提高半刚性基层整体性能措施的对比分析

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摘要：半钢性基层是我国高等级公路的主要形式，且铺筑厚度多在40cm左右，受规范限制多采用多次分层的铺筑施工，使得设计与施工不能相统一，通过对缩短施工间隔时间及喷洒水泥两种措施的对比分析，发现缩短施工间隔时间对于提高基层结构整体性，改善基层结构的力学性能效果更为显著。

关键词：分层间断分层连续劈裂强度

中图分类号： O347 文献标识码： A 文章编号：

半刚性基层由于其良好的整体性能，较高的强度和较强的荷载扩散能力被广泛的应用于我国的高等级公路中来。为提高半刚性基层的力学性能，基层结构的使用厚度有不断增加的趋势，常见的半刚性基层铺筑厚度多在40cm左右。然而相关研究表明[1]，虽然半刚性基层的厚度不断在增加，其使用性能并未得到非常明显的改善，采用大厚度半刚性基层的高等级公路路面病害依然严重。究其原因是由于受现行规范的限制及压实度的要求，厚度较大的半刚性基层多采用多次分层的方式进行铺筑。分层铺筑使得大厚度半刚性基层的整体性能受到影响，设计时候的单厚板受力情况并未在施工的时候得到体现，分层铺筑使得整体单厚板基层结构变成了分离式的多层薄板受力，大大降低了基层的力学性能和使用寿命[2]。

受铺筑机械限制及压实度的要求，大厚度基层分层铺筑不可避免。在实际施工中多采用分层间断施工，即先铺筑下基层，养生7d后再铺筑上层。由于施工时间间隔较长，分层间断施工方式铺筑的基层结构上下基层整体性往往较差。为提高基层结构的整体性能，施工人员多在铺筑上基层时喷洒一层水泥浆来增加上下基层的整体结合性。近年来，缩短上下基层的施工间隔时间的分层连续施工也越来越多的被应用与实际施工中。所谓分层连续施工即首先铺筑下基层，经检测压实度合格后，马上铺筑上基层。上下基层的铺筑时间间隔一般控制在4h之内。然而喷洒水泥浆及缩短施工时间对半刚性基层的使用性是否有改善效果，两者相比那种效果较好，为对我们对两者进行对比试验研究

1方案及测试指标的确定

1.1.试验方案及试验方法

模拟现场分层间断、分层连续两种常用的铺筑方式成型圆柱体标准试件，试件编号分别定为A和B，并对分层间段的试件进行喷洒水泥浆处治，试件编号定为A1，以试件A为基准，对以两种方式下的基层整体性能改善效果进行对比试验研究。试件采用大激振力振动成型仪器振动成型，首先成型15cm试件，分别间隔4h和养生7d后成型上部15cm即试件A和B。成型15cm试件，养生7d后喷洒水泥浆并成型上部15cm即试件A1。对成型试件进行标准条件养生后切割取中间15cm部分作为标准试件进行试验。

1.2测试指标的确定

有研究表明[3]，采用水灰比为1.5:1水泥浆用量为0.318g/cm2的时候，基层的剪切强度最高粘结效果最好。为此我们采用相同的水灰比及水泥浆用量对层间处治改善效果研究，选取P.S.32.5水泥作为处治材料。由于剪切强度只是评价层间的粘结效果，并不能反映水泥浆处治后的基层整体力学性能改善效果。我们选取劈裂强度试验测试指标。这是由于在结构设计中，抗拉性能是半刚性基层的控制指标，劈裂强度能很好的评价半刚性材料的抗拉特性，且测试数据离散型较小。

2测试结果分析

按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTGE51-2009）规定进行90d龄期劈裂强度试验，试验结果见表1。

表1 试验结果汇总表

试验结果分析：

对于分层间断成型的试件A，其90d劈裂强度代表值为0.43Mpa，在喷洒水泥浆后，试件A190d劈裂强度代表值为0.55Mpa，相较与试件A，其劈裂强度的增长了27.9%。从试验结果来看，喷洒水泥浆后改善了了上下基层的结合效果，提高了基层结构的整体性，使得基层整体受力，进而提高了基层的抗拉性能。

对于分层连续成型的试件B，其90d劈裂强度代表值为0.66Mpa，相较于试件A，其劈裂强度增长了53.5%，从试验结果上来看，缩短上下层的施工间隔时间对基层整体性能的改善最为显著。

对比试件A1和试件B可以发现，缩短上下层施工间隔时间对基层整体性能得改善效果要优于喷洒水泥浆体，从测试结果上来看，试件B的90d劈裂强度高于试件A1的90d劈裂强度20%。这也表明，明随着间隔时间的增加，基层的整体性越来越差，采用水泥浆材料处治的方式虽然能提高基层的整体性，但改善效果并不十分明显，更是无法消除分层铺筑所产生的的时间间隔对基层材料整体性的不利影响。

3结语

通过以上的试验分析发现，缩短施工间隔时间或在铺装上基层时喷洒一层水泥浆这两种措施都可以提高基层结构的整体性，改善基层结构的力学性能。其中缩短施工间隔时间效果更优。近年来，由于大激振力摊铺机及压实机械的普及，使得增加单层铺筑厚度成为可能，可通过合理选择摊铺机械及压实机械进行一次摊铺碾压成型水泥稳定碎石的施工工艺的探索，以避免分层铺筑对基层结构力学性能的不利影响。在无法保证一次铺筑基层结构的情况下，可通过上下层缩短施工或喷洒水泥浆或两者相互结合的方式进行。在铺筑及碾压机械配备充足的情况下，应合理组织配备施工碾压机械，尽可能得缩短上下两层的施工间隔时间，此种处治方式不仅可以显著改善基层的力学性能，缩短施工工期，且不增加工程造价，具有较好的社会效益和经济效益。今后，也可进行同步铺筑上下基层的铺筑工艺进行探索，以求达到施工零间隔时间，最大限度的减少分层铺筑的不利影响。

参考文献

[1]田耀刚,韩庆等.半刚性基层沥青路面层间病害调查与研究[J].武汉理工大学学报.2010.4

[2]李炜光,范文东等.整体性基层水泥稳定碎石结构使用现状研究[J].公路,2011.9

[3]周书林.大厚度半刚性基层层间结合技术室内实验研究[J].道路工程，2009.10