大厚度水泥稳定碎石基层连续摊铺层间界面状态影响因素分析*

2015-02-23余俊

交通科技 2015年6期

关键词：抗剪层间摊铺

余　俊

(江西省交通工程质量监督站　南昌　330003)

大厚度水泥稳定碎石基层连续摊铺层间界面状态影响因素分析*

余俊

(江西省交通工程质量监督站南昌330003)

摘要水泥稳定碎石分层连续摊铺的影响因素众多，文中通过室内7 d无侧限抗压强度试验和剪切试验，探讨分析分层摊铺时间间隔、层间污染和压实功对水泥稳定碎石抗压强度和层间抗剪强度的影响。试验结果表明：与完全连续的整体结构相比，在下层初凝前完成上层的压实工作，抗剪和抗压强度保证率在87%以上；层间污染可导致水稳层间界面抗剪强度50%以上的折减；压实功对水稳抗压强度的影响明显比层间抗剪强度大。

关键词水泥稳定碎石基层连续摊铺层间界面抗剪强度

大厚度半刚性基层指厚度超过30 cm，规范规定需分层铺筑，即下层工后养护7 d后再铺筑上层。这种传统的分层铺筑工艺，不仅延长工期和成本，而且分层铺筑形成的界面较弱。相关研究表明[1]，层间界面不良可导致路面最大剪应力增长21%，横向最大拉应力增加2倍,路面寿命将大幅缩短。

与传统分层摊铺相比，连续摊铺可以缩短工期、获得整体性良好的半刚性结构。工程实践表明，连续摊铺施工过程中通过施工质量控制可以进一步提高界面粘结强度，改善路面整体结构力学性能。严二虎等人[2]重点研究了半刚性基层与沥青层间的界面状态，半刚性基分层连续摊铺相关研究多集中于层间界面状态对路面结构力学响应的影响。因此，有必要对大厚度半刚性基层的层间结合状态的影响因素开展深入系统的研究，以便提高大厚度半刚性基层沥青路面的应用和推广。

本文采用室内试验，探讨分析了分层摊铺时间间隔、层间污染和压实功对水泥稳定碎石的层间抗剪强度和抗压强度影响[3]。

1室内试验

1.1　试验方法与设备

层间剪切强度采用斜剪试验，试验原理见图 1。试验采用振动压实成型的圆柱形试件，试验所用水泥稳定碎石混合料骨料最大粒径26.5 mm，属于粗粒土，规范建议试件规格为直径×高=15 cm×15 cm，这样可以更接近现场施工情况。

图1　剪切试验示意图与试验压力机

1.2　试验材料

(1) 水泥。水泥稳定碎石路面基层采用P·C32.5级水泥，试验结果见表 1[4]。

表1　P·C32.5级水泥性能试验

(2) 集料与级配。水泥稳定碎石混合料级配见表2，试验用石灰岩集料，技术指标略。水泥用量选定4.0%。

表2　骨架密实型级配

2试验结果分析

2.1　分层摊铺间隔对层间粘结状态的影响

摊铺时间间隔对层间间接状态的影响试验方案见表3，其中7d间隔需在养生环境养生，上层装料前下层表面凿毛撒布适量水泥砂浆，试验结果见图2。

表3　试验方案说明

图2　不同摊铺时机层间抗剪强度和

由图 2 可见：①摊铺时间间隔对层间抗剪强度和7 d无侧限抗压强度的影响趋势是一致的。初凝之前摊铺，层间界面抗剪强度和抗压强度有小幅降低；初凝之后再进行上层施工，层间抗剪强度衰减近40%，抗压强度有30%的折减；终凝后摊铺，层间抗剪强度降低60%，抗压强度降低50%；传统分层摊铺，层间抗剪强度和抗压强度略小于初凝后摊铺；②初凝后摊铺得到的试验结果离散性最大，是因为初凝到终凝时间短，强度变化迅速，上层摊铺的扰动，打破了强度发育的平稳性。因此，应该保证水稳上层摊铺压实在下层初凝之前结束。

2.2　层间污染对层间粘结状态的影响

层间污染对结构抗压强度和层间抗剪强度的影响试验结果见图3，试验方案见表4。

图3　不同污染条件下水稳结构力学强度

试验编号层间处理内容模拟现场状况W1无处理正常无污染施工W2涂抹机油10g施工机械漏油污染W3撒细粒土10g人工或机械引起的泥土污染

由图 3 可见：①层间抗剪强度对层间污染的敏感性高于水稳结构抗压强度。油污染导致层间抗剪强度减低1.227 MPa，较无污染状态折减52.8%，而层间污染对抗压强度的折减在10%以内；②油污对水稳抗剪和抗压强度影响大于泥土。

2.3　压实功对层间粘结状态的影响

分析不同压实功对水稳力学指标影响的试验方案见表5，试验结果见图4。按试验规程中有关振动压实操作进行压实，可以得到充分的振动压实时间；而轻压指压实时间比充分振动压实时间缩短1/3，以模拟现场压实不足的情况。

表5　试验方案说明

由图4可见，压实对抗压强度的影响比层间抗剪强度明显。Y2上层压实不足，引起层间抗剪强度和抗压强度分别降低15.14%，26.13%。Y3上层压实充分可以弥补下层压实缺陷，使得抗剪和抗压强度折减较小。Y4上下层压实不足均导致抗剪和抗压强度呈30.84%和42.15的降低。因此施工过程中要保证充分压实，以助结构抗剪和抗压强度发育。