半刚性基层沥青路面施工质量控制

　　摘要：文章以实际高速公路工程为背景，阐述了半刚性基层的特点，分析了其施工过程中存在的质量问题，如级配设计与项目特点不匹配等，进而提出了具有针对性的改进措施，可供相关施工人员参考。

　　1　工程概况

　　G1816乌海至玛沁国家高速公路景泰至中川机场段公路是国家高速公路网乌海至玛沁高速的重要组成部分，也是甘肃省高速公路网的重要组成部分，设计速度80km/h，路基宽度25.5m，全线采用双向四车道高速公路标准建设。桥涵设计汽车荷载等级采用公路-I级，按特种交通等级设计，地处西北甘东黄土山地区，该地区气候干燥，光照充足，夏季炎热，冬季寒冷，昼夜温差大，干旱少雨，蒸发量大，风沙多。

　　2　半刚性基层的特性

　　半刚性基层具有稳定性好、强度高、承载能力高、工程造价低的特点，但其是无机结合料稳定材料通过摊铺、碾压施工成型，而无机结合料稳定材料抗温、抗湿变形能力较差，容易产生干缩裂缝、温缩裂缝，特别是西北地区大温差气候条件下更为显著，其裂缝反射到沥青面层上是路面产生开裂损坏，影响路面使用寿命。

　　3　半刚性基层施工质量问题原因分析

　　3.1　级配设计与项目特点不匹配

　　半刚性基层配合比结构设计是影响公路结构稳定性、整体性的关键因素，结合以往工程案例和国内实际情况，设置合理的级配可以为提高公路施工质量和延长公路使用寿命打好基础。具体到本工程，项目所在地区处于西北大温差干旱地区，常年多风，半刚性底基层级配采用C-B-1级配范围设计，基层级配采用C-B-3级配范围设计，C-B-1级配属于悬浮密实型结构设计，其特点是集料由大到小组成连续密集配的混合料结构，混合料中粗集料较少，细集料偏多，不能形成骨架支撑，同时混合料中含有较多的砂浆，因而其收缩性能表现较差，导致悬浮密实结构具有较高的干缩系数和干缩应变，在大温差干旱地区更容易产干缩、温缩裂缝。

　　3.2　水泥或水掺量不均匀

　　水泥剂量和水量的控制是当前水泥稳定材料生产过程中质量控制的盲点，特别是加水量。水泥掺量是影响半刚性基层施工质量的主要因素，应控制水泥掺量处于合理范围内。水泥掺量过高可能会导致路面出现裂缝，过低则造成路面结构强度不足，无法满足公路上层结构的荷载要求。经工程案例和试验验证表明，半刚性基层材料在拌合和碾压过程中增加1%的含水，干缩系数是增加1%水泥的5~6倍，水量的控制更为关键。具体到本工程，水泥剂量和水量均采用流量控制，受人为操作和其他因素影响，可能使得水泥和水掺量不均匀。在正式施工前，除通过试验确定的水泥剂量和水量必须在合理范围内外，还应考虑如何提升水泥剂量和水量计量精度。

　　3.3　材料离析

　　基层材料离析是造成半刚性基层施工质量问题的关键性因素，混合料离析会使半刚性基层的粗、细集料不能均匀密实地按级配设计组合形成整体性良好、结构性能稳定的功能层，是造成半刚性基层沥青路面早期破坏的主因之一。基层材料离析主要发生在拌合生产、运输以及摊铺环节。

　　3.4　细集料级配及品质控制不严

　　原材料质量合格是施工质量控制的先决条件，在原材料的控制方面，更多关注的是粗集料压碎值、针片状等指标，忽视了细集料级配及品质控制。细集料主要控制0.075mm以下的颗粒含量，因为其含量过高会影响混合料的收缩性能，容易开裂。高等级道路要求控制细集料中＜0.075mm的颗粒含量≤15%，主要是为了控制混合料中＜0.075mm颗粒含量≤5%，从而使混合料的级配更合理、收缩性能更好，预防半刚性基层裂缝的产生。

　　4　改进措施

　　4.1　配合比设计优化

　　以具体在工程实践中的应用为基础，提出合理建议，将半刚性底基层C-B-1的级配设计调整为C-B-3级配范围设计，C-B-3级配范围设计为骨架密实型结构，其具有较多的粗集料形成空间骨架，又有足够的细集料可填满骨架的空隙，这种结构的混合料具有较小的集料表观面积、较少的细集料含量、较高的强度和模量，可降低水泥和水的用量，使混合料具有较低的干缩系数和干缩应变，为减少这种路面结构的反射裂缝创造有利条件。具体到本工程，在西北大温差干旱气候地区，通过半刚性底基层级配设计的调整，半刚性底基层温缩裂缝情况得到极大改善，目前公路运营情况良好，表面未见裂缝。

　　4.2　工艺创新促质量

　　半刚性基层有合适的配合比设计、合格的材料后，如何稳定、均匀地生产、运输、铺筑是施工质量控制的重要环节。具体到本公路，在项目生产管理过程中积极选择和运用“四新”技术、进行微创新，在控制基层材料均匀性、稳定性方面取得了一些成效。

