隨著道路建設材料的發展與舊道路結構形式的優化，水泥混凝土板再生料作為一種環境友好型的材料逐漸出現在道路工程建設領域。再生料以其再生性、環保性，同時其物理指標、力學性能、抗凍性均符合規範要求等優勢逐漸被用於半剛性基層。隨著科技的發展，大型化、智能化的施工機械逐漸改變了傳統的施工工藝，其中大厚度基層一次施工成型技術逐漸出現在省道、幹線公路等道路的大修中。此技術是將原本需要分層施工的基層在大功率機械的科學控制下只需要一次施工就能成型的工藝。一次施工成型工藝不僅避免了傳統施工中上下層因工序銜接等待時間長而被汙染的問題，而且大大節省了施工的時間。一次施工成型的基層在外荷載作用下所產生的應力、應變沿厚度方向均勻、穩定變化，從而使基層受力更加合理，相對多層攤鋪施工而言，其抗拉伸、抗衝擊強度能提高30%以上，可以有效避免和推遲早期路面病害的產生，延長道路的使用壽命。
然而，大厚度半剛性基層由於在設計時目標配合比選取不當、施工時生產配合比與目標配合比之間存在較大的差異、施工現場出現離析、含水量不合理、碾壓工藝有缺陷等原因，都會降低半剛性基層的強度，從引起路面的早期破壞、縮短道路的使用壽命。因此，本文通過分析省幹線公路大修改造工程施工現場易出現的質量缺陷，以期總結大厚度半剛性基層施工的關鍵控制因素，從而指導現場施工。
工程概況
湖南某幹線公路原路面的結構為水泥混凝土路面，後用瀝青混凝土罩面，由於兩種材料的膨脹係數不同使瀝青面層出現反射裂縫，在重載交通荷載作用下，路面出現坑槽、網狀裂縫等病害。同時幹線公路沒有良好的排水構築物，繼而導致基層出現水損破壞。為保證改造後幹線公路的強度能滿足日益增加的車流量及軸載作用要求，同時保持原路面的路面標高，現將瀝青面層銑刨，水泥混凝土板擊碎挖除，廢棄的水泥混凝土板經過破碎後用於基層。通過年平均日交通量判定此公路為一級重載公路，採用36cm水泥穩定碎石基層+5cmAC-20+4cmAC-16的路面結構形式。由於工期緊、交通量大、控制路面標高等因素，現將36cm的水泥穩定碎石基層採用一次施工成型的工藝施工。
配合比設計
大量研究表明，粗集料間的空隙被膠結材料填充形成的密實型基層具有強度高、抗裂性強等優點。故此次幹線公路大修中基層採用骨架密實型的“S”型級配類型，以粗集料相互作用產生嵌擠力為骨架，無機結合料與細集料形成膠結材料為填料。與常規級配相比，粗集料含量在60%以上的密實型級配具有更高的強度，同時細集料含量過多易出現收縮裂縫，故應嚴格控制粗細集料的比例。為分析生產配合比與目標配合比的差異，將現場皮帶上的混合料烘乾、篩分然後對比。
目標、生產級配對比可知，生產級配曲線大部分在規範級配範圍外，其偏差有：(1)生產配合比中較粗集料含量均較少，而細集料含量較多；(2)生產配合比中9.5mm、4.75mm篩孔通過率較小，與目標級配相比通過率分別減少17%、13%，同時其篩孔通過率超過規範級配下限；(3)生產級配在0.075mm篩孔的通過率較大且超過規範級配上限，超過目標級配的通過率300%以上。通過對攪拌站現場的檢查，發現產生偏差的原因有：(1)再生料表面細小的砂石顆粒因相互擠壓摩擦而被剝落，從而增加了細集料的含量；(2)目標配比中細集料含量較少，現場攪拌設備機械的計量系統不夠精度、機械的反應速度不夠迅速，從而導致細集料含量偏大；(3)再生料中的結晶水在高溫時遭到破壞而揮發，但是現場常溫下標定時並沒有考慮結晶水的影響，故在此種計量系統下對拌和料進行烘乾篩分的配合比必定與目標配合比有一定的偏差；(4)現場攪拌機器長時間沒標定校核，從而導致個別篩孔通過率偏大。生產配比與目標配比出現較大偏差會影響基層強度，現場通過減少配比中0~5mm集料的百分含量、多次標定計量系統等方法調整生產配比，最終將兩配合比偏差調整在5%之內。
施工控制關鍵要點
離析
水穩層混合料的離析是不同顆粒大小的材料在重力和外力作用下某一規格的石料聚集在一起，造成區域性級配發生較大的變動，從而導致壓實困難甚至壓實度低等問題。骨架密實型結構的基層主要以粗集料的嵌擠力來支撐荷載，故減少離析應是基層施工的重中之重。水穩層出現離析現象一般是部分粗集料周圍缺少細集料的黏結作用，鬆散地“漂浮”在基層難以與周圍材料形成一個密實的整體。為達到壓實度要求，離析出現的區域性積聚的粗骨料在大噸位壓路機重複碾壓下被壓碎出現“花白帶”現象，而大部分細集料缺少粗集料的骨架作用無法形成足夠的剛度，以至於不能充分發揮粗集料的骨架作用與細集料的膠結作用，嚴重影響基層的強度。通過調查與分析現場產生的離析現象，總結有以下幾個主要原因：(1)混合料拌和時間不夠，各檔料不能充分拌和均勻；(2)自卸式汽車卸料時未能一次完成，同時攤鋪機在混合料卸載完成後習慣性地合攏料斗；(3)攤鋪機自身的缺陷，其螺旋分料器向兩側送料時不可避免地使混合料產生離析現象。為有效控制現場離析現象採取了以下措施：(1)必須保證混合料拌和的時間達到35ｓ，同時裝料時必須移動自卸汽車裝料位置，避免一次性裝料；(2)每車混合料卸載完成後，攤鋪機料斗裡的混合料應剷除，將剷除的混合料均勻攤鋪在攤鋪機前面；(3)在滿足攤鋪厚度的情況下降低螺旋分料器葉片與路基的間距。通過這些措施再次調查發現，離析現象明顯減少但無法杜絕，故現場應充分重視離析，加強控制以減少其產生。
