材料的配合比，主要與小于0.075mm顆粒的數(shù)量51.3有足夠的抗沖刷能力

（1）干縮

在半剛性基層施工碾壓結束，如果不及時養(yǎng)生或者養(yǎng)生結束后，未及時鋪筑封層或者瀝青面層，是要暴曬2-3天就可能出現(xiàn)干縮裂縫。如果瀝青面層較薄而又處于較干旱地區(qū)，即使在鋪筑瀝青面層時并未開裂，在路面使用過程中基層混合料的含水量仍能明顯減少并產生干縮裂縫。另一方面，在潮濕多雨地區(qū)，較厚瀝青面層下的半剛性基層混合料在能保護其含水量接近施工時的含水量時，一般不會干縮，但是如果施工時含水量偏大，即使已鋪上一層或兩層瀝青面層，在旱季或冬季基層也能產生干縮裂縫。（2）溫縮半剛性基層內部的溫度變化和溫差會產生溫度應力。

1.4收縮性小61.5有足夠的平整度1.6層間結合良好

基層表面應該結構均勻，無松散顆粒?；鶎由系木植克缮⑼ǔＪ菫r青面層碎裂破壞的禍根。在噴灑透層油和下封層油前，應該將表面的浮土及粒料顆粒表面的薄層松散料掃除。7“七五”(1986～1990)國家科技攻關項目“半剛性基層重交通道路瀝青路面及抗滑表層成套技術”?！鞍宋濉?1991~1995)國家科技攻關項目“半剛性基層瀝青路面典型結構的研究”，半剛性基層瀝青路面成為我國高等級公路的主要路面結構形式，“強基薄面”的設計理念初步形成。在此基礎上修訂的《公路瀝青路面設計規(guī)范》JTJ014-97基本成為半剛性基層瀝青路面設計規(guī)范，95%的高等級公路瀝青路面都采用了半剛性基層結構。2半剛性基層瀝青路面8江蘇省高速公路路面瀝青層厚度在20~30cm之間山東省高速公路路面瀝青層厚度在24~33cm之間河北省高速公路路面瀝青層厚度在18~25cm之間吉林省高速公路路面瀝青層厚度在15~18cm之間江西省高速公路路面瀝青層厚度在15~18cm之間廣東省高速公路路面瀝青層厚度在18~33cm之間河南省高速公路路面瀝青層厚度在20~24cm之間陜西省高速公路路面瀝青層厚度要求大于22cm。

半剛性基層瀝青面層厚度的變化半剛性基層瀝青路面的突出優(yōu)點：半剛性基層剛度大，瀝青面層層底的彎拉應力值通常小于0.17MPa，從而具有較強的抵抗行車疲勞破壞能力，甚至可認為瀝青面層不會產生行車疲勞破壞。具有較高的強度和承載能力。近年來國內多數(shù)高速公路路面結構在使用期內的代表彎沉均在20（0.01mm）以內。后期強度高，且隨齡期不斷增長。瀝青層底應力（MPa）瀝青層內最大剪應力（MPa）基層模量基層模量2

半剛性基層瀝青路面10半剛性基層的優(yōu)點：基層模量E

較高基層模量E較低荷載擴散角α較大荷載擴散角β

較小土基承受的應力水平低土基承受的應力水平高αβ2半剛性基層瀝青路面11使用經驗證明，半剛性基層瀝青路面結構在不同條件下的適用性并沒有得到充分考察與檢驗，早期破壞比較嚴重。2001年以前，瀝青路面“水損壞”現(xiàn)象較為普遍；2001年以后，路面“車轍”較為突出，不僅南方地區(qū)，北方地區(qū)的高速公路也出現(xiàn)了大量車轍病害。2