　　（1）水稳拌合采用带自动打印功能的智能生产系统。水稳拌合站采用电脑智能控制生产系统，实时动态监控基层混合料中水、各档集料、水泥的掺量，各材料的控制通过各自的电子称量传感装置传递到控制终端，控制终端每分钟采集一次数据，连续动态监控水稳生产质量，超出级配设计范围情况系统会报警提示，保证半刚性混合料按设计级配稳定生产。

　　（2）增加水泥过渡仓提升水泥计量精度。传统水稳拌合站水泥的添加方式是水泥从罐中通过螺旋直接添加到拌缸中，水泥通过水泥罐的第一级螺旋将水泥输送到有称量装置的第二级螺旋，再输送到拌合缸中。由于第二级螺旋具有称量感应装置，外力的扰动、冲击对称量结果影响较大，导致水泥的计量精度不稳定，对半刚性基层混合料的水泥剂量影响较大。本项目在两级螺旋中间增加了一个5t水泥过渡仓来提升水泥计量精度，水泥经过过渡仓后再通过称量装置的二级螺旋添加到拌缸中，过渡仓中的水泥自然流动到第二级螺旋，消除了第一级螺旋输送水泥时给第二级螺旋冲击影响，同时水泥过渡仓也具有称量装置，可以双称量系统实时控制，提升了水泥计量精度，并通过试验得到了验证，提升了半刚性基层材料的拌合稳定性和均匀性。

　　（3）振动双拌缸提升混合料均匀品质。传统水稳双拌缸实质上是增加拌缸的长度，延长拌合时间，使混合料达到宏观上的均匀性，但仔细观察这种拌和料时发现有些骨料表面干燥，还有一些干的小水泥团。在显微镜下会发现水泥颗粒并没有均匀分散在水中，有10~30%的水泥颗粒零散聚在一起，形成微小的水泥团，减少了水泥的水化作用面积，这种团聚现象阻碍了水稳混合料工作性能和耐久性能的提高。本项目采用的“振动双拌缸技术”打破了混合料宏观均匀性的观念，进入了微观均匀性。振动搅拌就是通过混合料各物料间的相互碰撞、对流和扩散，促使物料颗粒特别是水泥颗粒弥散分布，把团聚的水泥颗粒分开，使其尽可能接近均匀分布的理想状态，达到混合料宏观及微观结构上的匀质。振动拌合除了使混合料达到微观上的匀质外，还在提升混合料的和易性、提高强度和降低水泥用量、减少裂缝、缩短拌合时间、提高施工效率等方面有很好的效果。其与传统拌合的区别详见下表：

　　（4）采用大宽度防离析摊铺机一次摊铺成型。传统水稳摊铺采用双机呈梯队摊铺，这种工艺受两台摊铺机性能、人员配合、摊铺速度、夯实功率等因素影响，可能导致半刚性水稳基层的整体性、均匀性及整体受力性能不稳定的问题。针对此种情况，决定采用大宽度防离析摊铺机半幅一次摊铺成型。具体而言，底基层和基层宽度分别是13.8m和13m，采用中大DT1800型多功能摊铺机，其在大宽度、大厚度、高平整度、高密实度以及改善离析等方面具有优点，规避了传统摊铺机整体性不好、平整度控制难、并机联铺搭接缝离析、结构受力整体性不好的问题，提升了施工效率。

　　4.3　原材料质量管控前移至宕口

　　集料加工及其质量控制是目前路面施工质量管理中的薄弱环节，传统的原材料质量管控只是被动开展进场检测，试验检测按规范批次抽检，不排除有不合格材料被用于工程的可能，这就要求集料质量的稳定性要好。鉴于此，项目决定从源头控制。质量管控行为的前移并不止是检测行为的前移，而是从加工工艺、破碎设备组合入手，彻底解决集料质量不稳定的问题。具体根据宕口母岩特性，主要选择不同的二级、三级破碎设备组合来产出高效、质量合格的集料。集料控制除了粒型、粒径、级配的控制要求外，针对集料的洁净度特别是细集料0.075mm以下含量的控制，通过在生产线第一级破碎（鄂破）后增加一套振动筛将母岩的杂土、杂石等去除，达到初步洁净母岩的目的，同时在细集料（0~3mm）生产线末端增加选粉机，让其通过选粉机后再产出，保证细集料0.075mm以下含量合适。通过这种质量管控行为的前移使集料质量稳定性得到较大提升。

　　5　结语

　　加强半刚性基层沥青路面施工质量控制，提升半刚性基层的稳定性、均匀性能，是适应国家发展特重载交通的耐久性半刚性基层路面研究和探索的方向。实践证明，文中所述的改进措施对于半刚性基层沥青路面施工过程中在半刚性基层稳定性和均匀性的质量控制方面有较好的改善作用。

　　作者简介：谈宇鹏（1987-），男，湖北鄂州人，中交第二航务工程局有限公司第六工程分公司，研究方向：路桥建设。

　　参考文献

　　[1]胡益波，吴志刚.半刚性基层沥青路面施工质量控制[J].交通世界，2020（28）：63-64.

　　[2]王海涛，邓小军，刘肖群，等.半刚性基层沥青路面施工质量控制措施[J].低温建筑技术，2010（10）：125-126

　　（责任编辑：周羿廷）.