CRR材料的特性与碾压施工工艺

檀廷夫

中铁七局集团武汉有限公司　湖北武汉　430074

摘　要：由于CRR具有良好的水稳性和较好的路用特性，非洲旱、雨季分明的地区多采用CRR层作为行车路面的基层。本文介绍了CRR材料的技术指标，用试验的结果证明其最大可压实特性。通过试验段工艺性试验探讨了CRR的碾压施工工艺。

关键词：CRR材料；压实特性；施工工艺

中图分类号：U215.14 文献标识码：A

1.前言

近些年，非洲道路施工设计越来越多的采用CRR 这种半刚性半柔性材料层作为行车路面的基层。它与传统的刚性2MPa水泥稳定层上直接铺筑路面的设计比较，显示了更好的路用性。CRR层的加入大大提高了路面的使用寿命，方便了行车道路的维护。为了深入了解CRR这种材料的特性和施工工艺，本文将结合坦桑尼亚首都医院项目附属4KM道路工程的CRR 施工进行分析和探讨。

2.CRR材料的技术指标要求

CRR 材料是由干净、完全无风化、0.3米以上直径的坚硬岩石轧制成规定粒度级配要求的材料。坦桑尼亚《道路材料设计手册》和《道路工程标准规范》对路上材料压实度不得低于骨料视密度的88%且不低于按室内英国标准程序重型击实最大干密度（MDD）的104%。这一压实要求有别于其他基层或底基层以下材料的压实要求——接近室内击实MDD即可。下表1、表2 是CRR 材料的级配和物理力学性能要求。

表1　CRR 材料级配的要求

筛网孔

径/mm

37.5 28 20 10 5 2 1.18 0.425 0.075 标准筛

通过率

100 87-97 75-90 52-68 38-55 23-40 18-33 11-24 4-12 粗级配

100 100 87-97 62-77 44-62 27-45 22-38 13-27 5-12 细级配

表2　CRR 材料的物理力学性能要求

10% 细料强

度值/KN

软化系数/%

针片状指数

/%

液限/% 缩限/%

塑性指数

/%

110（MIN） 75（MIN） 35（MAX） 30（MAX） 3（MAX） 0

注：软化系数以湿、干的10%细料强度值之比表示3.CRR的主要特性及材料试验CRR 层通常设计150mm厚，处于刚性底基层水泥稳定土C2（C1）之上和柔性面层沥混材料之下的半刚半柔性材料，因此要求其具有足够的传递路面荷载的强度和抗变形能力及抵抗雨水浸泡的稳定性。CRR材料具有最大可压实的特性，这一特性满足了设计对CRR 层的强度、刚度、和稳定性的要求。近些年，非洲越来越多的道路设计尤其对载重大、繁忙的主干道采用刚性层+CRR+柔性沥混面层设计形式。

3.1工程用CRR原材料

施工规范要求CRR材料采用表1 中的粗级配，工程附近的岩石为粗晶粒的花岗岩，其力学性能见表3，所轧制的CRR 材料各项指标均满足坦桑当地施工技术规范要求。工程所用CRR 材料级配试验结果见表4.其中28mm 粒径以上的占10.3%，0.075mm的粉料含量为10.9%。该级配属施工中密实级配。

3.2最大可压实特性

采用上述材料进行室内标准击实试验，其MDD为2.378Mg.m-3，最佳含水量为4.6%，修正后的MDD为2420Mg.m-3，按材料的视密度、干密度、含水量和孔隙率的关系可得到不同孔隙率对应的干密度，将干密度除以室内击实的最大干密度可得到不同孔隙率所对应的压实度，见表5 和图1.

表3　实际用CRR 材料的物理力学性能指标

级配碎石/

Mg.m-3

最优含

水量

液限

塑性

指数

缩限

饱和面

干密度

骨料

针片状

指数

最大

MDD

修正

MDD

% % % % Mg.m-3 视密度吸水率%

2.378 2.42 4.6 28 NP 1 2.668 2.683 0.372 17.6

表4　实际用CRR 级配

筛网孔径

/mm

37.5 28 20 10 5 2 1.18 0.425 0.075 类型

规范值

100 87-97 75-90 52-68 38-55 23-40 18-33 11-24 4-12 粗糙型

100 100 87-97 62-77 44-62 27-45 22-38 13-27 5-12 粉状型

实际应用

级配

100 89.7 76 61.6 48.3 36.6 31.6 23.5 10.9 粗糙型

表5　最大可压实特性分析

含水量干密度不同空隙率% 对应的压实度

% Mg.m-3 0 1 2 3 4 5 6 7

1.4 2.311 114.1 112.5 111.9 110.3 109.3 107.9 106.1 104.7

2.6 2.374 110.7 109.2 108.4 106.8 105.2 104 103.2 102.1

4.0 2.419 107.8 105.3 104.2 103.4 102.1 100.6 98.4 96.8

6.4 2.408 101.1 100.7 100.3 98.1 97.2 95 95.1 94.4

7.6 2.376 97 96.7 96.1 95.2 94.4 93.8 92.3 91.7

表5和图1压实度随含水量的增加而减少。在含水量一定的情况下，压实度随着孔隙率的减少而增大。图1表明在最佳含水量下通过碾压减少材料的孔隙率直至零为止，压实度可达114%。当超过最佳含水量时，无论如何碾压也无法达到压实指标。在孔隙率基本不变的情况下，最佳含水量应控制在4%左右，容易达到室内标准压实度。若含水量过小，骨料间的摩阻增大，需较多的压实功，且易造成骨料破碎增多。因此碾压前应控制含水量在4%-5%为宜。经分析达到100% 压实度情况下，CRR材料的孔隙率为4.2%。

