水泥稳定碎石基层施工中裂缝的防治

　　【提要】近年来，我国道路基础设施建设中，采用水泥稳定碎石做基层材料已经比较普遍。水泥稳定碎石作为路面基层材料具有良好的力学性能，水稳性和抗冻性也很突出,因而被广泛用于高等级公路路面基层或底基层。尤其值得称道的是：采用优质级配碎石作为上基层可有效地防止基层因收缩而引起的反射性裂缝，从而最大限度的提高路面的使用功能和使用寿命。本文就如何在水泥稳定碎石基层施工中对质量进行有效控制，从根本上预防路面裂缝做简要阐述，供广大同仁借鉴参考。
　　关键词：路面裂缝，碎石基层，自身特点，材料控制
　　
　　一、前言
　　近年来，我国道路基础设施建设中，采用水泥稳定碎石做基层材料已经比较普遍。水泥稳定碎石作为路面基层材料具有良好的力学性能，水稳性和抗冻性也很突出,因而被广泛用于高等级公路路面基层或底基层。尤其值得称道的是：采用优质级配碎石作为上基层可有效地防止基层因收缩而引起的反射性裂缝，从而最大限度的提高路面的使用功能和使用寿命。水泥稳定碎石基层施工具有自身特点，施工工序也不同于其他诸如采用水泥、石灰、粉煤灰一类无机结合料稳定土,如果施工质量控制不好,就不能充分发扬其长处,甚至会留下工程隐患,造成严重的后果。
　　二、水泥稳定碎石基层特点解析
　　1、碎石材料属于散粒体，密实的碎石基层具有较高的抗压特性却不能成承受拉力，故不传递下卧层的拉应力和拉应变；
　　2、水泥稳定碎石基层不同于水泥混凝土，不存在因收缩而产生裂纹。碎石是散粒体，不会在环境因素的作用下出现收缩现象，故是稳定的；
　　3、隔离作用降低了下卧半刚性基层受温度、湿度的影响，从而进一步减少半刚性基层的收缩。
　　4、水稳性好：这种结构一旦钙化成型，便不怕水长期侵蚀。它具有水泥混凝土的一些性质。
　　5、此外，由级配碎石基层和其下卧半刚性基层组成的“组合基层”，由于下卧层刚度大于碎石上基层，因此易获得高压密实和较高的刚度，组合作用使路面兼其刚柔，受力上是比较合理的。
　　6、抗疲劳能力强：水泥稳定碎石基层强度高，比其它结构更稳定、持久。同时还具有投入远期成本底、使用寿命长的特点，相应较少了建设成本。
　　实践表明，水泥稳定碎石基层结构，只要对级配碎石材料组成、结构厚度组合、施工进行精心设计、慎密组织，就可以取得很好的效果。
　　三、材料的组成设计
　　级配碎石是嵌挤密实型材料结构，决定其应用成功的关键，主要取决于材料的品质、严格的级配组成及良好的施工质量。
　　（一）、原材料：作为主要承重层之一的级配碎石上基层所用材料，应为强度高、有丰富棱角及表面纹理构造良好的轧制碎石。
　　（二）、级配组成：严格的级配组成是级配碎石成功应用的关键。不同的级配组成具有不同密实度，密度越大，其分布荷载的能力越强，刚度越大。通常影响级配组成的因素有级配类型、最大粒径、＜5mm含量、＜0.074mm含量等这三个方面：
　　1、级配
　　连续密实型级配、开级配和简间断级配能获得更高的密实度和CBR值，其级配用富勒公式，表达式如下：p=100(d/D)m
　　式中p——通过筛孔的d的通过率
　　D——最大粒径
　　m——参数
　　参数m决定着级配组成，从而影响级配碎石的性质。实践表明，当m＜0.45时，集料中＜5mm含量偏多，虽可获得高密实度，但其永久变形能力将有所下降；而当m＞0.55时，集料中＜5mm含量偏小，影响级配碎石密度；同时m取0.45-0.55之间时，集料中＜5mm含量、＜0.074mm含量及几个影响级配碎石性质的主要指标均较接近ASTM、AASTO等几种碎石级配。
　　2、最大粒径
　　按富勒公式计算级配，其中最大粒径D不同也将导致不同特性的级配碎石。实践表明，最大粒径从20mm、30mm、40mm至50mm或更大，级配碎石的CBR值可能会呈增加趋势，然而D太大，也会导致10mm以上大粒径粗料相对偏多，从而易导致混合料离析，鉴于此，最大粒径取30mm为宜，最大粒径≯40mm。
　　3、＜0.074mm含量及其塑性
　　实践表明，级配碎石集料中＜0.074mm含量从0-12%，将导致其密度逐渐增加，当＜0.074mm含量达到9%左右时密度最大。以后又将逐渐减小，但若以后抗永久变形而论，则以＜0.074mm含量取3%-6%左右为最好，因此建议集料中＜0.074mm以≤6%为宜。此外，细料塑性指数增大同样会导致永久变形的增加，也增加了材料的冰冻敏感性。为此，宜取其塑性指数≯4，最大值不超过6。
　　四、结构厚度组成设计
　　级配碎石是散粒体，不能承受拉力，但具有较高的抗压及分布荷载的能力，尤其铺在较大刚性下卧层上的优质级配碎石，刚度远高于同样材料，但铺在土基上或基层的级配碎石，由于材料要求及具体层位、受力状态不同，其E0可能变化，为此，适宜的结构厚度是路面得以充分发挥使用功能的保证。
　　因沥青面层的弯拉应力控制着沥青路面的疲劳破坏强度，沥青面层的厚度直接影响其弯沉，但通过提高其厚度是不经济的，因此，就保证路面整体结构强度而言，土基的回弹模量值应大于80Mpa，半刚性基层材料由于回弹模量变化范围不大，故对弯沉影响也不大，一般情况下，半刚性基层、底基层总厚应≥35-40厘米，就半刚性基层底面弯拉应力而言，底基层厚度及模量与土基之间的模量比是主要影响因素，在半刚性基层总厚一定的情况下，取底基层厚与基层厚为3：2为宜，以使其弯拉应力较小，从而避免底基层首先破坏。
　　五、施工工艺
　　优良的施工质量是级配碎石基层防裂结构成功的关键，其结构除半刚性底基层、基层及沥青面层的施工应严格执行相应的施工规范外，还应对级配碎石基层的施工要充分注意以下方面；
　　1、严格控制原材料质量
　　料场的石料应干净、无杂质，其压碎值、＜0.5mm含量、＜0.074mm含量、细料的塑性指数及针片状石料含量均应符合要求。
　　2、拌和
　　要采用集中拌合的拌合设备。使用前应先调试所用搅拌设备、各计量系统，使所拌混合物含水量、骨料级配、水泥含量均符合配比要求，使机器运转正常，拌和机出料量与所用摊铺生产能力一致起来并严格保证级配，定期取料检查，如有偏差迅速调整。

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