减少水泥稳定碎石基层反射裂缝的方法

（烟台市招远公路管理局，山东 烟台 265400）

一、背景

近年来，路面水泥稳定碎石基层出现反射裂缝的几率不断上升。如何在水泥用量不断增加的情况下，减少基层反射裂缝出现的几率，成为摆在施工人员面前的新课题。山东省烟台市招远市的花岗岩石屑中小于0.075mm的颗粒含量越来越低，已经无法满足《公路路面基层施工技术细则》中对混合料合成级配的要求（C-B-3除外）。

基于此，本文提出了在水泥稳定碎石中掺加少量粉煤灰（以下称“改良型水泥稳定碎石”）的方案，以期减少基层反射裂缝，改善常规水泥稳定碎石的级配。

二、原材料

（一）水泥

水泥标号采用32.5级或42.5级，初凝时间不低于4小时，终凝时间不低于6小时。本文采用的是招远玲珑水泥厂生产的32.5级复合硅酸盐水泥。

（二）粉煤灰

采用水洗法测定的0.3mm筛孔的通过量不得小于90%，0.075mm筛孔的通过量不得小于70%。同时，粉煤灰中SiO2、Al2O3和Fe2O3的总含量应大于70%，烧失量不超过20%。本文采用的是龙口电厂生产的粉煤灰。

（三）碎石和石屑

采用与水泥稳定碎石基层相同的规格和档数，且各项指标满足要求。规格为20mm～30mm、10mm～20mm、5mm～10mm。本文采用两种石屑：细石屑（0.075mm通过率＞7%）和粗石屑（0.075mm通过率≤2%）。

（四）水

使用自来水即可。

三、混合料的组成设计

（一）水泥和粉煤灰用量的确定

水泥和粉煤灰的用量，应结合以往经验，在不增加施工成本的原则下确定。水泥和粉煤灰都采用外掺法。本文水泥稳定碎石的配合比为——水泥：粉煤灰：碎石=4：4：100；改良型水泥稳定碎石的配合比为——水泥：碎石=4.8：100。

（二）级配范围的选择

常规水泥稳定碎石，按照C-C-2级配范围中值偏下进行混合料级配设计；改良型水泥稳定碎石，按照水泥粉煤灰稳定级配碎石CF-A-1S中值进行设计，从而确保混合料具有较好的骨架结构，级配范围如表1所示。

表1.混合料级配范围

四、试件制作、养护与强度检测

试件采用静压法成型，尺寸为150mm×150mm的圆柱体。为模拟施工现场，养护时长为28d、90d的试件，前7d为标准养护，7d后则放置在室温自然养护。各个配合比7d、28d、90d龄期的无侧限抗压强度（代表值）如表2所示。

表2.龄期与无侧限抗压强度关系表

由表2可以看出：

（1）水泥：碎石=4.8：100的水泥稳定碎石，使用粗石屑时7d、28d、90d的强度都明显低于使用细石屑时同龄期的强度。说明小于0.075mm的颗粒含量过少时，能够明显降低水泥稳定碎石的抗压强度。

（2）水泥：粉煤灰：碎石=4：4：100的改良型水泥稳定碎石，使用粗石屑时其初期强度（7d，28d），明显低于使用细石屑时的对应的初期强度（7d，28d），但90d的强度相差不大。说明在混合料小于0.075mm的颗粒含量很少时（不足1%），粉煤灰的加入能够显著提高混合料的后期强度。

（3）当采用细石屑时，比例为水泥：粉煤灰：碎石=4：4：100的改良型水泥稳定碎石，与比例为水泥：碎石=4.8：100水泥稳定碎石相比，初期7d的强度前者比后者低，90d的强度几乎相等，改良型水泥稳定碎石强度略高。

水泥稳定碎石强度通常在90d后趋于稳定，而改良型水泥稳定碎石因加入了粉煤灰，其强度预计将继续提高。

五、成本比较

以水泥425元/吨，粉煤灰110元/吨，碎石按市场价格，压实度为98%，计算两种基层混合料的成本，如表3所示。两种混合料的成本基本相等，但改良型水泥稳定碎石的成本略低。

表3.成本分析表

六、试验路段铺筑

为验证改良型水泥稳定碎石的实际抗裂效果，课题组在某项目的大修工程中铺筑了长约460m的试验路段。施工方案是在旧基层上加铺厚度为18cm的改良型水泥稳定碎石，水泥：粉煤灰：碎石=4：4：100，石屑采用细石屑。

经过两年多的定期巡查，目前试验段的沥青路面未出现反射裂缝，改良型水泥稳定碎石的抗裂性能良好。而周围的常规水泥稳定碎石在平交道口等位置，已经开始出现少量反射裂缝。

七、结语

在水泥稳定碎石中掺加少量粉煤灰能够显著改善水泥稳定碎石的抗裂性能，减少反射裂缝的产生。在成本相同时，改良型水泥稳定碎石90d的强度与常规水泥稳定碎石基本相同，最终强度预期将高于水泥稳定碎石。使用粗石屑的水泥稳定碎石7d、28d、90d的强度都明显低于使用细石屑时同龄期强度。因此在路面基层施工中，应避免使用粗石屑，如不能避免，应首选粗、细石屑掺配使用的方法，合理提高小于0.075mm的颗粒含量，或者再同步采取掺加粉煤灰的方法。