半剛性基層瀝青路面122.2半剛性基層瀝青路面的主要破壞形式不透水性強度剛度降低、整塊斷裂或疲勞破壞溫度敏感性熱脹冷縮。溫縮裂縫13材料特性（內因）：半剛性基層收縮性大、表面易積水且與瀝青面層的接觸條件差等缺陷使瀝青路面易出現(xiàn)裂縫、水損壞病害；半剛性基層剛度大，使面層的剪應力急劇增加，超過面層的強度極限而發(fā)生剪切裂縫或剪切變形，是路面易出現(xiàn)車轍、擁包及TOP-DOWN等病害的重要原因；半剛性基層剛度大，與瀝青面層屬于“硬聯(lián)結”，相互嵌入不足，粘結性不好，存在層間粘結的薄弱環(huán)節(jié)，有層間滑移隱患；半剛性基層的固有缺陷易受交通荷載、氣候因素的影響更為惡化而導致路面的早期破壞。2.4半剛性基層破壞原因分析14施工原因（外因）集料級配范圍太大集料規(guī)格要求不嚴3.拌和機的料斗太少料堆無隔墻，互相交錯料斗間隔板太低，料斗中料互有交錯場地不硬化處理7.拌和時間不夠8.壓實度偏低15路面內部結構排水得到重視。開始研究和應用瀝青路面排水基層ATPB等，新規(guī)范也對有關內容作了技術規(guī)定。針對半剛性基層瀝青路面，提出了針對性技術措施，以降低瀝青路面早期病害發(fā)生率。對半剛性基層材料采用骨架密實結構，增加粗集料含量、減少粉塵含量，提高抗沖刷性和抗裂性；將基層、瀝青面層安排在一年內施工，避免層間污染；加強瀝青層間、瀝青層與基層之間的接觸，做好粘層、透層和封層等；做好瀝青路面整體包括邊溝、攔水帶、路面結構層中央分隔帶等部位的防排水設計。采取措施16多種形式的瀝青路面結構半剛性基層瀝青路面柔性基層瀝青路面剛性基層瀝青路面組合式基層瀝青路面全厚式瀝青路面17長安大學基層形式多樣化：柔性基層瀝青路面、組合式瀝青路面、全厚式瀝青路面和半剛性基層瀝青路面。組合式基層得到越來越多的應用：在半剛性基層之上，再加鋪一層柔性材料，如瀝青穩(wěn)定碎石、級配碎石等。瀝青面層級配碎石半剛性基層瀝青面層半剛性基層級配碎石瀝青面層多孔混凝土﹑貧混凝土半剛性基層（級配碎石）瀝青面層瀝青穩(wěn)定（排水）基層半剛性基層（級配碎石）瀝青面層半剛性基層基層形式多樣化瀝青面層多樣化基層多種形式的瀝青路面結構18（1）水泥（2）集料起穩(wěn)定作用的材料被穩(wěn)定的材料3水泥穩(wěn)定碎石配合比組成設計3.1對原材料的要求19粗集料（>4.75mm）細集料（0.075－4.75mm）：

共同構成主體混合料的主體結構，粗細集料比例的不同形成懸浮、骨架密實或骨架架構；填料：（<0.075mm）： 填充作用，使空隙率適中；

0.075mm以下顆粒含量過多的不足？？集料的劃分2021集料壓碎值級配針片狀顆粒含量密度對于骨架密實型

對原材料要求碎石的最大粒徑為31.5mm，宜按粒徑19-31.5、19-9.5、9.5-4.75mm和0-4.75mm四種規(guī)格備料。細集料和填料碎石小于0.6mm的顆粒要求液限小于28%，塑性指數(shù)小于9.粗集料22水泥

普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥和火山灰質硅酸鹽水泥都可用于穩(wěn)定土，但應選用初凝時間4h以上和終凝時間應在6h以上的水泥。不得使用快硬水泥、早強水泥以及已受潮變質的水泥。宜采用強度等級為32.5或42.5的水泥。夏季高溫作業(yè)時入罐溫度不得高于50℃

對原材料要求

根據(jù)強度標準，通過試驗選取合適的集料或土及其它原材料，確定必需的或最佳的結合料劑量，混合料的最佳含水量和最大干密度。3.2水泥穩(wěn)定碎石配合比設計23設計規(guī)范規(guī)定（JTGD50－2006）一般規(guī)定6.1.2高速公路、一級公路的基層或上基層宜選用骨架密實型混合料。二級及二級以下公路的基層可采用懸浮密實型混合料6.1.5……….混合料試件成型宜采用振動成型方法，缺乏試驗條件…可采用靜壓法成型方法篩孔施工技術規(guī)范范圍設計規(guī)范懸浮密實型設計規(guī)范骨架密實型31.510010010010010010026.590100

1972899010068869.54767608038584.752949294922322.361735153216280.68226208150.08070503礦料組成設計礦料組成設計配制試樣最佳含水量計算干密度制備試件強度試驗確定劑量水泥劑量的確定

