水泥穩定砂礫(碎石)基層預防裂縫技術

摘要:通過對水泥穩定砂礫(碎石)基層裂縫產生機理的分析，結合陜西鳳永高速公路骨架密實結構的應用和填料的使用，對防止和控制路面裂縫提出了具體的設計和控制方法。提出了降低水泥用量的一些途徑和方法，對在水泥穩定砂礫中采用石屑等提高強度、降低水泥用量進行了具體的施工經驗闡述。

關鍵詞:水泥;基層;骨架密實;填料;裂縫;級配

中圖分類號:TU

文獻標識碼:A

文章編號:1672-3198(2010)13-0356-01

1 裂縫形成機理

1.1 裂縫產生原因

半剛性基層瀝青路面的裂縫形式多種多樣，但形成的主要原因可以分為2大類，即荷載型結構性破壞裂縫和非荷載型裂縫，包括反射裂縫和對應裂縫。荷載型結構性破壞裂縫是由汽車動態荷載產生的垂直或水平應力，在基層內部產生超過材料的容許抗拉極限應力的拉應力所造成;非荷載型裂縫則是環境作用的結果，主要是濕度和溫度的影響，由干縮、溫縮和疲勞作用導致，個別情況下也可能是由于路基不均勻沉陷造成。此外，在冰凍地區的瀝青路面上，還可能發現由路基凍脹引起的裂縫。

1.2 裂縫形成過程

對于半剛性基層，裂縫往往不是由交通荷載作用引起的。水泥穩定碎石基層由于水分蒸發及溫度變化的影響，很容易產生裂紋，在承受荷載之前，就已經存在大量的微細裂紋和孔洞。因此，實際上它是在帶有裂紋的狀態下承受交通荷載作用的，基層的溫縮和干縮是引起裂縫的內因。

2 水泥穩定砂礫(碎石)基層收縮裂縫的防治途徑

作為優質基層，水泥穩定砂礫(碎石)最大的問題就是如何降低收縮裂縫。減少基層裂縫的產生可從以下幾方面著手:

2.1 材料組成設計

首先是原材料的優選。選用合適的水泥，一般來說，細度較細、石膏含量不足及S03含量小的水泥收縮較大。選用含泥量小、結構致密、吸水率小、彈性模量較大的骨料。在普通骨料范圍內，砂巖骨料的收縮最大，石灰巖和石英巖的干縮都較小。摻用質量好、顆粒細的粉煤灰。加入新型外加劑，如能減少混凝土收縮率的外加劑——減縮劑。

2.2 配合比設計

實踐證明，將水泥穩定砂礫(碎石)基層設計為骨架密實結構可有效防止基層裂縫產生，其設計方法如下:

2.2.1 主骨料級配確定

(1)確定骨料規格D0(一般選取2-4cm料)，將一定質量的此粒徑的骨料分三次放入擊實筒中，每次按重型擊實98次，然后量測其擊實后的高度，利用公式ρ=M/V計算其擊實密度，算出空隙率:

空隙率=1-擊實密度/視密度。

(2)以D0用量為100，D0的下一級為l/2 D0(1-2cm)，以D0用量的5%為步長，將D1逐次摻入D0中，每次摻入后，擊實，測定擊實密度，建立填充數量與擊實密度關系曲線。

(3)選擇D1的合理用量，測得最佳的填隙率。

(4)以此類推，進行二、三、四、五級填充，最后分別得到各級粒徑的最佳填充比例，即主骨料的級配。

2.2.2 混合料的組成設計

(1)組成設計原則:

①水泥穩定碎石底基層、基層級配應達到骨架密實結構，集料粒徑大于4.75mm的骨料含量宜在65%以上，粒徑大于2.36mm的集料含量宜大于80%，粒徑小于0.075mm顆粒含量宜接近0，最大不應超過3%。

②在達到強度的前提下，采用較小水泥劑量，但應考慮施工的不均勻性。

③改善集料級配，減少水泥用量，使水泥用量不宜大于4.2%。

(2)水泥劑量的配制可采用:2.5%、3%、3.5%、4%、45%五種劑量。

(3)每種劑量的試件制取13個(最小數量)。

(4)試件必須在規定的溫度(20±2℃)保濕養生6天，浸水養生1天后進行無側限抗壓強度，計算試驗結果的平均值、偏差系數，并計算RX(1-1.645Cv)是否大于Rd(具體工程設計強度)。

(5)根據設計劑量做水泥延遲時間對混合料強度的影響試驗，并通過試驗確定應該控制的延遲時間。

2.3 骨架密實結構水泥穩定砂礫(碎石)底基層在鳳翔路口—永壽高速公路的應用

作為國道主干線銀武高速公路在陜西境內的重要組成部分——鳳翔路口—永壽高速公路，由于地方氣候、交通等具體情況，設計上路面底基層采用水泥穩定砂礫。級配組成設計突破規范要求，采用骨架密實結構進行設計施工，設計強度為2.5MPa。本標段在施工過程中一方面對骨架密實結構級配進行試驗分析，選擇合理的級配組成配比;另一方面，從填料、結合料入手，改變傳統觀念，摸索出了一些在保證強度的前提下有效的降低水泥用量，同時減少裂縫的途徑。在施工過程中的取芯檢測時發現，基本上在4-7天均可取出完整的芯樣，且骨架結構、密實度較好。同時，在對已竣工20公里底基層的裂縫檢查中，發現按此方法施工的底基層路面裂縫很少見，通常一公里僅有幾條干縮裂紋，沒有貫通裂縫。

參考文獻

[1]公路路面基層施工技術規范(JTJ034-2000)[S].2000，(10).

[2]沙慶林.高等級公路半剛性基層瀝青路面[M].北京:人民交通出版社，1998.