二灰碎石基層對水泥穩(wěn)定碎石的優(yōu)勢

慈維超 喬宇峰

1 二灰碎石和水泥穩(wěn)定碎石基層概述

1.1 道路結(jié)構(gòu)層常見的道路基層形式

道路基層是指直接位于瀝青路面層下，用高質(zhì)量材料填筑的主要承重層，或直接位于水泥混凝土路面下，用高質(zhì)量材料鋪筑的結(jié)構(gòu)層。高等級路面主要包括水泥穩(wěn)定砂礫、水泥穩(wěn)定碎石、石灰粉煤灰碎石、石灰粉煤灰土等。

最近十年，天津市經(jīng)常采用的道路基層主要有兩種:石灰粉煤灰碎石、水泥穩(wěn)定碎石(以下分別簡稱二灰碎石、水穩(wěn))。其均以級配碎石作骨料，采用一定數(shù)量的膠凝材料和足夠的灰漿體積填充骨料的空隙，按嵌擠原理攤鋪壓實。其壓實度接近于密實度，強度主要靠碎石間的嵌擠鎖結(jié)原理，同時由足夠的灰漿體積來填充骨料的空隙。

1.2 二灰碎石各項參數(shù)

二灰碎石基層材料具有較高的強度、板體性能，同時抗?jié)B度和抗凍性較好，比其他基層材料有更好的抗裂性能，以及應(yīng)用二灰碎石可以變廢為寶，減少工業(yè)廢渣對環(huán)境的危害，理論上二灰與粒料之比在15∶85 ～20∶80 范圍，常用的配比為6∶14∶80 和8∶12∶80。最佳含水量在7%～8%之間，最大干密度在2.0 t/m3～2.1 t/m3。7 d的無側(cè)限抗壓強度不低于0.8 MPa。

1.3 水穩(wěn)各項參數(shù)

水穩(wěn)的初期強度高，并且強度隨齡期而增加很快結(jié)成板體，因而具有較高的強度，抗?jié)B度和抗凍性較好。理論上水泥與粒料之比在 3∶97 ～7∶93 范圍，常用的配比為 4.5∶95.5 ～5.5∶94.5，最佳含水量在5%左右，最大干密度在2.2 t/m3～2.4 t/m3。7 d的無側(cè)限抗壓強度不低于3.5 MPa。水泥穩(wěn)定碎石成活后遇雨不泥濘，表面堅實，是高級路面的理想基層材料之一。

2 二灰碎石與水穩(wěn)的各項指標(biāo)對比

2.1 造價對比

根據(jù)試驗室經(jīng)驗數(shù)據(jù)，二灰碎石的最大干密度為2.1 t/m3，水穩(wěn)的最大干密度為2.4 t/m3。按照目前市場價格，水泥:320元/t，石灰:220元/t，粉煤灰:55元/t，碎石:80元/t。100 m2厚18 cm二灰碎石和水穩(wěn)的材料價格如表1所示。

表1 100 m2厚度18 cm基層材料造價 元

通過表1對比，二灰碎石的材料價格低于水穩(wěn)價格，又由于二灰碎石和水穩(wěn)的人工和機械費用基本相同，因此可知二灰碎石的單平米造價低于水穩(wěn)造價。

2.2 對重載交通的承受能力

提到此問題，很多工程人員認(rèn)為由于水穩(wěn)的強度高于二灰碎石，因此，水穩(wěn)對重載交通的承受能力優(yōu)于二灰碎石。實際情況如何，通過二者的強度對比試驗，分析如表2所示。

表2 二灰碎石與水穩(wěn)隨齡期強度對比

通過表2對比，二灰碎石的初期強度比水穩(wěn)差很多，但隨著齡期的增加，二灰碎石的強度明顯高于水穩(wěn)，按照二灰碎石完全達到強度為10 MPa考慮，按每軸4個輪胎，且單個輪胎與地面的接觸面積按357.21 cm2(18.9 cm ×18.9 cm)計算，二灰碎石基層理論狀態(tài)下可承受的單軸軸載為357 kN，約合35.7 t;按照水穩(wěn)完全達到強度為5.7 MPa考慮，其理論狀態(tài)下可承受的單軸軸載為204 kN，約合20.4 t。這完全可以說明二灰碎石基層對重載交通的承受能力遠優(yōu)于水穩(wěn)。