選合結合料劑量，即滿足：水泥劑量的確定27（1）礦料組成設計時，關鍵要控制好9.5mm、4.75mm、0.075mm的通過量。（2）為減少基層裂縫，必須做到三個限制： 在滿足強度的基礎上，限制水泥用量； 在減少含泥量的同時，限制細集料、粉料用量； 根據(jù)施工氣候條件限制含水量。（3）在規(guī)定的水泥劑量范圍內，強度如達不到設計要求，應采取調整級配和更換料源等措施，不得單純采用提高水泥劑量的方式。****配合比設計應注意的問題****28追求高強度的誤區(qū)****配合比設計應注意的問題****1，兩個“擔憂”：1）對竣工驗收彎沉值的檢查引起了對強度的擔憂；2）對施工檢測“取出完整芯樣”的擔憂；2，一些應對“措施”： 1）增加結合料（水泥）劑量；

2）材料結構走向懸浮密實式；應該向集料要強度，向集料級配要強度，少向水泥要強度！29承載力要求1.強度不小于3.0MPa2.控制水泥劑量不大于5.0％3.依靠集料形成骨架提供強度；4.控制細料和粉料含量抗裂要求降低水泥劑量，降低水化反應影響；同時降低了剛度過大造成的收縮裂縫；3.降低細料和粉料含量，降低基層的失水率4.含水量不能過大抗沖刷要求細料4.75mm通過率:20－35％粉料0.075mm通過率:0－5％配合比設計控制要求30設計劑量施工劑量擊實法振動成型法試件成型方法32最大干密度無側限抗壓強度靜壓法振動成型法Rdmax振動=1.02~1.03Rdmax擊實

Woc振動=Woc擊實-0.3~0.5%33根據(jù)已確認劑量做水泥延遲時間對混合料強度的影響試驗，并通過試驗確定應控制的延遲時間。工地實際采用的水泥劑量應控制在室內試驗確定的劑量0～+0.5％。每天拌合前，必須實測原材料天然含水量，及時調整拌合用水量。碾壓時的混合料含水量宜接近于最佳含水量，最大不超過最佳含水量+0.5%。配合比其他相關問題34354基層工地試驗室主要檢測儀器配備（1）檢測室儀器設備名稱數(shù)量儀器規(guī)格測量范圍分度值準確度集料室電子天平2臺0標準篩1套///三或四片葉輪攪拌器1臺轉速可調最高達600±60r/min,直徑75±,定時精度1s烘箱2臺0游標卡尺1臺0//壓碎值試驗儀1臺///臺稱1臺//浸水天平1臺0水泥室比表面積儀1臺/水泥凈漿攪拌機1臺/標準法維卡儀1臺/雷氏夾膨脹測定儀1臺標尺最小刻度為膠砂攪拌機1臺/振實臺1臺/水泥抗折抗壓試驗機1臺/4基層工地試驗室主要檢測儀器配備（2）36無機結合料室重型擊實儀1臺///壓力機或路強儀1臺最大荷載不大于200kN反力框架1臺400kN以上脫模器1臺/測鈣儀或滴定設備1套///振動壓實成型機1臺養(yǎng)生室養(yǎng)護室控制器1臺

現(xiàn)場檢測室取芯機1臺功率不小于4Kw灌砂儀2套灌砂筒直徑≥15cm電子臺稱20/直尺平整度儀1臺全站儀1臺自動安平水準儀1臺5每作業(yè)面人員配備表37人員類別人數(shù)職責或作業(yè)要求備

注現(xiàn)場施工總負責1全面組織管理指揮作業(yè)面施工現(xiàn)場技術負責1在總工領導下具體負責現(xiàn)場施工技術，及時處理各種技術、質量問題質檢工程師2在總工領導下，負責現(xiàn)場質量自檢、試驗檢測及申報各種質量自檢資料測量工程師2現(xiàn)場施工放樣、掛線等，進行幾何尺寸自檢并申報相關資料專業(yè)測量工程師機械工程師2現(xiàn)場機械調度調試；拌和樓標定調試試驗人員4前場壓實度、鉆芯等試驗檢測,后場各項指標測定等施工單位前場2名，監(jiān)理1名；施工單位后場2名，拌和樓監(jiān)理1名輔助人員15前場下承層平整度缺陷處理、清掃，交通管制2名；攤鋪機輔助人員6名，試驗檢測2名，測量2名；后場試驗檢測3名；

