高等级公路水稳碎石质量控制与检测(姚爱玲)

高等级公路水泥稳定碎石基层

与路面结构层间施工质量控制姚爱玲博士教安大学公路学院2主要内容1对基层结构的要求2半刚性基层沥青路面的发展与变化3水泥稳定碎石基层配合比设计4基层工地试验室主要检测仪器配备5每作业面人员配备表6水泥稳定碎石基层施工质量的控制7透层、粘层与封层8

路面各结构层间粘结

1对基层结构的主要技术要求1.1足够的强度和刚度（1）强度：必须能够承受车轮荷载的反复作用；在重载交通中比一般交通中要求要更高。强度包括两个方面：

石料本身的硬度或强度：集料的压碎值或岩石的抗压强度

材料整体（混合料）的强度：抗压强度、承载比CBR、抗剪强度、抗弯拉或劈裂强度。

（2）刚度：基层材料的刚度(回弹模量)必须与面层的刚度相配，以避免面层由于过大的拉应力或拉应变而过早开裂破坏。

3进入路面结构层中的水能使含土量较多、塑性指数较大的土基层和底基层材料含水量增加，强度大大降低，从而导致路面过早破坏。在冰冻地区，这种水造成的危害更大。调查表明，水份从沥青面层蒸发出来比投进去要困难得多。而通过面层下渗到基层顶面的水，滞留在那里，在高速行车作用下产生高压水，对基层顶面产生冲刷，产生唧泥。

就各种基层材料的水稳定性而言，水泥稳定粒料的最好，二灰稳定粒料次之，细土含量多且塑性指数较大的级配碎石和级配砾石的水稳性最差。。1.2有足够的水稳定性和冰冻稳定性4影响因素有：①进入路面结构的水；②材料的配合比，主要与小于0.075mm颗粒的数量51.3有足够的抗冲刷能力

（1）干缩

在半刚性基层施工碾压结束，如果不及时养生或者养生结束后，未及时铺筑封层或者沥青面层，是要暴晒2-3天就可能出现干缩裂缝。如果沥青面层较薄而又处于较干旱地区，即使在铺筑沥青面层时并未开裂，在路面使用过程中基层混合料的含水量仍能明显减少并产生干缩裂缝。另一方面，在潮湿多雨地区，较厚沥青面层下的半刚性基层混合料在能保护其含水量接近施工时的含水量时，一般不会干缩，但是如果施工时含水量偏大，即使已铺上一层或两层沥青面层，在旱季或冬季基层也能产生干缩裂缝。（2）温缩半刚性基层内部的温度变化和温差会产生温度应力。

1.4收缩性小61.5有足够的平整度1.6层间结合良好

基层表面应该结构均匀，无松散颗粒。基层上的局部松散通常是沥青面层碎裂破坏的祸根。在喷洒透层油和下封层油前，应该将表面的浮土及粒料颗粒表面的薄层松散料扫除。7“七五”(1986～1990)国家科技攻关项目“半刚性基层重交通道路沥青路面及抗滑表层成套技术”。“八五”(1991~1995)国家科技攻关项目“半刚性基层沥青路面典型结构的研究”，半刚性基层沥青路面成为我国高等级公路的主要路面结构形式，“强基薄面”的设计理念初步形成。在此基础上修订的《公路沥青路面设计规范》JTJ014-97基本成为半刚性基层沥青路面设计规范，95%的高等级公路沥青路面都采用了半刚性基层结构。2半刚性基层沥青路面8江苏省高速公路路面沥青层厚度在20~30cm之间山东省高速公路路面沥青层厚度在24~33cm之间河北省高速公路路面沥青层厚度在18~25cm之间吉林省高速公路路面沥青层厚度在15~18cm之间江西省高速公路路面沥青层厚度在15~18cm之间广东省高速公路路面沥青层厚度在18~33cm之间河南省高速公路路面沥青层厚度在20~24cm之间陕西省高速公路路面沥青层厚度要求大于22cm。

