掺纤维的高速公路水泥稳定碎石基层施工探讨

掺纤维的高速公路水泥稳定碎石基层施工探讨

杨竟

四川公路桥梁建设集团有限公司机械化施工分公司 四川成都610200

【摘要】为探讨掺纤维的高速公路水泥稳定碎石基层施工，结合实际案例，立足掺纤维增强水泥稳定碎石基层的机理，分析来掺纤维水泥稳定碎石基层施工技术的应用要点。分析结果表明，在水泥稳定碎石中掺入纤维，可进一步提升水泥稳定碎石基层的稳定性、抗拉强度、抗变形能力，促使高速公路的基层得到进一步增强，在提升高速公路使用性能的基础上，延长使用寿命，获得更大的经济效益、社会效益，值得在高速公路基层施工中大范围推广。

【关键词】掺纤维；高速公路；水泥稳定碎石；基层

1、工程概述

G42S上海至武汉高速公路无为至岳西段是《国家公路网规划（2013年-2030年）》中上海至武汉高速公路（G42S）和安徽省高速公路网的组成部分。考虑路面抗滑、防水、平整、高温抗车辙、低温抗开裂等性能要求及沿线料源的分布，通过计算得到主线路面结构组合方案如下： 填方段：4cmSMA-13（SBS 改性）+6cm AC-20C（SBS 改性）+8cm AC-25C+36cm 水泥稳定碎石+20cm 低剂量水泥稳定碎石。 土质及软岩挖方段：4cmSMA-13（SBS 改性）+6cm AC-20C（SBS 改性）+8cm AC-25C+36cm 水泥稳定碎石+20cm掺纤维水泥稳定碎石。

2、掺纤维增强水泥稳定碎石基层的机理

在水泥稳定碎石中掺入纤维，可充分发挥出纤维在水泥碎石基料中的握裹力，促使各种集料均匀分散，而且纤维来源广，成本低，并且纤维和稳定料的粘结行比较好，可提升水泥稳定碎石基层的抗拉强度和抗变形的能力。对水泥稳定碎石基层而言，其具有的抗裂性和多种因素都有关系，如水泥稳定碎石姿瘦身、集料的级配、水泥种类等，掺入纤维之后，可有效改善水泥稳定碎石基层的抗裂性【1】。比如：在水泥稳定碎石中掺入纤维之后，可促使集料均匀随机分布，一旦材料受到外部拉应力发生微量位移后，处于拉应力位置的纤维，会突然增大，形成一种联接作用，从而防止位移进一步扩大，提升水泥稳定碎石基层的抗裂性能，也可以很好的减少裂缝进一步发展。当掺入纤维当水泥稳定碎石发生破坏时，由于纤维属于一种束状结构，能够对折断位置两侧对粒料形成一种拉扯力，从而裂缝进一步发展。此外，水泥稳定碎石基层在进行温缩和干缩时，无规律分布对纤维细线，也可以阻止裂缝进一步发展，从而减少裂缝尖端的应力，可起到控制裂缝的作用。

3、掺纤维水泥稳定碎石基层施工技术的应用要点

3.1选择合适的原材料

3.1.1碎石

在掺纤维水泥稳定碎石基层施工中，碎石时最大粒径不应超过31.5mm，且所用的碎石需要进行二级破碎处理。在高速公路掺纤维水泥稳定碎石基层施工中压碎值不大于26%。0~2.36mmm细集料中小于0.075mm的颗粒含量不能超过13%，砂当量不小于60%时，有机质含量不能超过2%，硫酸盐的含量更是不能超过0.25%。

3.1.2细集料

细集料要具有质地坚硬、清洁、无污染、无风化的特点，并有良好的级配。尽量使用采石场轧制碎石中形成的石屑作为细集料，但过细的颗粒需要剔除。本工程掺纤维水泥稳定碎石基层施工中细集料分为两档，0~2.36mm和2.36~4.75mm。

3.1.3聚乙烯醇纤维

本工程在水泥稳定碎石混合料配制中加入了聚乙烯醇纤维，用于提升掺纤维水泥稳定碎石基层的抗裂性，掺量为0.9kg/m³~1.2kg/m³，具体的技术要求如表1所示：

表1 聚乙烯醇纤维技术要求表

3.1.4水泥

水泥宜采用42.5级复合硅酸盐水泥，水泥3天抗压强度不小于17.0MPa，抗折强度不小于4.5MPa。28天抗压强度不小于42.5MPa，抗折强度不小于7.5MPa。其物理性能如表2所示：

表2水泥的物理性能表

3.1.5混合料组合设计

本工程在水泥稳定碎石混合料拌和中采用来振动搅拌，现场的水泥剂量按照试验室确定的剂量，由现场工程监理师批复确定。采用骨架密实型结构，混合料组合设计可采用中型击实试验方法，并进行抗冻性试验，其颗粒组成情况如表3所示：

表3水泥稳定碎石混合料集料颗粒组成情况表

3.2混合料振动搅拌

在掺纤维水泥稳定碎石混合料搅拌中，为保证搅拌的均匀性，避免纤维成团结块，本工程采用来振动搅拌工艺，选择一体式双卧轴振动搅拌机，一端布设搅拌动力装置，另一端布设振动发生装置，搅拌机搅拌叶片和搅拌轴边旋转，边振动，在搅拌中，这些装置全部浸入到混合料中，形成的振动会被混合料完全吸收，也就不需要布置任何减振装置

