水泥穩(wěn)定碎石變形性能及其影響因素研究

沐愛銘

摘 要：隨著社會的發(fā)展和基礎(chǔ)設(shè)施的完善，人們對道路的性能要求也越來越高。水泥穩(wěn)定碎石作為一種新型的基層材料，不僅具有較高的強度和剛度，還具有較好的穩(wěn)定性、整體性和抗凍性等，受到廣泛的應(yīng)用。同時，水泥穩(wěn)定碎石變形性能也產(chǎn)生了很多不利影響，還需要不斷地完善和改進，本文將對水泥穩(wěn)定碎石的變形性能及影響因素進行討論。

關(guān)鍵詞：水泥穩(wěn)定碎石；干縮變形；溫縮變形

1 水泥穩(wěn)定碎石

1.1 水泥穩(wěn)定碎石的應(yīng)用

水泥穩(wěn)定碎石是一種新型的道路路面結(jié)構(gòu)，利用水泥的水硬性與級配碎石結(jié)合，通過壓實、固化等一系列機械操作及化學(xué)變化使其結(jié)成板體，是一種半剛性結(jié)構(gòu)，具有較高的強度和剛度，同時還具良好的水穩(wěn)性、整體性和抗凍性。水泥穩(wěn)定碎石是一種理想的道路結(jié)構(gòu)，因此主要應(yīng)用于高級路面的基層及底基層，是路面結(jié)構(gòu)的主要承重部分。水泥穩(wěn)定碎石層簡稱“水穩(wěn)層”，通過承受縱向的車輛荷載壓力，并將壓力傳導(dǎo)、擴散至墊層或土基。水穩(wěn)層需要足夠的強度、剛度以及水穩(wěn)定性，防止由于潮濕等自然因素導(dǎo)致的路面損壞。

1.2 水泥穩(wěn)定碎石的作用

水泥穩(wěn)定碎石是硬質(zhì)路面和土質(zhì)路基的過渡層，能夠有效地與路面及路基相結(jié)合，形成一個整體；由于水穩(wěn)層具有較高的強度和剛度，能夠承載足夠的負荷和壓力，達到公路建設(shè)施工要求，因此能有效地減少建設(shè)成本；水穩(wěn)層具有一定的韌性，能將壓力擴散至路基，增加承壓壓力；由于水穩(wěn)層的水穩(wěn)性及抗凍性，能有效減少惡劣環(huán)境的負面影響，保持路面穩(wěn)定。

2 水泥穩(wěn)定碎石變形性能的影響因素

2.1 水泥穩(wěn)定碎石的溫縮變形

水泥穩(wěn)定碎石基層在溫度驟然下降或回升時，易發(fā)生溫縮變形。為了具體研究這一特性，可設(shè)計實驗研究，首先選取標準極配的水泥穩(wěn)定碎石，通過液式壓力機將其壓縮成形，放置標準養(yǎng)護室進行保溫養(yǎng)生。7d后取出將其進行干縮實驗，對風(fēng)干狀態(tài)下的水泥穩(wěn)定碎石進行溫度實驗，并記錄溫縮系數(shù)和溫縮應(yīng)變，同理進行飽水狀態(tài)的實驗。實驗顯示，在驟然變溫時，水泥穩(wěn)定碎石基層材料的溫縮系數(shù)和溫縮應(yīng)變會急劇變大。風(fēng)干狀態(tài)下，在-10～10℃之間，飽水狀態(tài)下，在30～40℃之前和-20～-10℃之間，溫縮變形系數(shù)和溫縮應(yīng)變較大。

2.2 水泥穩(wěn)定碎石的干縮變形

水泥穩(wěn)定碎石作為公路建設(shè)基層材料，會因內(nèi)部發(fā)生的水化作用使水分減少，形成干縮，造成路面的反射裂縫。產(chǎn)生干縮裂縫一般有兩個時段，首先在水泥穩(wěn)定碎石壓實成形至養(yǎng)護時期，這一時期由于水泥穩(wěn)定碎石材料自身的水分蒸發(fā)，易發(fā)生干縮變形；其次在養(yǎng)護時期至瀝青封層過程中也容易從飽水狀態(tài)轉(zhuǎn)變到干燥狀態(tài)，產(chǎn)生基層的裂縫。

2.3 含泥量及材料級配

材料級配是保證工程施工質(zhì)量首先要考慮的問題，水泥穩(wěn)定碎石集料及配合要符合相關(guān)規(guī)定。水泥穩(wěn)定碎石的干縮性主要與水泥的含量有關(guān)，隨著含泥量的增加，水泥穩(wěn)定碎石的干縮率也增大。實驗顯示，含泥量為6%的水泥穩(wěn)定碎石比含泥量4%和5%的水泥穩(wěn)定碎石干縮率大了許多，因此在滿足密度、強大等指標的前提下，應(yīng)考慮盡量減少水泥的含量。