半刚性基层沥青面层厚度的变化半刚性基层沥青路面的突出优点：半刚性基层刚度大，沥青面层层底的弯拉应力值通常小于0.17MPa，从而具有较强的抵抗行车疲劳破坏能力，甚至可认为沥青面层不会产生行车疲劳破坏。具有较高的强度和承载能力。近年来国内多数高速公路路面结构在使用期内的代表弯沉均在20（0.01mm）以内。后期强度高，且随龄期不断增长。沥青层底应力（MPa）沥青层内最大剪应力（MPa）基层模量基层模量2

半刚性基层沥青路面10半刚性基层的优点：基层模量E

较高基层模量E较低荷载扩散角α较大荷载扩散角β

较小土基承受的应力水平低土基承受的应力水平高αβ2半刚性基层沥青路面11使用经验证明，半刚性基层沥青路面结构在不同条件下的适用性并没有得到充分考察与检验，早期破坏比较严重。2001年以前，沥青路面“水损坏”现象较为普遍；2001年以后，路面“车辙”较为突出，不仅南方地区，北方地区的高速公路也出现了大量车辙病害。2

半刚性基层沥青路面122.2半刚性基层沥青路面的主要破坏形式不透水性强度刚度降低、整块断裂或疲劳破坏温度敏感性热胀冷缩。温缩裂缝13材料特性（内因）：半刚性基层收缩性大、表面易积水且与沥青面层的接触条件差等缺陷使沥青路面易出现裂缝、水损坏病害；半刚性基层刚度大，使面层的剪应力急剧增加，超过面层的强度极限而发生剪切裂缝或剪切变形，是路面易出现车辙、拥包及TOP-DOWN等病害的重要原因；半刚性基层刚度大，与沥青面层属于“硬联结”，相互嵌入不足，粘结性不好，存在层间粘结的薄弱环节，有层间滑移隐患；半刚性基层的固有缺陷易受交通荷载、气候因素的影响更为恶化而导致路面的早期破坏。2.4半刚性基层破坏原因分析14施工原因（外因）集料级配范围太大集料规格要求不严3.拌和机的料斗太少料堆无隔墙，互相交错料斗间隔板太低，料斗中料互有交错场地不硬化处理7.拌和时间不够8.压实度偏低15路面内部结构排水得到重视。开始研究和应用沥青路面排水基层ATPB等，新规范也对有关内容作了技术规定。针对半刚性基层沥青路面，提出了针对性技术措施，以降低沥青路面早期病害发生率。对半刚性基层材料采用骨架密实结构，增加粗集料含量、减少粉尘含量，提高抗冲刷性和抗裂性；将基层、沥青面层安排在一年内施工，避免层间污染；加强沥青层间、沥青层与基层之间的接触，做好粘层、透层和封层等；做好沥青路面整体包括边沟、拦水带、路面结构层中央分隔带等部位的防排水设计。采取措施16多种形式的沥青路面结构半刚性基层沥青路面柔性基层沥青路面刚性基层沥青路面组合式基层沥青路面全厚式沥青路面17长安大学基层形式多样化：柔性基层沥青路面、组合式沥青路面、全厚式沥青路面和半刚性基层沥青路面。组合式基层得到越来越多的应用：在半刚性基层之上，再加铺一层柔性材料，如沥青稳定碎石、级配碎石等。沥青面层级配碎石半刚性基层沥青面层半刚性基层级配碎石沥青面层多孔混凝土﹑贫混凝土半刚性基层（级配碎石）沥青面层沥青稳定（排水）基层半刚性基层（级配碎石）沥青面层半刚性基层基层形式多样化沥青面层多样化基层多种形式的沥青路面结构18（1）水泥（2）集料起稳定作用的材料被稳定的材料3水泥稳定碎石配合比组成设计3.1对原材料的要求19粗集料（>4.75mm）细集料（0.075－4.75mm）：

共同构成主体混合料的主体结构，粗细集料比例的不同形成悬浮、骨架密实或骨架架构；填料：（<0.075mm）： 填充作用，使空隙率适中；

0.075mm以下颗粒含量过多的不足？？集料的划分2021集料压碎值级配针片状颗粒含量密度对于骨架密实型

对原材料要求碎石的最大粒径为31.5mm，宜按粒径19-31.5、19-9.5、9.5-4.75mm和0-4.75mm四种规格备料。细集料和填料碎石小于0.6mm的颗粒要求液限小于28%，塑性指数小于9.粗集料22水泥