【2】。此种振动搅拌机的生产能力在600t/h以上，和实际摊铺能力相匹配。水泥稳定碎石混合料在拌合站进行集中拌和，每天开始搅拌前，需要对各种集料的含水量进行检查，并计算出当天的施工配合比，以保证配制的水泥稳定碎石混合料满足本工程路基施工要求。水泥稳定碎石混合料搅拌完成后，还需要严格按照相关规定和要求，选择混合料试样对配合比、含水率、水泥含量等指标进行检查，若有指标没有达到规范要求，需要结合实际情况进行合理调整。除此之外， 混合料拌和由于加入来纤维，在特殊情况下，可采用人工方式来投料，以保证纤维在水泥稳定碎石混合料中分布的均匀性。

3.3混合料土摊铺

掺纤维水泥稳定碎石混合料通过运输设备运输到施工现场后，要及时进行摊铺，在摊铺操作中要遵循连续、均匀的原则，避免摊铺机随意增速、减速、转弯、急停，控制摊铺速度在1.5m/min~2.0m/min之间。由于掺纤维水泥稳定碎石混合料更易发生离析问题，因此，所选择的摊铺机必须具有良好的抗离析能力，尤其时摊铺机螺旋底部和下承层之间的最大距离不能超过100mm，掺纤维混合料的高度要始终保持大于布料器高度的三分之二。为提升摊铺速度，可选择多台摊铺机联合摊铺，但要保证所选择摊铺机的型号、摊铺参数都一致，相邻两台摊铺机之间的距离要控制在10m以内。时分料器需要保持连续旋转送料，以满足均匀、连续摊铺的需求。

3.4混合料碾压

掺纤维水泥稳定碎石混合料在碾压时也要分初压、复压、终压三个阶段，以提升碾压效果，在初压时，可选择26t胶轮压路机联合12t双钢轮压路机稳压2遍，双钢轮压路机要跟在胶轮压路机后方进行碾压，匀速碾压【3】。复压时可选择20t重型振动压路机进行碾压，按照先弱振碾压，再强振碾压，最后弱振碾压的顺序碾压6遍。终压采用胶轮压路机进行碾压，终压结束的标志为表面无明显轮迹，控制压路机碾压速度在1.5km/h~1.7km/h之间。在整个碾压操作中，压路机不能随意随意停放，保证掺纤维水泥稳定碎石混合料能够在初凝状态下完成碾压。

3.5接缝处理

在掺纤维水泥稳定碎石混合料摊铺中，要保证均匀、连续，若因为设备故障，被迫停止摊铺，停止时间不应超过2h，若在2h内无法恢复施工，需要按照要求布设横向接缝时，横向接缝的布置需要满足以下要求：

第一，通过人工方式，将惨纤维水泥稳定碎石混合料的末端处理整齐，并与最末端放置方木，以促使和混合料碾压厚度的一致性。

第二，在方木的一侧回填砾石，再进行碾压密实。

第三，重新进行摊铺施工时，要撤去方木，并将表面清理干净。

3.6层间粘结处理

本工程在掺纤维水泥稳定碎石底基层、下基层、上基层之间均匀喷洒了水泥浆液，用量为1.5kg/㎡~2.0kg/㎡，浆液要现场制备，随用随拌。浆液要用继续喷洒，严禁人工干预。本工程透层和封层采用来联合施工工艺，上基层施工碾压完成后，且施工距离超过200m，等透层油稍微干燥，但为硬化但情况下，喷洒配制好水泥浆液。如果由于洒布车故障原因或乳化沥青供应问题，出现不能在上层表面稍变干情况下及时喷洒，必须经过监理同意，对基层表面进行彻底清扫，并报业主同意后方可施工【4】。其用量一般为 1.6～2.4L/m2 并通过试验段综合确定。待乳化沥青（PC-2）破乳后，采用集料撒布机联合作业，集料规格为 3～5mm，用量为 3～7m3/1000m2，并使用胶轮进行稳压。

3.7掺纤维水泥稳定碎石基层裂缝防治

为防治掺纤维水泥稳定碎石基层裂缝，本工程在基层裂缝位置采用来1m宽自粘式PE高强度抗裂贴处理的方法，其技术要求如表4所示：

表4PE高强度抗裂贴技术要求表

粘结材料为改性热沥青，采用热油热管洒布车喷洒，洒布量为 0.8- 1.2L/m2。

【结束语】

综上所述，结合实际案例，探讨来掺纤维的高速公路水泥稳定碎石基层施工，探讨结果表明，在水泥稳定碎石中掺入纤维，可大幅提升水泥稳定碎石基层的强度、抗裂性、稳定性等。但在具体施工中，需要结合工程特点，控制好原材料的质量，以及添加量，并严格按照水泥稳定碎石基层施工工艺流程和规范要求进行施工，才能更好的保证施工质量。

【参考文献】

[1]赵英涛.高速公路振动拌和纤维水泥稳定碎石基层施工技术[J].交通世界,2022(08):98-99.

[2]郭鹏燕.关于高速公路水泥稳定碎石基层施工质量问题的探讨[J].黑龙江交通科技,2021,44(02):214-215.

[3]韩继勇.高速公路工程水泥稳定碎石基层施工技术探讨[J].黑龙江交通科技,2020,43(09):84-85.

[4]和晓军.高速公路水泥稳定碎石基层施工技术[J].科技创新与应用,2020(23):146-147.