压实度%

116

114

孔隙率0%

112

孔隙率3%

110

孔隙率5%

108

106

104

102

100

98

94

92

96

含水量%

图 1

1 2 3 4 5 6

随着碾压使孔隙率的进一步减小，压实度随之逐渐增大。如使材料的碾压前含水量控制在略小于最佳含水量时，孔隙率更容易减小，压实度更容易提高达到规范要求104%的压实度，继续碾压甚至可达到114%的压实度。

4.CRR的施工工艺试验

4.1工艺性试验

在100m试验段上收集不同工况下的压实度与含水量关系。试验中采用22T戴纳派克压路机碾压，其静线压力65.3KN/m，低频率29HZ，高频率31HZ，高频振幅1.1mm，低频振幅1.8mm。采用厂拌CRR 料，摊铺机摊铺20cm 厚度。实测碾压遍数与压实度、含水量关系如表6.

表6　碾压工艺性试验结果

碾压

遍数

压实度% 含水量% 湿密度Mg.m-3

左中右平均左中右左中右

2 96.9 97.3 97.2 97.1 5.2 5.3 4.9 2342 2365 2358

4 100 101.6 100.8 100.8 5.1 5.2 4.9 2436 2445 2433

6 103.2 101.8 103.6 102.9 4.3 4.5 4.3 2487 2456 2447

8 106.5 103.1 105.9 105.2 4.3 4.3 4.3 2514 2481 2499

10 106.9 105.3 107.9 106.7 4.3 4.3 4.3 2562 2558 2579

从表6和图2的试验结果看出在正常的情况下，强振碾压4遍以上可达100%的压实度与通常规律相符，但对CRR 材料至少需碾压到8遍以上才可能达到规范104%的要求。

2 4 6 8 10

图2 强振碾压遍数

100

108

106

104

102

98

96

从图2可见，压实度增长规律大致可分为4个阶段。第一阶段是由松到紧密阶段即压实阶段。该阶段压实度快速增长并很快达到室内击实密度。此时特性为骨料有推移现象，CRR中的部分水被挤压到表面，但分布不均匀；第二阶段为缓慢增长阶段，对应的碾压遍数为4-6遍，即达到室内最大干密度后，压实度增长缓慢，压实度提高不明显，表面上的料在压路机强振作用下任有微小可见位移，该阶段可称为紧密到密实的过度阶段；第三阶段为密实阶段即随着碾压遍数的进一步增加压实度增长的速率进一步提高，CRR 材料的密度进一步增大，其压实度增大的速率与第一阶段相当，压实度增长明显，此时对应的压实遍数为6-8遍，该阶段的显著特性为CRR材料中的水和粉料随着振动被挤提到了表面，并均匀覆盖在CRR的表面上，但已观察不到材料的推移；第四阶段为致密阶段即在压实遍数达到8遍以后，压实度增长率第二次变缓，其特性是挤压到表面上的水会沿着横坡流到路肩，CRR中的空隙被填充，孔隙水被挤压排出。

整个碾压需8-10遍，直至CRR材料中的水和粉料被振动挤提到CRR基层表面，呈均匀、骨料间嵌锁紧密状态且无表面碾压推移现象时为止。碾压后的CRR呈含水率和强度均匀状态。值得注意的是，在材料含水量或材料特性有所变化的情况下，上述压实过程会有所变化。如果含水量过大，无法达到要求的压实度；如果含水量过小，为使材料致密需很大的压实功方可克服材料间的内摩阻力且压实遍数会显著增加，碾压成本加大，骨料也易被压碎。严格控制CRR材料的级配和碾压含水率十分重要。工程实践还表明，对CRR需强振碾压，压实效果才明显，另外CRR材料本身需有足够的强度才能避免在强振下被压碎。CRR材料应用优缺点

（1）CRR是松散粒料结构，不传递拉应力和拉应变，可以很好的抑制刚性底基层水泥稳定土的裂缝向路面反射。从而可减少和防止路面裂缝的产生；另一方面能起到排水作用，同时路面损坏后修复容易，即修补即通车，对于延长沥青路面的使用寿命，降低工程造价具有重要的现实意义。

（2）由于CRR的压实度的提高，使其在强度、刚度、回弹模量、粘结强度、抗剪强度、内摩擦角和抗渗性等指标上得到提高，故CRR在水稳性，抗疲劳开裂和整体性上，在非洲旱、雨季分明的地区显示了良好的路用性。缺点是对材料的级配和强度要求较高，需要找到合适的石源来开采来满足强度尤其是级配中粉料的含量要求。往往坚硬的花岗岩TFV强度值达190KN以上，但生产中产生的粉料不足。需额外购买合适强度的粉料或机制砂来掺入以满足规范对CRR级配的要求。

5. 结语

（1）对CRR材料的压实度要求高于常规材料，要达到规范要求的压实度需两倍左右的常规碾压遍数。

（2）CRR的施工中应注意控制级配，有利于提高压实效率和降低压实系数。尤其是对外购CRR材料更应注意选择低压实系数的级配以降低采购成本。

（3）CRR施工中应注意控制碾压前含水量略低于试验室最优含水量，有利于减少碾压遍数。（4）CRR在非洲表现出了良好的路用性。既能较好的控制刚性基层裂缝向路面的反射，保护路面；又具有良好的水稳性适合非洲旱、雨季分明的地区。

参考文献：

[1] 坦桑尼亚建设工程部《铺面及铺路材料设计-1999》

[2] 坦桑尼亚建设工程部《道路工程标准规范-2000》__