普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥都可用于稳定土，但应选用初凝时间4h以上和终凝时间应在6h以上的水泥。不得使用快硬水泥、早强水泥以及已受潮变质的水泥。宜采用强度等级为32.5或42.5的水泥。夏季高温作业时入罐温度不得高于50℃

对原材料要求

根据强度标准，通过试验选取合适的集料或土及其它原材料，确定必需的或最佳的结合料剂量，混合料的最佳含水量和最大干密度。3.2水泥稳定碎石配合比设计23设计规范规定（JTGD50－2006）一般规定6.1.2高速公路、一级公路的基层或上基层宜选用骨架密实型混合料。二级及二级以下公路的基层可采用悬浮密实型混合料6.1.5……….混合料试件成型宜采用振动成型方法，缺乏试验条件…可采用静压法成型方法筛孔施工技术规范范围设计规范悬浮密实型设计规范骨架密实型31.510010010010010010026.590100

1972899010068869.54767608038584.752949294922322.361735153216280.68226208150.08070503矿料组成设计矿料组成设计配制试样最佳含水量计算干密度制备试件强度试验确定剂量水泥剂量的确定

选合结合料剂量，即满足：水泥剂量的确定27（1）矿料组成设计时，关键要控制好9.5mm、4.75mm、0.075mm的通过量。（2）为减少基层裂缝，必须做到三个限制： 在满足强度的基础上，限制水泥用量； 在减少含泥量的同时，限制细集料、粉料用量； 根据施工气候条件限制含水量。（3）在规定的水泥剂量范围内，强度如达不到设计要求，应采取调整级配和更换料源等措施，不得单纯采用提高水泥剂量的方式。****配合比设计应注意的问题****28追求高强度的误区****配合比设计应注意的问题****1，两个“担忧”：1）对竣工验收弯沉值的检查引起了对强度的担忧；2）对施工检测“取出完整芯样”的担忧；2，一些应对“措施”： 1）增加结合料（水泥）剂量；

2）材料结构走向悬浮密实式；应该向集料要强度，向集料级配要强度，少向水泥要强度！29承载力要求1.强度不小于3.0MPa2.控制水泥剂量不大于5.0％3.依靠集料形成骨架提供强度；4.控制细料和粉料含量抗裂要求降低水泥剂量，降低水化反应影响；同时降低了刚度过大造成的收缩裂缝；3.降低细料和粉料含量，降低基层的失水率4.含水量不能过大抗冲刷要求细料4.75mm通过率:20－35％粉料0.075mm通过率:0－5％配合比设计控制要求30设计剂量施工剂量击实法振动成型法试件成型方法32最大干密度无侧限抗压强度静压法振动成型法Rdmax振动=1.02~1.03Rdmax击实

Woc振动=Woc击实-0.3~0.5%33根据已确认剂量做水泥延迟时间对混合料强度的影响试验，并通过试验确定应控制的延迟时间。工地实际采用的水泥剂量应控制在室内试验确定的剂量0～+0.5％。每天拌合前，必须实测原材料天然含水量，及时调整拌合用水量。碾压时的混合料含水量宜接近于最佳含水量，最大不超过最佳含水量+0.5%。配合比其他相关问题34354基层工地试验室主要检测仪器配备（1）检测室仪器设备名称数量仪器规格测量范围分度值准确度集料室电子天平2台0标准筛1套///三或四片叶轮搅拌器1台转速可调最高达600±60r/min,直径75±,定时精度1s烘箱2台0游标卡尺1台0//压碎值试验仪1台///台称1台//浸水天平1台0水泥室比表面积仪1台/水泥净浆搅拌机1台/标准法维卡仪1台/雷氏夹膨胀测定仪1台标尺最小刻度为胶砂搅拌机1台/振实台1台/水泥抗折抗压试验机1台/4基层工地试验室主要检测仪器配备（2）36无机结合料室重型击实仪1台///压力机或路强仪1台最大荷载不大于200kN反力框架1台400kN以上脱模器1台/测钙仪或滴定设备1套///振动压实成型机1台养生室养护室控制器1台

现场检测室取芯机1台功率不小于4Kw灌砂仪2套灌砂筒直径≥15cm电子台称20/直尺平整度仪1台全站仪1台自动安平水准仪1台5每作业面人员配备表37人员类别人数职责或作业要求备

