高速公路水泥穩(wěn)定碎石基層結(jié)構(gòu)質(zhì)量控制與性能探究

杜保印

摘 要：路基是路面結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，路基的堅固與穩(wěn)定是道路能長期承受車輛荷載的重要保證。文章在借鑒國內(nèi)外相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上，詳細(xì)的調(diào)研了京石高速公路改擴建工程的現(xiàn)狀，在試驗與現(xiàn)場實測的基礎(chǔ)上，對水泥穩(wěn)定類碎石基層材料力學(xué)性能進(jìn)行了一定的研究。

關(guān)鍵詞：高速公路；水泥穩(wěn)定類碎石基層；力學(xué)性能

引言

以穩(wěn)定碎石、水泥、粉煤灰、砂、石屑等為主骨料，以膠凝材料來填充骨料的空隙的水泥穩(wěn)定碎石基層，是一種理想的路面基層材料。其早期強度高，隨齡期增加強度會迅速增長，抗?jié)B以及抗凍性能較好，具有整體穩(wěn)定性和耐久性良好、強度和承載能力較高等特點。

目前，水泥穩(wěn)定碎石基層仍被廣泛的應(yīng)用在我國高速公路建設(shè)中。資料顯示，在我國已經(jīng)修建完工的各等級公路中，90%以上使用的基層材料都是以水泥穩(wěn)定材料和石灰、粉煤灰穩(wěn)定材料為代表的半剛性材料。同時，也存在著例如易收縮裂縫、耐水性能差、對重型荷載敏感性大、表面容易受到?jīng)_刷破壞等缺點。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

美國的George、澳大利亞的R.E.洛林斯對水泥穩(wěn)定粒料土的干縮性能的研究[1]發(fā)現(xiàn)，水泥穩(wěn)定材料中水泥劑量、含水量、粘粒含量越大，其干縮性越明顯。

國內(nèi)的半剛性基層研究主要集中在影響基層質(zhì)量的因素[2-3]。陳星光[4]通過理論分析與試驗對比，得出低劑量水泥穩(wěn)定碎石混合料更易產(chǎn)生離析現(xiàn)象；細(xì)集料顆粒越小、含量越多，干縮變形越大，間斷級配與密實級配相比更容易產(chǎn)生溫縮、干縮現(xiàn)象。蔣應(yīng)軍[5]研究不同粉煤灰摻入劑量的水泥穩(wěn)定碎石基層的路用性能，發(fā)現(xiàn)適量摻入粉煤灰可有效提高水泥穩(wěn)定碎石基層的抗裂性能。

長安大學(xué)胡力群的研究[6]表明，骨架密實結(jié)構(gòu)能夠提高半剛性基層的抗裂、抗沖刷性能。

2 水泥穩(wěn)定碎石基層材料的控制

粗集料宜采用圓錐破碎機、沖擊破碎機或反擊式二級碎石機生產(chǎn)的碎石，應(yīng)嚴(yán)格限制粗集料中針片狀的含量。

細(xì)集料應(yīng)選用級配良好的石屑或機制砂，細(xì)集料中小于0.075mm的顆粒含量應(yīng)不大于20%，并且集料的亞甲藍(lán)值不大于3。

水泥宜選用強度等級為32.5礦渣水泥或42.5緩凝的普通硅酸鹽水泥，初凝時間應(yīng)小于3.5小時，終凝時間應(yīng)不小于6小時。

施工用水一般采用人畜能飲用的水，對可疑水源應(yīng)進(jìn)行試驗鑒定，符合要求的才可以使用。

3 水泥穩(wěn)定碎石基層試驗段性能測試

為了研究不同水泥劑量對水泥穩(wěn)定碎石的強度特性和穩(wěn)定效果的影響，采用試驗測試了水泥穩(wěn)定碎石混合料不同齡期的無側(cè)限抗壓強度、劈裂強度、抗壓回彈模量等性能。結(jié)果顯示，水泥劑量每增加0.5%，最佳含水量增加0.1%，水泥劑量在4.5%時達(dá)到最大干密度2.328g/cm3。

3.1 無側(cè)限抗壓強度

目前基層規(guī)范對水泥穩(wěn)定碎石混合料唯一強度檢驗指標(biāo)就是7d無側(cè)限抗壓強度，并以此為基準(zhǔn)綜合考慮劈裂強度和抗彎拉強度。

水泥穩(wěn)定碎石混合料無側(cè)限抗壓強度均隨齡期而增長，而且前期增長速率較快，后期增長速率減緩，說明混合料強度主要在前期形成。

3.2 劈裂強度

水泥穩(wěn)定碎石基層長期在車輛荷載和溫濕變化的作用下，很容易出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。衡量水泥穩(wěn)定碎石抗彎拉強度常采用劈裂試驗。

水泥穩(wěn)定碎石混合料劈裂強度均隨齡期而增長，而且前期增長速率較快，后期增長速率減慢，說明混合料劈裂強度主要在前期形成。水泥劑量每增加1%，劈裂強度值增大0.1MPa。

3.3 抗壓回彈模量

在我國的路面設(shè)計規(guī)范中，抗壓回彈模量是路面結(jié)構(gòu)的基本設(shè)計參數(shù)，同時也是表征路面材料的強度之一。因此，研究水泥穩(wěn)定碎石基層混合料的抗壓回彈模量對于混合料的路用技術(shù)性能評價具有重要意義。

材料抗壓回彈模量隨齡期增長，早期回彈模量較小，這是由于產(chǎn)生的膠結(jié)料數(shù)量較少，混合料處于松散狀態(tài)，材料的組成及原材料模量對早期回彈模量影響較大；隨著水化反應(yīng)的進(jìn)行，整體的結(jié)構(gòu)加強，回彈模量不斷增大。比較不同水泥劑量混合料的回彈模量發(fā)現(xiàn)，回彈模量隨著水泥劑量的增加而增大，水穩(wěn)材料的剛度逐漸增大。

4 結(jié)束語

文章通過試驗段取樣進(jìn)行室內(nèi)試驗，對水泥穩(wěn)定碎石材料的強度特性進(jìn)行了探究，得到以下結(jié)論。

（1）強度指標(biāo)值隨著齡期均有增長趨勢，前期增長較快，后期增長放緩；水泥劑量增加，強度值增大，應(yīng)選擇合理的水泥劑量。

（2）抗壓回彈模量表現(xiàn)出隨著齡期、水泥劑量的增長而增大的規(guī)律。

參考文獻(xiàn)

[1]R.E.Rawlings.Drying Shingage of Cement Treated Paving Material

s，1988.

[2]中華人民共和國交通部.JTJ 034-2000公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范[S].中國財經(jīng)出版社，2000.

[3]中華人民共和國交通部.JTG F80/1-2004公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：人民交通出版社，2004.

[4]陳星光，熊雪明.水泥穩(wěn)定碎石基層路用性能影響因素及影響機理研究[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，公路工程工程與運輸，2005，150：42-45.

[5]蔣應(yīng)軍.水泥穩(wěn)定碎石基層收縮裂縫防治研究[D].長安大學(xué)，2001.

[6]胡力群，沙愛民，翁優(yōu)靈.骨架孔隙結(jié)構(gòu)水泥穩(wěn)定碎石配比設(shè)計及路用性能[J].公路交通科技，2006，6：22-26.