含水量
再生料是一種結構內部含有大量已水化過的水泥物質的集料，當採用重型擊實試驗來確定最佳含水量時，含有一定結晶水的水化產物在高溫時水分容易散失，而散失的結晶水都被當作集料的含水量，造成計算最佳含水量明顯偏大。通過有關試驗研究，採用折減4.6%加水量的方法可以消除計算含水量偏大的影響。
拌和料含水量的大小是保證壓實度的一個重要因素。按有效應力原理(有效應力＝總應力－孔隙水壓力)可知，壓路機產生的總應力可近似看成不變，當拌和料中的含水量過高時孔隙水壓力較大，從而有效應力較小，以致造成“彈簧現象”無法達到規定的壓實度。若拌和料含水量偏大，水分蒸發後基層會增加大量的收縮裂縫。反之當拌和料含水量偏小，細集料集聚在一起出現“窩團”現象，使得粗集料周圍因缺少黏結料而產生離析。同時拌和料含水量偏小還會造成施工和易性差，乾澀鬆散的拌和料也難以碾壓成型。故在施工過程中應加強控制拌和料的含水量，同時也應控制材料的含水率，做好材料管理措施，避免材料因雨水、高溫等天氣原因造成含水率的突變。一般施工現場拌和料的含水量應對集料含水率、天氣情況、運輸距離、攤鋪、壓實機械的工作能力等方面綜合考慮，其值比實驗室最佳含水量高0.5%~1.0%，攤鋪時拌和料以手握成團、落地開花為佳。
攤鋪及碾壓
攤鋪碾壓工藝是保證半剛性基層壓實度、強度的關鍵因素，而大厚度半剛性基層施工是將傳統的分層攤鋪施工改成一次施工一次碾壓成型，故其攤鋪工藝更應加強控制。與傳統分層施工工藝不同的是大厚度基層要達到壓實度要求，在碾壓過程中要噴灑少量的水，一般在第二遍振動碾壓完後灑水。噴灑的水在大噸位壓路機的振動作用下向周圍滲透，拌和料有了水的潤滑作用更容易碾壓密實。另一方面的控制是施工機械的工作能力，攤鋪機械應能滿足大厚度半剛性基層施工的厚度、離析程度等要求，壓路機的壓實功必須要保證基層的壓實度。在正式攤鋪前應做好試驗路段試壓工作，以確定合適的松鋪厚度、最佳碾壓含水量、碾壓遍數等參數。為了能將設計厚度為36cm的水穩層一次施工一次碾壓成型。攤鋪係數取1.3，攤鋪速度為1.0~1.5m/min。攤鋪前調整好攤鋪機熨平板位置，以確保得到較好的基層平整度與橫坡坡度。攤鋪速度亦是產生離析的一個重要因素，故其速度不宜過快。碾壓方式採用先靜壓後振動碾壓再靜壓收光的原則，先用雙鋼輪壓路機靜壓2遍，再用單鋼輪壓路機振動碾壓5遍，最後用雙鋼輪壓路機靜壓1遍以收光輪跡線。碾壓時根據同等碾壓遍數時壓實的難易程度來控制距離，一般控制在25~35ｍ，高溫、大風等不良天氣時應適當減小碾壓距離，若拌和料水分蒸發過多可採取灑水措施以保證壓實度。碾壓完成後立即封閉交通進行養護，避免車輛通行。
質量檢測
為檢驗基層的施工效果，碾壓完成後進行一系列檢測試驗。隨機對基層進行壓實度試驗，當試坑深度為26cm時壓實度為98%，而試坑深度為34cm時為96%，表明隨著基層深度的增加壓實度變小，但2／3基層厚度的壓實度能達到規範要求；施工養護7d後對基層鑽芯取樣，厚度為37cm的芯樣表面平整、光滑，石料分佈均勻、擠嵌密實。通過無側限抗壓強度試驗，其強度平均值為7.4MPa；採用貝克曼梁彎沉儀進行彎沉試驗，軸載為100kN時左幅基層代表彎沉為6.3(0.01mm)。壓實度只是衡量基層強度的一項指標，雖然厚度為37cm時壓實度偏小，但鑽芯取樣、無側限抗壓強度、代表彎沉值等指標均能滿足重載交通道路水穩基層的規範要求。
結語
通過對再生料在大厚度水穩基層中施工控制要點的分析，得出以下結論：
(1)當以再生料為基層材料一次施工成型時，目標、生產配比有較大的偏差，生產配比中易產生收縮裂縫的細集料含量偏大，施工現場應減少細集料的摻入比例；
(2)影響壓實度的因素有離析、含水量、攤鋪設備、碾壓工藝，在保證離析程度的基礎上應嚴格控制拌和料的含水量，同時應該考慮再生料中結晶水的影響；
(3)一次施工成型的大厚度基層的碾壓工藝與傳統不同，在第二遍振動碾壓完成後需在其表面灑水以保證基層壓實度；
(4)施工現場通過對生產配比、離析、含水率、攤鋪等關鍵因素的有效控制，雖然深層部位壓實度偏小但其他強度指標均能達到重載交通道路的要求，表明施工關鍵控制要點的分析與現場施工控制效果對應很好，對大厚度水穩基層的施工具有指導作用。
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