注现场施工总负责1全面组织管理指挥作业面施工现场技术负责1在总工领导下具体负责现场施工技术，及时处理各种技术、质量问题质检工程师2在总工领导下，负责现场质量自检、试验检测及申报各种质量自检资料测量工程师2现场施工放样、挂线等，进行几何尺寸自检并申报相关资料专业测量工程师机械工程师2现场机械调度调试；拌和楼标定调试试验人员4前场压实度、钻芯等试验检测,后场各项指标测定等施工单位前场2名，监理1名；施工单位后场2名，拌和楼监理1名辅助人员15前场下承层平整度缺陷处理、清扫，交通管制2名；摊铺机辅助人员6名，试验检测2名，测量2名；后场试验检测3名；

6水泥稳定碎石基层施工质量的控制

原材料质量的控制试验混合料质量控制试验施工各工序注意问题施工质量检验386.1原材料的检验项目和频度材料名称试验项目目的频度仪器和试验方法集料含水量确定天然含水量使用前测2个样品烘干法、酒精燃烧法、含水量快速测定仪颗粒分析确定级配是否符合要求，确定材料配合比使用前测2个样品，使用过程中每测2个样品筛分法视密度评定粒料质量使用前测2个样品，碎石种类变化重做2个样品网篮法或容积1000ml以上的比重瓶法压碎值评定石料的抗压碎能力是否符合要求使用前测2个样品，碎石种类变化重做2个样品集料压碎值试验水泥标号凝结时间安定性确定水泥的质量是否适宜应用做材料组成设计时测1个样品，料源或标号变化时重测水泥胶砂强度检验方法，水泥凝结时间检验方法396.2混合料检验项目40（1）水泥稳定碎石的下承层表面应平整、坚实，具有规定的路拱，下承层的平整度和压实度应符合规定。（2）新完成的底基层或土基，必须按规定进行验收。凡验收不合格的路段，必须采取措施，使其达到标准后，方可铺筑水泥稳定碎石层（3）应逐个断面检查下承层标高。（4）下层水泥稳定碎石铺筑7d钻芯取样，能取出完整芯样（芯样直径为150mm）时，即可进行上层水泥稳定碎石的施工。6.3施工各工序注意问题

41下承层的检测与修整水泥稳定碎石的施工——混合料拌和

42(1)在正式拌制混合料之前，必须先调试所用的设备(2)每天开始搅拌前，应检查集料的含水量正式生产后，按规定频率检查混合料情况，检查配合比是否符合设计的配合比。高温作业时，早晚与中午的含水量要有区别，要按温度变化及时调整。(4)拌和机出料不允许采取自由跌落式的落地成堆、装载机装料运输的办法。必须配备带活门漏斗的料仓，由漏斗出料直接装车运输。(5)混合料装车时车辆应前后移动，分三次装料，避免离析。两层水稳间应用专用喷洒设备喷洒水泥净浆，按水泥质量计，宜不少于（0.8～1.2）kg/m2，洒布长度以不大于摊铺机前30m～40m为宜

水泥稳定碎石的施工——混合料摊铺

两采用双机联合摊铺作业时，前后相距5～8m，前台摊铺机采用路侧钢丝和设置在路中的导梁控制路面高程水泥稳定碎石的施工——混合料摊铺

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水泥稳定碎石的施工——混合料摊铺

(1)

摊铺前应将下承层适当洒水湿润，然后洒水泥。水泥用量1袋/200m2。(2)调整好传感器臂与导向控制线的关系；严格控制基层厚度和高程，保证路拱横坡度满足设计要求。(3)混合料摊铺采用两台摊铺机梯队立模作业，一前一后保证速度、振动频率等应一致，摊铺接缝平整。(4)摊铺机以匀速和不停歇，摊铺速度宜在1.5～2m/min左右。(5)摊铺机振动频率不得低于4.0级。(6)螺旋分料器必须匀速不间歇的旋转送料，且全部埋入混合料中。(7)加设塑料挡板或废旧传输带等措施降低布料器前挡板的离地高度。(8)摊铺机后面应设专人消除离析现象，应该铲除局部粗集料“窝”，并用新拌混合料填补46建议碾压方式：初压：采用26T以上胶轮压路机（或振动压路机静压），并紧跟每台摊铺机后面，碾压速度应为1.5~1.7km/h，初压遍数为2~3遍，压实度宜达到90%以上。复压：应采用20t以上的振动压路机，碾压速度应为1.8~2.2km/h，碾压遍数不低于7遍。建议振碾组合方式：弱振1或2遍~强振2遍~弱振1或2遍~强振2遍~弱振1或遍。终压：采用钢轮压路机，碾压至无明显轮迹为止。水泥稳定碎石的施工——碾压47初压、复压和终压作业应密切衔接配合、一气呵成。碾压宜在水泥初凝前完成，达到要求的压实度，基层表面应无明显轮迹。水泥稳定碎石的施工——碾压水泥稳定碎石的施工——碾压养生与交通管制