2.3 施工難易度對比

由于水穩(wěn)中含有水泥等膠凝材料因而要求整個施工過程要在水泥終凝前完成，水泥的初凝時間不低于3 h，終凝時間不低于6 h，并且一次達到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，否則不易修整。此外，水穩(wěn)基層最佳含灰量在4.5%～5.5%之間，取值區(qū)間很小，含灰量如果高出此范圍容易導(dǎo)致水穩(wěn)出現(xiàn)干縮裂縫，含灰量低于此范圍又不能達到強度要求。因而施工中要求加強施工組織和實施的管理，增加現(xiàn)場施工人員的緊迫感和責(zé)任感，加快施工進度，加大機械化施工程度，提高機械效率。

二灰碎石在施工中沒有初凝時間和終凝時間的要求，通過試驗研究和實際操作經(jīng)驗，二灰碎石的含灰量對強度影響也不是正比關(guān)系，即80%的粒料含量，石灰、粉煤灰的最佳配比值在1∶2～1∶3范圍，含石灰量在5%～6.7%，而實踐證明含石灰量在5%～8%之間均能滿足設(shè)計強度要求，對工程質(zhì)量沒有任何影響。這對于施工控制而言，又比水穩(wěn)施工有一定優(yōu)勢。

2.4 下一道工序的施工時間對比

在進行外環(huán)線內(nèi)側(cè)輔道工程二灰碎石下基層200 m試驗段施工過程中，采取了流水作業(yè)的施工辦法，即二灰碎石下基層在鋪筑完成后，第二天進行二灰碎石上基層施工。養(yǎng)生期間，進行正常的灑水養(yǎng)護，7 d后，采取上、下基層同時取芯并作檢測，檢測結(jié)果滿足設(shè)計要求。

由于水穩(wěn)中含水泥，受水泥的初凝時間和終凝時間控制，理論上，水穩(wěn)不具備流水作業(yè)的可能性。為保證工程質(zhì)量，水穩(wěn)必須以能夠取芯，且能夠滿足設(shè)計要求的抗壓強度指標(biāo)，才可進行下一道工序的施工。按照此要求，在筆者接觸到的眾多工程中，僅京沈高速公路擴建工程在夏季施工且灑水養(yǎng)護非常及時的情況下，于施工完成后的第5天取出芯樣并檢測合格，其余工程一般均為6 d～7 d。

從采用二灰碎石和水穩(wěn)作為下基層結(jié)構(gòu)進行下一道工序的時間對比來看，在保證工程質(zhì)量的前提下，二灰碎石具有流水作業(yè)的條件，能夠為施工爭取時間。

2.5 不能封閉交通的適應(yīng)性對比

由于二灰碎石的成型慢，強度上漲時間周期長，證明石灰和粉煤灰的化學(xué)反應(yīng)時間很長，二灰碎石養(yǎng)生期間，在不能封閉交通的情況下，車輛在通行過程中不會對二灰碎石有破壞性的影響。而水穩(wěn)在養(yǎng)護期間一旦被車輛荷載影響將是破壞性的。正是二灰碎石的這個特點，在市內(nèi)道路施工中，由于不能斷交，道路基層一般均采用二灰碎石進行施工。

3 結(jié)語

通過對二灰碎石與水泥穩(wěn)定碎石造價和性能的對比分析，二灰碎石因造價低，對重載交通承受能力強，施工更易于操作，具備流水作業(yè)條件以及更適應(yīng)不能封閉交通等優(yōu)勢，使得在二灰碎石與水穩(wěn)的選擇上，建議采用二灰碎石。

［1］ 劉 敏.淺析水泥穩(wěn)定碎石無側(cè)限抗壓強度及芯樣的完整性［J］.西部探礦工程，2010(3):8-11.

［2］ 鄭南祥，吳傳海.高性能二灰穩(wěn)定碎石混合料設(shè)計方法研究［J］.公路，2004(7):73-75.

［3］ 張文志，何憲宏.水泥穩(wěn)定級配碎石無側(cè)限抗壓強度實驗研究［J］.黑龍江交通科技，2009(7):111-112.

［4］ 高建紅.輪載作用下半剛性路面受力狀況的有限元分析［J］.華東公路，2006(3):18-21.

［5］ 倪 勝.二灰碎石強度隨齡期和配合比的變化規(guī)律［J］.南京市政，2007(3):12-14.

［6］ 龐京春，劉錫海.水泥穩(wěn)定碎石道路基層的試驗研究［J］.中國市政工程，2000(6):8-10.