高速公路水泥穩定碎石基層結構質量控制與性能探究

杜保印

摘 要：路基是路面結構的基礎，路基的堅固與穩定是道路能長期承受車輛荷載的重要保證。文章在借鑒國內外相關研究成果的基礎上，詳細的調研了京石高速公路改擴建工程的現狀，在試驗與現場實測的基礎上，對水泥穩定類碎石基層材料力學性能進行了一定的研究。

關鍵詞：高速公路；水泥穩定類碎石基層；力學性能

引言

以穩定碎石、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，抗滲以及抗凍性能較好，具有整體穩定性和耐久性良好、強度和承載能力較高等特點。

目前，水泥穩定碎石基層仍被廣泛的應用在我國高速公路建設中。資料顯示，在我國已經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定材料和石灰、粉煤灰穩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、表面容易受到沖刷破壞等缺點。

1 國內外研究現狀

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

國內的半剛性基層研究主要集中在影響基層質量的因素[2-3]。陳星光[4]通過理論分析與試驗對比，得出低劑量水泥穩定碎石混合料更易產生離析現象；細集料顆粒越小、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生溫縮、干縮現象。蔣應軍[5]研究不同粉煤灰摻入劑量的水泥穩定碎石基層的路用性能，發現適量摻入粉煤灰可有效提高水泥穩定碎石基層的抗裂性能。

長安大學胡力群的研究[6]表明，骨架密實結構能夠提高半剛性基層的抗裂、抗沖刷性能。

2 水泥穩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的碎石，應嚴格限制粗集料中針片狀的含量。

細集料應選用級配良好的石屑或機制砂，細集料中小于0.075mm的顆粒含量應不大于20%，并且集料的亞甲藍值不大于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，初凝時間應小于3.5小時，終凝時間應不小于6小時。

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

3 水泥穩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定碎石的強度特性和穩定效果的影響，采用試驗測試了水泥穩定碎石混合料不同齡期的無側限抗壓強度、劈裂強度、抗壓回彈模量等性能。結果顯示，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%時達到最大干密度2.328g/cm3。

3.1 無側限抗壓強度

目前基層規范對水泥穩定碎石混合料唯一強度檢驗指標就是7d無側限抗壓強度，并以此為基準綜合考慮劈裂強度和抗彎拉強度。

水泥穩定碎石混合料無側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，很容易出現開裂現象。衡量水泥穩定碎石抗彎拉強度常采用劈裂試驗。

水泥穩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

在我國的路面設計規范中，抗壓回彈模量是路面結構的基本設計參數，同時也是表征路面材料的強度之一。因此，研究水泥穩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，這是由于產生的膠結料數量較少，混合料處于松散狀態，材料的組成及原材料模量對早期回彈模量影響較大；隨著水化反應的進行，整體的結構加強，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現，回彈模量隨著水泥劑量的增加而增大，水穩材料的剛度逐漸增大。

4 結束語

文章通過試驗段取樣進行室內試驗，對水泥穩定碎石材料的強度特性進行了探究，得到以下結論。

（1）強度指標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，應選擇合理的水泥劑量。

（2）抗壓回彈模量表現出隨著齡期、水泥劑量的增長而增大的規律。

參考文獻

[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規范[S].中國財經出版社，2000.

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

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

[5]蔣應軍.水泥穩定碎石基層收縮裂縫防治研究[D].長安大學，2001.

[6]胡力群，沙愛民，翁優靈.骨架孔隙結構水泥穩定碎石配比設計及路用性能[J].公路交通科技，2006，6：22-26.