6水泥穩(wěn)定碎石基層施工質量的控制

原材料質量的控制試驗混合料質量控制試驗施工各工序注意問題施工質量檢驗386.1原材料的檢驗項目和頻度材料名稱試驗項目目的頻度儀器和試驗方法集料含水量確定天然含水量使用前測2個樣品烘干法、酒精燃燒法、含水量快速測定儀顆粒分析確定級配是否符合要求，確定材料配合比使用前測2個樣品，使用過程中每測2個樣品篩分法視密度評定粒料質量使用前測2個樣品，碎石種類變化重做2個樣品網(wǎng)籃法或容積1000ml以上的比重瓶法壓碎值評定石料的抗壓碎能力是否符合要求使用前測2個樣品，碎石種類變化重做2個樣品集料壓碎值試驗水泥標號凝結時間安定性確定水泥的質量是否適宜應用做材料組成設計時測1個樣品，料源或標號變化時重測水泥膠砂強度檢驗方法，水泥凝結時間檢驗方法396.2混合料檢驗項目40（1）水泥穩(wěn)定碎石的下承層表面應平整、堅實，具有規(guī)定的路拱，下承層的平整度和壓實度應符合規(guī)定。（2）新完成的底基層或土基，必須按規(guī)定進行驗收。凡驗收不合格的路段，必須采取措施，使其達到標準后，方可鋪筑水泥穩(wěn)定碎石層（3）應逐個斷面檢查下承層標高。（4）下層水泥穩(wěn)定碎石鋪筑7d鉆芯取樣，能取出完整芯樣（芯樣直徑為150mm）時，即可進行上層水泥穩(wěn)定碎石的施工。6.3施工各工序注意問題

41下承層的檢測與修整水泥穩(wěn)定碎石的施工——混合料拌和

42(1)在正式拌制混合料之前，必須先調試所用的設備(2)每天開始攪拌前，應檢查集料的含水量正式生產后，按規(guī)定頻率檢查混合料情況，檢查配合比是否符合設計的配合比。高溫作業(yè)時，早晚與中午的含水量要有區(qū)別，要按溫度變化及時調整。(4)拌和機出料不允許采取自由跌落式的落地成堆、裝載機裝料運輸?shù)霓k法。必須配備帶活門漏斗的料倉，由漏斗出料直接裝車運輸。(5)混合料裝車時車輛應前后移動，分三次裝料，避免離析。兩層水穩(wěn)間應用專用噴灑設備噴灑水泥凈漿，按水泥質量計，宜不少于（0.8～1.2）kg/m2，灑布長度以不大于攤鋪機前30m～40m為宜

水泥穩(wěn)定碎石的施工——混合料攤鋪

兩采用雙機聯(lián)合攤鋪作業(yè)時，前后相距5～8m，前臺攤鋪機采用路側鋼絲和設置在路中的導梁控制路面高程水泥穩(wěn)定碎石的施工——混合料攤鋪

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水泥穩(wěn)定碎石的施工——混合料攤鋪

(1)

攤鋪前應將下承層適當灑水濕潤，然后灑水泥。水泥用量1袋/200m2。(2)調整好傳感器臂與導向控制線的關系；嚴格控制基層厚度和高程，保證路拱橫坡度滿足設計要求。(3)混合料攤鋪采用兩臺攤鋪機梯隊立模作業(yè)，一前一后保證速度、振動頻率等應一致，攤鋪接縫平整。(4)攤鋪機以勻速和不停歇，攤鋪速度宜在1.5～2m/min左右。(5)攤鋪機振動頻率不得低于4.0級。(6)螺旋分料器必須勻速不間歇的旋轉送料，且全部埋入混合料中。(7)加設塑料擋板或廢舊傳輸帶等措施降低布料器前擋板的離地高度。(8)攤鋪機后面應設專人消除離析現(xiàn)象，應該鏟除局部粗集料“窩”，并用新拌混合料填補46建議碾壓方式：初壓：采用26T以上膠輪壓路機（或振動壓路機靜壓），并緊跟每臺攤鋪機后面，碾壓速度應為1.5~1.7km/h，初壓遍數(shù)為2~3遍，壓實度宜達到90%以上。復壓：應采用20t以上的振動壓路機，碾壓速度應為1.8~2.2km/h，碾壓遍數(shù)不低于7遍。建議振碾組合方式：弱振1或2遍~強振2遍~弱振1或2遍~強振2遍~弱振1或遍。終壓：采用鋼輪壓路機，碾壓至無明顯輪跡為止。水泥穩(wěn)定碎石的施工——碾壓47初壓、復壓和終壓作業(yè)應密切銜接配合、一氣呵成。碾壓宜在水泥初凝前完成，達到要求的壓實度，基層表面應無明顯輪跡。水泥穩(wěn)定碎石的施工——碾壓水泥穩(wěn)定碎石的施工——碾壓養(yǎng)生與交通管制