49碾压完成以后应立即进行质量检查，并开始养生。塑料薄膜透水无纺土工布草袋洒水透层油养生期间，应采取硬隔离措施封闭交通，严禁一切车辆通行养生与交通管制

养生龄期水泥：粉煤灰：碎石施工质量检验52实行压实度检查和钻芯取样核查双控。压实度检测应达到规范要求；钻芯取样核查每幅每200m进行一次。7d必须取出直径150mm的完整芯样。

在寒冷地区，时间可以延长·（1）基层上宜设置透层沥青，透层沥青应具有良好的渗透性能，如透层沥青不能渗入基层表面时，也可不喷洒透层沥青（2）在半刚性基层上应设下封层。下封层可采用改性乳化沥青或普通乳化沥青单层表面处治结构（3）沥青层之间应设黏层，可用改性乳化沥青或热沥青（4）新、旧沥青层之间，沥青层与旧水泥混凝土之间应设应力吸收层，在半刚性基层上设置应力吸收层可以减少收缩裂缝和反射裂缝

7、透层、黏层、下封层1、一般规定原材料要求原材料要求施工工艺—基层清扫水稳表面清扫（一扫二吹三清洗）施工工艺—洒布沥青和碎石1）透层沥青用量为（0.6～0.8）kg/m2，喷洒后通过钻孔或挖掘检查透层沥青渗透入基层的深度，以不小于5mm为宜2）黏层沥青用量折算成纯沥青为（0.2~0.3）kg/m2

施工工艺—洒布沥青和碎石3）下封层沥青用量按纯沥青计为（0.9~1.1）kg/m2，碎石撒布量按（5～6）m3/1000m2计4）应力吸收层SBS改性沥青用量为（1.5～2.0）kg/m2，橡胶沥青用量为（2.0～2.6）kg/m2，碎石撒布量以洒布沥青面积的70%～80％为宜施工工艺—碾压对下封层和应力吸收层施工集料撒布后即用轮胎压路机均匀碾压3遍，每次碾压重叠1/3轮宽，碾压顺序由低到高依次碾压施工工艺—注意事项沥青洒布温度应控制在135165℃，橡胶沥青洒布温度控制在177±5℃，洒布应均匀、不流淌，保证洒布连续性施工工艺—注意事项凡结构物与沥青层接触部位必须均匀涂刷粘层油。同时还应注意保护桥头、涵顶及路面两侧的结构物不受污染3、施工工艺—注意事项对接缝处和局部路段沥青和碎石过多或过少的应采取人工补撒或人工扫匀4、质量管理8路面各层间粘结1.土基与底基层：土基顶面碾压后仍有一定水分前，用表面有方形凸块的羊脚碾碾压，使顶面产生一个个凹坑。在铺筑底基层前，在土基顶面稍洒水，再摊铺底基层料，压实；2.稳定细粒土底基层层间：下层碾压结前，同前用羊脚碾使表面有一个个凹坑，在铺筑上层前表面先洒少量水，再摊铺混后料，压实完成前同样用羊脚碾将表面压出一个个凹坑；

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3.

底基层与基层间：铺基层前，在下层顶面先洒少量水，或水泥浆再铺水泥稳定碎石材料；

4.

基层与下面层间：（1）此两层间用A-50~AH-90或粘层油。(2)均匀撒布封层碎石满铺一层的55%~60%，稳压一遍，

(3)铺下面层并压实到Va≯7%

8路面各层间粘结705.中面层与下