公路路面骨架密实型水泥稳定碎石基层振动拌和施工技术规范标准编制说明（征求意见稿）

-1-《公路路面骨架密实型水泥稳定碎石基层振动拌和施工技术规范标准编制说明一、编制背景我国是一个发展中国家，经济条件有限，又要大力发展公路建设，选择半刚性基层沥青路面结构无疑是一个技术上可行、经济上合理的技术方案。几十年来，半刚性基层的应用及研究虽然取得了丰硕的成果，但远未达到完美的程度。半刚性基层沥青路面路用性能并不是都获得了预期的效果，主要表现为存在收缩裂缝，当有水渗入后可能出现唧浆现象；当结构组合设计不合理或半刚性基层自身存在质量问题时，往往会发生结构性破坏。以上问题的存在并不表明半刚性基层路用性能差，更不表明半刚性材料不适宜作高等级路面的基层。但是，工程实践中出现的一些问题却反映出目前采用的半刚性基层混合料设计、评价指标及试验方法等方面尚需进一步研究并改进。1．半刚性基层的优点半刚性基层沥青路面在中国公路建设中具有重大的历史意义，直至目前，这种路面结构形式仍被广泛采用。据统计，我国高等级公路路面基层90%以上采用半刚性基层。半刚性基层具有以下特点：一般来说，半刚性基层具有较高的强度，且具有强度随龄期不断增长的特性，因此半刚性基层沥青路面通常具有较小的弯沉和较强的荷载分布能力。已有工程证明，半刚性基层沥青路面的承载能力完全可由半刚性基层分担，沥青面层可仅起功能层的作用。半刚性基层材料具有较高的水稳性和抗冻稳定性，因此在水的作用及多次冻融反复作用下而不影响半刚性基层的承载能1800MPa，因而其上的沥青面层弯拉应力相应减少，从而提高了-2-沥青面层的耐久性。（4）建设成本低半刚性基层由于可以就地取材，水泥、石灰、粉煤灰、石料等筑路材料当地一般都能供应，所以成本较低，可节约高速公路造价。2．半刚性基层路面的缺点《国外沥青路面设计方法总汇》中对半刚性基层的缺陷描述如下：（1）半刚性基层的收缩裂缝及由此引起沥青路面的反射裂缝不同程度存在；（2）半刚性基层非常致密，水从各种途径进入路面并到达基层后，不能从基层迅速排走，只能沿沥青层和基层的界面扩散、积聚，造成路面破坏；在反复荷载的作用下因疲劳而逐渐衰减；（4）半刚性基层沥青路面对重载车来说具有更大的轴载敏（5）半刚性基层损坏后没有自愈能力，且无法进行修补。包括欧洲发达国家的中低交通路面一直在使用半刚性基层，并没有发生类似我国的高速公路早期破坏现象，所以把目前我国高速公路的早期破坏现象完全归咎于半刚性基层是不客观的。目前半刚性基层的突出问题是裂缝，其他的问题大都是由于裂缝衍生出来的。如“半刚性基层非常致密，水从各种途径进入路面并到达基层后，不能从基层迅速排走”就是说如果没自愈能力”说明如果没有裂缝也不存在需要自愈的问题了。我们必须抓住问题的本质，在解决裂缝上下功夫，只要解决了裂缝问题半刚性基层仍具有强大的生命力，完全可以与柔性基层、全厚式沥青路面抗衡，仍将继续为我国的高速公路发展作出贡综上所述，我们要用客观的眼光看问题，不能因为半刚性基层存在问题就全盘否定，在全厚式沥青路面没有研究成熟前，半刚性基层路面仍将是主流，所以半刚性基层挖潜是当务之急。道路科研工作者对我国的半刚性基层技术进行了深入的研-3-究，提出了能解决当前半刚性基层突出问题的振动成型技术、振动搅拌技术和骨架密实结构基层理论。1．水泥稳定碎石基层混合料振动成型技术的诞生，有效解决了水泥稳定碎石基层压实度超百等现场施工标准问题。2．骨架密实结构研究和应用日趋成熟。研究表明，骨架密实结构基层的路用性能全面优于悬浮结构基层。3.振动搅拌技术的使用大大减少了水泥剂量。长期以来我国在半刚性基层抗裂方面的研究主要从材料入手，也取得了一些成绩，但总体来讲应用于实体工程后并没有取得突破性的进展。成型方式的变革、级配的优化、振动搅拌技术的使用使半刚性基层抗裂性能取得了突破性的进展，这三大技术已成功应用于约1万公里高速公路实体工程，经检验抗裂效果十分显著，越冬的基层平均裂缝间距均不小于100m，有的段落长达数公里没用裂缝。所以有必要制订自治区振动搅拌技术的地方性标准，以提高我区公路路面基层质量，规范水泥稳定碎石基层的施工工艺。二、编制的目的及意义国外情况：由于国外发达国家基本上没用水泥稳定碎石基层结构，加上振动搅拌技术又是新技术，所以国外没用振动搅拌技术的标准。国内情况：由于振动搅拌技术是新技术，国内没用相关的国家标准和行业标准，但个别省份出台了这方面的地方标准，如河北省、四川省、江西省等。通过本标准的制定，以期达到解决水泥稳定碎石基层的裂缝问题，从而有效提高我区公路路面质量。三、编制过程传统的搅拌设备搅拌时间太短，稳定土微观匀质性差，搅拌速度较低，搅拌强度和搅拌效率低，存在速度梯度和搅拌低效区等问题。