骨架密实型基层的配合比设计与应用

骨架密实型基层的配合比设计与应用

摘要：骨架密实型基层在二（连浩特）广(州)高速公路怀集至三水段的应用是广东省高速公路路面基层设计与施工的第一个项目。本文介绍了骨架密实型基层采用振动成型工法的配合比设计与混合料的拌和、摊铺、碾压工艺及其质量控制等。为骨架密实型基层的推广应用，积累了一定经验。

关键词：高速公路骨架密实型基层配合比设计施工工艺

1 概述

1.1 采用骨架密实型基层的必要性

随着重型交通的日益发展和渠化现象的日益严重，以无机结合料稳定类的半刚性基层代替粒料基层,已成为国内外发展的趋势。此类半刚性基层材料具有强度高且能满足承担重载的需要，但同时刚度(模量)也大,特别是胀缩系数偏大，往往容易产生收缩开裂，并由此引起沥青面层发生对应反射裂缝。

目前，广东省高速公路路面半刚性基层基本上采用水泥稳定碎石材料，按国内现行《公路路面基层施工技术规范》JTJ 034-2000进行设计施工的半刚性基层采用矿料合成级配见表1，试验方法采用重型击实法。根据以往的工程实践证明，采用上述基层结构材料铺筑的半刚性基层，在其养生期结束不可避免会产生不同程度的横向裂缝，情况严重时横向裂缝的间距小于10m,从而导致沥青路面的早期破坏——反射开裂。

表1水泥稳定碎石基层集料级配表

通过以下方孔筛（mm)质量百分率（%）

31.5 26.5 19 16 13.2 9.5 4.75 2.36 0.6 0.075

100 72∽89 47∽67 29∽49 17∽35 8∽22 0∽7

而骨架密实型水泥稳定碎石基层，根据《公路沥青路面设计规范》（JTJ D50—2006）附录A 试验方法采用振动成型法进行的基层配合比设计方法——简称振动成型法，是近几年施工实践过程中经过科技人员攻关，在不断总结改进过程中形成的路面基层施工技术，振动成型法骨架密实型水泥稳定碎石基层因具有较低的水泥剂量、较高的强度和有效减少裂缝而逐渐被采用。

1.2 工程概况

1.2.1 设计概况

（1）自然区划

二（连浩特）广(州)高速公路怀集至三水段所处自然区划为IV7(珠江三角洲平原与侵蚀丘陵过渡区)～IV6(武夷山南岭山地过湿区)。

（2）主要技术指标

沥青砼路面设计年限为15年，设计年限内一个车道上的累积标准轴载（100KN）作用次数Ne=2.425×107次，设计弯沉0.200mm。

（3）路面基层主要设计参数

路面基层主要设计参数见表 2 。

表 2 路面基层主要设计参数表

材料名称20℃抗压回弹模量15℃抗压回弹模量劈裂强度

（MPa）（MPa）（MPa）

5%水泥稳定碎石基层1200 1200 0.5

路面工程于2008年10月13日完成招投标工作，是广东省第一个采用骨架密实型基层设计的高速公路项目。《两阶段施工图设计》中路面基层采用骨架密实型结构，基层压实度≥98，设计水泥用量4～5.5%，7d无侧限抗压强度3.5MPa。集料的最大粒径≤31.5mm、压碎值≤25%，集料合成级配参照《公路沥青路面设计规范》（JTJ D50—2006）骨架密实型水泥稳定类集料级配进行设计，具体矿料级配见表 3 。其中，主线双向6车道路面基层设计厚度36cm,分两个18 cm厚进行分层施工。

表3水泥稳定碎石基层集料级配表

通过以下方孔筛（mm)质量百分率（%）

31.5 26.5 19 16 13.2 9.5 4.75 2.36 0.6 0.075

100 68∽86 38∽58 22∽32 16∽28 8∽15 0∽3

1.2.2 施工概况

在实际施工过程中，按照表 3 矿料合成级配，进行了振动成型法基层配合比设计和施工。

2 骨架密实型水泥稳定碎石基层振动成型法配合比设计

2.1 原材料

2.1.1粗集料：采用肇庆市大旺兴业石场二级破碎机生产线（颚式破碎机+圆锥式破碎）生产的三种集料，具体规格分别为4.75～9.5mm碎石、9.5～19.0mm 碎石、19.0～31.5mm碎石。

2.1.2细集料：采用肇庆市大旺兴业石场生产的的0～4.75mm石屑。

2.1.3 水泥胶结料：采用英德市海螺水泥厂生产的P.C32.5缓凝复合硅酸盐水泥，水泥的各项检测指标均符合（GB 175—2007）《通用硅酸盐水泥》标准的要求。水泥的凝结时间为：初凝时间不小于4.0h,终凝时间不小于6.0h，满足规范或设计要求。

2.2集料合成级配设计计算

各档集料的筛分结果见表 4 。按照骨架密实性基层结构设计级配进行目标配合比设计，合成级配见表 4 。设计级配曲线图见表 4 所示。目标配合比设计级配的各档集料用量为：

9.5～31.5mm碎石：9.5～19.0mm碎石：4.75～9.5mm碎石：0-4.75mm石屑

= 20%：30%：20%：30%。

表4水泥稳定碎石基层集料级配设计计算表

水泥稳定碎石基层集料通过下列筛孔（mm)的筛分结果及合成级配曲线图

材料名称用量31.5 19 9.5 4.75 2.36 0.6 0.075

9.5～31.5mm碎石20% 100 1.76 0.42 0.42 0.42 0.42

0.42

9.5～19.0mm碎石30% 100 92.85 17.28 0.47 0.47 0.47

0.47

4.75～9.5mm碎石20% 100 100.0 57.18 2.36 0.69 0.69 0.69

0-4.75mm石屑 30% 100 100.0 100.0 86.62 60.18 33.61 8.18 合成100% 100 78.21 46.70 26.68 18.42 10.45 2.82

中值100 77.0 48.0 27.0 22.0 6.5 1.5

上限100 86.0 58.0 32.0 28.0 8.0 3.0

下限100 68.0 38.0 22.0 16.0 5.0 0.0

目标