高速公路水泥稳定碎石基层结构质量控制与性能探究

2014-09-26杜保印

科技创新与应用 2014年29期

关键词：力学性能高速公路

杜保印

摘要：路基是路面结构的基础，路基的坚固与稳定是道路能长期承受车辆荷载的重要保证。文章在借鉴国内外相关研究成果的基础上，详细的调研了京石高速公路改扩建工程的现状，在试验与现场实测的基础上，对水泥稳定类碎石基层材料力学性能进行了一定的研究。

关键词：高速公路；水泥稳定类碎石基层；力学性能

引言

以稳定碎石、水泥、粉煤灰、砂、石屑等为主骨料，以胶凝材料来填充骨料的空隙的水泥稳定碎石基层，是一种理想的路面基层材料。其早期强度高，随龄期增加强度会迅速增长，抗渗以及抗冻性能较好，具有整体稳定性和耐久性良好、强度和承载能力较高等特点。

目前，水泥稳定碎石基层仍被广泛的应用在我国高速公路建设中。资料显示，在我国已经修建完工的各等级公路中，90%以上使用的基层材料都是以水泥穩定材料和石灰、粉煤灰稳定材料为代表的半刚性材料。同时，也存在着例如易收缩裂缝、耐水性能差、对重型荷载敏感性大、表面容易受到冲刷破坏等缺点。

1 国内外研究现状

美国的George、澳大利亚的R.E.洛林斯对水泥稳定粒料土的干缩性能的研究[1]发现，水泥稳定材料中水泥剂量、含水量、粘粒含量越大，其干缩性越明显。

国内的半刚性基层研究主要集中在影响基层质量的因素[2-3]。陈星光[4]通过理论分析与试验对比，得出低剂量水泥稳定碎石混合料更易产生离析现象；细集料颗粒越小、含量越多，干缩变形越大，间断级配与密实级配相比更容易产生温缩、干缩现象。蒋应军[5]研究不同粉煤灰掺入剂量的水泥稳定碎石基层的路用性能，发现适量掺入粉煤灰可有效提高水泥稳定碎石基层的抗裂性能。

长安大学胡力群的研究[6]表明，骨架密实结构能够提高半刚性基层的抗裂、抗冲刷性能。

2 水泥稳定碎石基层材料的控制

粗集料宜采用圆锥破碎机、冲击破碎机或反击式二级碎石机生产的碎石，应严格限制粗集料中针片状的含量。

细集料应选用级配良好的石屑或机制砂，细集料中小于0.075mm的颗粒含量应不大于20%，并且集料的亚甲蓝值不大于3。

水泥宜选用强度等级为32.5矿渣水泥或42.5缓凝的普通硅酸盐水泥，初凝时间应小于3.5小时，终凝时间应不小于6小时。

施工用水一般采用人畜能饮用的水，对可疑水源应进行试验鉴定，符合要求的才可以使用。

3 水泥稳定碎石基层试验段性能测试

为了研究不同水泥剂量对水泥稳定碎石的强度特性和稳定效果的影响，采用试验测试了水泥稳定碎石混合料不同龄期的无侧限抗压强度、劈裂强度、抗压回弹模量等性能。结果显示，水泥剂量每增加0.5%，最佳含水量增加0.1%，水泥剂量在4.5%时达到最大干密度2.328g/cm3。

3.1 无侧限抗压强度

目前基层规范对水泥稳定碎石混合料唯一强度检验指标就是7d无侧限抗压强度，并以此为基准综合考虑劈裂强度和抗弯拉强度。

水泥稳定碎石混合料无侧限抗压强度均随龄期而增长，而且前期增长速率较快，后期增长速率减缓，说明混合料强度主要在前期形成。

3.2 劈裂强度