振动搅拌设备：稳定土受振动作用，内部各个颗粒将围绕某种不稳定平衡的中间位置作连续不断的运动，并且使相邻粒子振动发生位移，物料颗粒间的相对运动频率增加，搅拌室内稳定土流动的形式及能量分布必然发生变化，改善了稳定土的微观结构；所产生的能量场将使颗粒间的摩擦力和粘-4-着力在短时间内急剧减小，物料作用于搅拌装置上的运动阻力显著降低，物料的循环流动和扩散运动得到加强，从而消除了低效区；在振动作用下，水泥颗粒处于颤动状态，破坏了水泥和水颗粒团聚，为水泥充分水化提供了可能，加强了粉料与水的弥散，以及水与水泥的水化反应速度，净化了骨料表面，增加了颗粒间碰撞次数，使粗骨料表面被细集料及水泥的水化产物紧密包裹，不仅会提高水泥稳定碎石的宏观均匀性，而且会增强稳定土的微观均匀性。通过振动强化加工过程，减少水泥用量，改善稳定材料微观均匀性与结构，发挥材料本身潜能，实现水泥稳定碎石路面基层“高强度、少裂缝、耐水冲刷”等耐久性目标，是提高路面耐久抗裂性能与路面寿命的一种新方法和新技术，同意立项。于是，由许昌德通混凝土产业技术研究院有限公司牵头，新疆德通科技有限公司、太平洋建设集团有限公司、新疆金正建投工程集团有限公司具体实施，成立《振动拌和骨架密实水泥稳定碎石基层施工技术规范》编写组。2024年新疆德通科技有限公司向新疆混凝土工程技术学会提交了《振动拌和骨架密实水泥稳定碎石基层施工技术规范》年第二批团体标准修订计划的通知》（新砼标发复立项。在标准编制过程中，规范编写组经充分调研，在充分吸收国内、外高速公路建设的规范、规程或指南先进技术和经验的基础上，结合我区公路建设振动拌和技术的应用情况，2024年10月完成了《振动拌和骨架密实水泥稳定碎石基层施工技术规定碎石基层施工技术规范》初稿进行讨论，规范编写组按专家的意见进行修改形成了《振动拌和骨架密实水泥稳定碎石基层四、编制原则及依据本标准在编制方面，坚持了以下几项原则：1.以国家规范为主导原则本标准在编写中一直遵照以国家规范为主导的原则，吸取-5-的精髓，但又不盲从国家规范，根据河南省高速公路的特点，结合河南省振动拌和的应用现状，制定了适合我区公路建设的振动拌和技术要求和骨架密实水泥稳定碎石基层施工管理措2.坚持可操作性原则本标准在编写中一直坚持可操作性原则，标准中涉及的水泥剂量、最佳含水量、裂缝间距等均不过度拨高，以经过努力可以达到为原则，使规范更具人性化和可操作性。3.坚持系统性与创新原则本规范坚持创新，使用已经成熟的新技术。需要说明的是本标准应用了多项新技术如振动拌和、骨架密实结构、振动成型等，但不是为创新而创新，不是标新立异，而是这些新技术均是经过多个工程检验，效果可靠、技术成熟、便于操作的新技术和新工艺。五、关键指标的确定和依据说明详见《振动拌和骨架密实水泥稳定碎石基层施工技术规范》条文说明。六、关于引用试验、检测方法标准本标准中涉及到公路路面基层技术指标的检测方法等，均有相应国家标准，本标准直接引用。七、与有关的现行法律、法规和强制性标准的关系本标准与现行法律、法规和强制性标准没有冲突。八、标准在编写过程中意见分歧情况本标准在编写过程中没有重大分歧。九、标准实施的意义在探索材料搅拌而形成新拌水泥稳定碎石过程中的宏观及微观现象、机理和变化规律的基础上，利用振动作用下水泥稳定碎石材料的运动和状态变化规律及其与材料性能变化的关系，设计合理的振动器，通过对振源合理分布和振动参数的优化研究，明确水泥稳定碎石材料与振动搅拌装置在宏观与微观层面上的相互作用机理与规律，最终实现水泥稳定碎石混合料的振动搅拌。-6-振动搅拌技术为国内外首创，振动搅拌耐久性水泥稳定碎石技术就是通过振动强化加工过程，减少水泥用量，改善稳定材料微观均匀性与结构，发挥材料本身潜能，实现水泥稳定碎石路面基层“高强度、少裂缝、耐水冲刷”等耐久性目标，是提高路面耐久抗裂性能与路面寿命的一种新方法和新技术。通过本标准的制定，以期达到解决水泥稳定碎石基层的裂缝问题，从而有效提高我省高速公路路面质量。使用骨架密实水泥稳定碎石振动搅拌技术能节约水泥用量，提高水泥稳定碎石混合料的均匀性，提高混合料生产效率和混合料质量，减少基层裂缝，进而减少反射裂缝，从而提高整个道路的质量，减少病害的发生，节约养护费用，能产生大的经济效益和社会效益。1.直接经济效益使用骨架密实水泥稳定碎石振动搅拌技术能节约水泥用量计算，约需水泥稳定碎石混合料250万吨，使用骨架密实水泥稳定碎石振动搅拌成套技术能节约水泥用量1.2万吨，能节约施工成本400万元。2.间接经济效益使用骨架密实水泥稳定碎石振动搅拌技术能提高水泥稳定碎石混合料的均匀性，提高混合料生产效率和混合料质量，减少基层裂缝，进而减少反射裂缝，从而提高整个道路的质量，减少病害的发生，大大节约了养护资金。据测算，使用骨架密实水