49碾壓完成以后應立即進行質量檢查，并開始養(yǎng)生。塑料薄膜透水無紡土工布草袋灑水透層油養(yǎng)生期間，應采取硬隔離措施封閉交通，嚴禁一切車輛通行養(yǎng)生與交通管制

養(yǎng)生齡期水泥：粉煤灰：碎石施工質量檢驗52實行壓實度檢查和鉆芯取樣核查雙控。壓實度檢測應達到規(guī)范要求；鉆芯取樣核查每幅每200m進行一次。7d必須取出直徑150mm的完整芯樣。

在寒冷地區(qū)，時間可以延長·（1）基層上宜設置透層瀝青，透層瀝青應具有良好的滲透性能，如透層瀝青不能滲入基層表面時，也可不噴灑透層瀝青（2）在半剛性基層上應設下封層。下封層可采用改性乳化瀝青或普通乳化瀝青單層表面處治結構（3）瀝青層之間應設黏層，可用改性乳化瀝青或熱瀝青（4）新、舊瀝青層之間，瀝青層與舊水泥混凝土之間應設應力吸收層，在半剛性基層上設置應力吸收層可以減少收縮裂縫和反射裂縫

7、透層、黏層、下封層1、一般規(guī)定原材料要求原材料要求施工工藝—基層清掃水穩(wěn)表面清掃（一掃二吹三清洗）施工工藝—灑布瀝青和碎石1）透層瀝青用量為（0.6～0.8）kg/m2，噴灑后通過鉆孔或挖掘檢查透層瀝青滲透入基層的深度，以不小于5mm為宜2）黏層瀝青用量折算成純?yōu)r青為（0.2~0.3）kg/m2

施工工藝—灑布瀝青和碎石3）下封層瀝青用量按純?yōu)r青計為（0.9~1.1）kg/m2，碎石撒布量按（5～6）m3/1000m2計4）應力吸收層SBS改性瀝青用量為（1.5～2.0）kg/m2，橡膠瀝青用量為（2.0～2.6）kg/m2，碎石撒布量以灑布瀝青面積的70%～80％為宜施工工藝—碾壓對下封層和應力吸收層施工集料撒布后即用輪胎壓路機均勻碾壓3遍，每次碾壓重疊1/3輪寬，碾壓順序由低到高依次碾壓施工工藝—注意事項瀝青灑布溫度應控制在135165℃，橡膠瀝青灑布溫度控制在177±5℃，灑布應均勻、不流淌，保證灑布連續(xù)性施工工藝—注意事項凡結構物與瀝青層接觸部位必須均勻涂刷粘層油。同時還應注意保護橋頭、涵頂及路面兩側的結構物不受污染3、施工工藝—注意事項對接縫處和局部路段瀝青和碎石過多或過少的應采取人工補撒或人工掃勻4、質量管理8路面各層間粘結1.土基與底基層：土基頂面碾壓后仍有一定水分前，用表面有方形凸塊的羊腳碾碾壓，使頂面產生一個個凹坑。在鋪筑底基層前，在土基頂面稍灑水，再攤鋪底基層料，壓實；2.穩(wěn)定細粒土底基層層間：下層碾壓結前，同前用羊腳碾使表面有一個個凹坑，在鋪筑上層前表面先灑少量水，再攤鋪混后料，壓實完成前同樣用羊腳碾將表面壓出一個個凹坑；

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3.

底基層與基層間：鋪基層前，在下層頂面先灑少量水，或水泥漿再鋪水泥穩(wěn)定碎石材料；

4.

基層與下面層間：（1）此兩層間用A-50~AH-90或粘層油。(2)均勻撒布封層碎石滿鋪一層的55%~60%，穩(wěn)壓一遍，

(3)鋪下面層并壓實到Va≯7%

8路面各層間粘結705.中面層與下