二灰碎石基层对水泥稳定碎石的优势

慈维超 乔宇峰

1 二灰碎石和水泥稳定碎石基层概述

1.1 道路结构层常见的道路基层形式

道路基层是指直接位于沥青路面层下，用高质量材料填筑的主要承重层，或直接位于水泥混凝土路面下，用高质量材料铺筑的结构层。高等级路面主要包括水泥稳定砂砾、水泥稳定碎石、石灰粉煤灰碎石、石灰粉煤灰土等。

最近十年，天津市经常采用的道路基层主要有两种:石灰粉煤灰碎石、水泥稳定碎石(以下分别简称二灰碎石、水稳)。其均以级配碎石作骨料，采用一定数量的胶凝材料和足够的灰浆体积填充骨料的空隙，按嵌挤原理摊铺压实。其压实度接近于密实度，强度主要靠碎石间的嵌挤锁结原理，同时由足够的灰浆体积来填充骨料的空隙。

1.2 二灰碎石各项参数

二灰碎石基层材料具有较高的强度、板体性能，同时抗渗度和抗冻性较好，比其他基层材料有更好的抗裂性能，以及应用二灰碎石可以变废为宝，减少工业废渣对环境的危害，理论上二灰与粒料之比在15∶85 ～20∶80 范围，常用的配比为6∶14∶80 和8∶12∶80。最佳含水量在7%～8%之间，最大干密度在2.0 t/m3～2.1 t/m3。7 d的无侧限抗压强度不低于0.8 MPa。

1.3 水稳各项参数

水稳的初期强度高，并且强度随龄期而增加很快结成板体，因而具有较高的强度，抗渗度和抗冻性较好。理论上水泥与粒料之比在 3∶97 ～7∶93 范围，常用的配比为 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的无侧限抗压强度不低于3.5 MPa。水泥稳定碎石成活后遇雨不泥泞，表面坚实，是高级路面的理想基层材料之一。

2 二灰碎石与水稳的各项指标对比

2.1 造价对比

根据试验室经验数据，二灰碎石的最大干密度为2.1 t/m3，水稳的最大干密度为2.4 t/m3。按照目前市场价格，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二灰碎石和水稳的材料价格如表1所示。

表1 100 m2厚度18 cm基层材料造价 元

通过表1对比，二灰碎石的材料价格低于水稳价格，又由于二灰碎石和水稳的人工和机械费用基本相同，因此可知二灰碎石的单平米造价低于水稳造价。

2.2 对重载交通的承受能力

提到此问题，很多工程人员认为由于水稳的强度高于二灰碎石，因此，水稳对重载交通的承受能力优于二灰碎石。实际情况如何，通过二者的强度对比试验，分析如表2所示。

表2 二灰碎石与水稳随龄期强度对比

通过表2对比，二灰碎石的初期强度比水稳差很多，但随着龄期的增加，二灰碎石的强度明显高于水稳，按照二灰碎石完全达到强度为10 MPa考虑，按每轴4个轮胎，且单个轮胎与地面的接触面积按357.21 cm2(18.9 cm ×18.9 cm)计算，二灰碎石基层理论状态下可承受的单轴轴载为357 kN，约合35.7 t;按照水稳完全达到强度为5.7 MPa考虑，其理论状态下可承受的单轴轴载为204 kN，约合20.4 t。这完全可以说明二灰碎石基层对重载交通的承受能力远优于水稳。

2.3 施工难易度对比

由于水稳中含有水泥等胶凝材料因而要求整个施工过程要在水泥终凝前完成，水泥的初凝时间不低于3 h，终凝时间不低于6 h，并且一次达到质量标准，否则不易修整。此外，水稳基层最佳含灰量在4.5%～5.5%之间，取值区间很小，含灰量如果高出此范围容易导致水稳出现干缩裂缝，含灰量低于此范围又不能达到强度要求。因而施工中要求加强施工组织和实施的管理，增加现场施工人员的紧迫感和责任感，加快施工进度，加大机械化施工程度，提高机械效率。

二灰碎石在施工中没有初凝时间和终凝时间的要求，通过试验研究和实际操作经验，二灰碎石的含灰量对强度影响也不是正比关系，即80%的粒料含量，石灰、粉煤灰的最佳配比值在1∶2～1∶3范围，含石灰量在5%～6.7%，而实践证明含石灰量在5%～8%之间均能满足设计强度要求，对工程质量没有任何影响。这对于施工控制而言，又比水稳施工有一定优势。

2.4 下一道工序的施工时间对比

在进行外环线内侧辅道工程二灰碎石下基层200 m试验段施工过程中，采取了流水作业的施工办法，即二灰碎石下基层在铺筑完成后，第二天进行二灰碎石上基层施工。养生期间，进行正常的洒水养护，7 d后，采取上、下基层同时取芯并作检测，检测结果满足设计要求。

由于水稳中含水泥，受水泥的初凝时间和终凝时间控制，理论上，水稳不具备流水作业的可能性。为保证工程质量，水稳必须以能够取芯，且能够满足设计要求的抗压强度指标，才可进行下一道工序的施工。按照此要求，在笔者接触到的众多工程中，仅京沈高速公路扩建工程在夏季施工且洒水养护非常及时的情况下，于施工完成后的第5天取出芯样并检测合格，其余工程一般均为6 d～7 d。

从采用二灰碎石和水稳作为下基层结构进行下一道工序的时间对比来看，在保证工程质量的前提下，二灰碎石具有流水作业的条件，能够为施工争取时间。

2.5 不能封闭交通的适应性对比

由于二灰碎石的成型慢，强度上涨时间周期长，证明石灰和粉煤灰的化学反应时间很长，二灰碎石养生期间，在不能封闭交通的情况下，车辆在通行过程中不会对二灰碎石有破坏性的影响。而水稳在养护期间一旦被车辆荷载影响将是破坏性的。正是二灰碎石的这个特点，在市内道路施工中，由于不能断交，道路基层一般均采用二灰碎石进行施工。

3 结语

通过对二灰碎石与水泥稳定碎石造价和性能的对比分析，二灰碎石因造价低，对重载交通承受能力强，施工更易于操作，具备流水作业条件以及更适应不能封闭交通等优势，使得在二灰碎石与水稳的选择上，建议采用二灰碎石。

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