2.4 外加劑和混合輔料

水泥穩(wěn)定碎石中可以添加適量的外加劑，有效控制其收縮變形。如在水泥穩(wěn)定碎石中添加纖維，能夠減少基層材料剛性，提高抗裂能力。由于摻和纖維對水泥穩(wěn)定碎石的路用性能影響因素較大，因此應(yīng)慎重選擇，保證水泥穩(wěn)定碎石基層質(zhì)量。通過添加膨脹劑、鋼渣、煤灰、鋼筋等材料也能對水泥穩(wěn)定碎石的變形產(chǎn)生影響。

3 水泥穩(wěn)定碎石變形性能不利影響的解決措施

3.1 添加膨脹劑，增加穩(wěn)定性

膨脹劑是一種水泥混凝土中常用添加劑，目前使用較多的膨脹劑主要有CaO或MgO類和鈣礬石類，由于鈣礬石類膨脹劑性能穩(wěn)定，使用更多。通過專家們的不斷研究和改進，發(fā)現(xiàn)通過添加膨脹劑可以有效地補償水泥穩(wěn)定碎石的干縮變形，7%左右的劑量最佳，能夠有效減小水泥穩(wěn)定碎石在環(huán)境濕度變化時產(chǎn)生的變形，但是過量的膨脹劑也會削弱其效果，并降低水泥穩(wěn)定碎石的強度，因此，在添加膨脹劑時應(yīng)注意劑量。

3.2 摻和鋼渣等材料，抑制收縮變形

鋼渣具有潛在的水化活性，鋼渣的顆粒可以在水泥穩(wěn)定碎石混合料中作為填充料，增加水泥穩(wěn)定碎石的密實性。水泥穩(wěn)定碎石基層材料在壓實成形后，會由于干燥和內(nèi)部水化等原因造成水分的揮發(fā)減少，水泥穩(wěn)定碎石的體積也因此收縮，在材料中加入鋼渣對比發(fā)現(xiàn)，加入鋼渣的水泥穩(wěn)定碎石的變形明顯減小，并隨著摻量的增加，效果也越好。在鋼渣的選擇中也發(fā)現(xiàn)，細微的鋼渣效果會更好，較粗的鋼渣雖然也能對其產(chǎn)生一定影響，但不如細小的鋼渣明顯。

3.3 加強養(yǎng)護，控制變形

加強養(yǎng)護，及時進行保濕養(yǎng)生，也可以減少水分的發(fā)揮。由于水泥穩(wěn)定碎石內(nèi)部的水化作用是放熱的，因此在澆注初期，內(nèi)部溫度較高，但是由于散熱較快，影響較小。在正式投入運行后，外部環(huán)境氣溫的變化，如季節(jié)變化及晝夜溫差變化，則會引起基層的變形，因此在養(yǎng)護初期，要充分考慮其溫度收縮性能，加強養(yǎng)護。

3.4 基層橫切縫預(yù)處理

在路面進行人為切縫，鋸縫深度以板厚為止，控制在5～10cm，縫寬則以一個鋸片厚度為宜，約為0.5cm，鋸?fù)曛笥酶邏猴L(fēng)機進行清縫，保持縫內(nèi)清潔；切縫后及時用熱瀝青灌縫，灌縫后在切縫處平鋪玻璃纖維格柵，縫在所鋪玻璃纖維格柵的中線處，平鋪砍斷約2m。施工中要注意路面清潔，對局部坑洞、路面嚴重不平的路段進行整平；在攤鋪玻璃纖維格柵時，先噴灑粘層油，再鋪開玻璃纖維格柵，先將一段玻璃纖維格柵固定，另一端用人工或機械固定。

4 結(jié)束語

由于水泥穩(wěn)定碎石會受一定條件和因素的影響，產(chǎn)生變形，因此還需要不斷地探索和實踐。通過在水泥穩(wěn)定碎石中加入膨脹劑和鋼渣等材料，能夠增加水泥穩(wěn)定碎石的穩(wěn)定性，減小收縮變形的影響，在不影響路面承載能力的基礎(chǔ)上，延長路面的使用壽命。

參考文獻

[1]孫兆輝，許志鴻，陳興偉，等.水泥穩(wěn)定碎石基層材料干縮變形特性的試驗研究[J].公路交通科技，2006，23（4）：27-32.

（作者單位：南通市交通建設(shè)工程有限公司）