摘要：文章分析了水泥粉煤灰稳定碎石基层开裂的机理，针对病害的防治措施进行了探讨。
关键词：公路,粉煤灰稳定碎石基层,开裂,防治
1概述
粉煤灰中含有大量sio2、al2o3等能反应产生凝胶的活性物质，它们在粉煤灰中以球形玻璃体的形式存在，这种球形玻璃体比较稳定，表面又相当致密，不易水化，水泥粉煤灰早期反应主要是水泥遇水后产生水解与水化反应，水泥水化生成硅酸钙晶体，这些晶体产生部分强度，同时水泥水化生成氢氧化钙通过液相扩散到粉煤灰球形玻璃体表面，发生化学吸附和侵蚀，生成水化硅酸钙与水化铝酸钙，大部分水化产物开始以凝胶体出现，随着凝期的增长，逐步转化为纤维状晶体，并随着数量的不断增加，晶体相互交叉，形成连锁结构，填充混合物的孔隙，形成较高的强度，随着粉煤灰活性的不断调动，使水泥粉煤灰不仅有较高的早期强度，而且其后期强度也有较大提高。
2配合比设计试验
采用水泥+粉煤灰占总量的15%、20%，水泥剂量为3.5%、4%、4.5%、5%、5.5%分别进行试验。具体试验数据如表1：从上表可见碎石的用量对混合料的强度影响很大，在水泥剂量不变的情况下碎石用量从85%减少到80%，其七天强度下降28.8%。如果碎石用量为80%，水泥用量即使达5.5%，其七天强度也不能达到规范对上基层的强度要求。当然从经济效益上分析，碎石用量从85%减少80%，材料成本将减少2.3%，其原因是一来粉煤灰比碎石单价便宜，二来是混合料中粉煤灰含量越多，混合料的最大干密度就越小，每立方米混合料所需材料越少。所以综合考虑将配合比暂定为下基层水泥：粉煤灰：碎石=4：16：80，上基层水泥：粉煤灰：碎石=5：10：85。参考水泥稳定碎石中心站集中厂拌法施工规范进行施工，在采用上述配比施工的上、下基层都不同程度的出现了较多的开裂现象，特别是上基层平均每5～10m一道横向贯穿裂缝。针对这个问题，我们对水泥粉煤灰稳定碎石的开裂机理及防治办法进行了专项研究。
3开裂机理分析
水泥粉煤灰稳定碎石混合料产生开裂的原因是因为受到温缩和干缩的综合作用，但施工期间气温逐渐升高，因此主要是干缩造成了开裂。
水泥粉煤灰稳定碎石混合料经拌和压实后，由于蒸发和混合料内部发生水化作用，混合料的水份会不断减少。由于水的减少而发生的毛细管作用、吸附作用、分子间力的作用，材料矿物晶体或凝胶体间层间水的作用和碳化收缩作用等都会引起水泥粉煤灰稳定碎石材料产生体积收缩，其干缩性的大小与水泥、粉煤灰剂量，碎石粒料的含量，混合料中小于0.075mm的细颗粒的含量相关，针对上述原因我们进行了大量的试验分析。
3.1干缩系数试验
3.1.1不同水泥剂量对干缩系数的影响
3.1.2粒料含量与干缩温缩系数的关系
3.1.3集料级配及含量与干缩系数关系对于水泥粉煤灰稳定碎石，采用5%的水泥剂量，当级配采用规范级配的上、中、下限时其干缩系数，分别为60×;10-6、40×;10-6、30×;10-6.二灰：碎石=15：85与二灰：碎石=20：80时，7天龄期的最大干缩应变和平均干缩系数为233×;10-6、273×;10-6、65×;10-6、55×;10-6。
3.2试验数据分析。
3.2.1水泥剂量从5%增加到6%和7%，干缩系数增加20%和30%.所以在保证设计强度的情况应尽量控制水泥剂量，实际最大水泥剂量不能超过5.5%。
3.2.2在水泥剂量不变的情况下，粉煤灰剂量增大5%，干缩应变增加17%，干缩系数增加18%.所以粉煤灰应尽量少用，综合经济效应及强度要求，粉煤灰用量在8%-10%之间比较合适。
4水泥粉煤灰稳定碎石基层的病害防治措施
4.1控制水泥剂量、加强养护
水泥剂量直接影响水泥粉煤灰稳定碎石基层的强度,剂量越高强度越高,但剂量越高,干缩变形和温度变形越严重、产生的干缩裂缝、温度裂缝越多,越易导致水泥粉煤灰稳定碎石基层的破坏,严重缩短道路使用年限。配合比设计时,水泥剂量应根据规范确定,确定为所选范围的中值。
4.2增大粉煤灰剂量
粉煤灰中的活性SiO2、Al2O3与水泥水化过程中析出的CaO起化学反应,生成稳定的水化硅酸钙和水化铝酸钙,延缓水泥的凝结时间,并有效提高后期强度,减少干缩裂缝的出现。
4.3预设伸缩缝
水泥粉煤灰稳定碎石基层具有热胀冷缩性质,使用过程中易出现不规则的温度裂缝,且随强度、压实度、厚度、矿料级配比例等不同而各异。为减少这种现象产生,可采用预设伸缩缝的方法解决。沿纵向每隔20m切割一条收缩缝、深80 mm -100 mm,宽5 mm -8 mm。缝深为80 mm -100 mm时,一般占本结构层厚度的1/2,28天强度形成时均能沿缝产生开裂。缝宽5 mm -8 mm。既能保证缝内杂物被清除干净,又能使沥青料填充密实。
4.4加强各施工环节控制防止离析
混合料在输出时,尽量降低出料高度,出料口与运料车厢的高差控制在2m以内,运料车及时移动前后位置,保证均匀装料;运料车在运输过程中,应匀速行驶,避免急刹车和剧烈颠簸;向摊铺机受料斗卸料时,缓慢提升车厢,切忌速度过快;摊铺过程中,使螺旋布料器均匀运转,切忌时快时慢;人工找平时,应扣锹布料,切忌扬锹远抛。
4.5控制好矿料级配
水泥粉煤灰稳定碎石主要由碎石和石屑配制而成,矿料品质的好坏直接影响结构的抗压强度及均匀性。因此在材料进场前必须严格控制,把好收料关,不同规格的材料分类堆放,杜绝混堆乱放。
4.6选用适当的结构层
水泥粉煤灰稳定碎石强度较高,板体性较好,下承层应采用强度匹配、较稳定的结构。且因干缩变形和温度变形、水泥粉煤灰稳定碎石易出现裂缝。以往采用石灰土作下垫层,雨雪水一旦浸入缝隙,会造成石灰土层软弱,在行车作用下极易出现唧泥,产生冒白浆现象,从而引起结构层的破坏。工程实践表明二灰稳定粒料适宜作为水泥稳定粉煤灰碎石基层的下承层。
5结语
水泥粉煤灰稳定碎石基层是车辆荷载的主要承担者，应当采取积极有效的措施防止各类病害的产生，提高道路的使用品质和使用寿命，获得经济效益和社会效益。
参考文献:
[1] 公路路面基层施工技术规范[M].北京:人民交通出版社,2001.
[2]道路建筑材料[M].北京:机械工业出版社,2002.
