以設(shè)計(jì)改善水泥穩(wěn)定碎石基層的裂縫問題

胡鋮

【摘要】 水泥穩(wěn)定碎石基層的優(yōu)勢是非常明顯的，不僅具有一定的強(qiáng)度和剛度，同時(shí)還具有良好的水穩(wěn)性，因而在公路建設(shè)中的應(yīng)用十分廣泛。但是通過這幾年的實(shí)際情況來看，水泥穩(wěn)定碎石基層極容易出現(xiàn)裂縫，嚴(yán)重影響了公路的使用壽命。本文從基本概念入手，通過原材料的選用分析了不同配合比對(duì)各類建筑工程的作用。

【關(guān)鍵詞】 集料選擇；配合比；優(yōu)化設(shè)計(jì)；實(shí)驗(yàn)分析

0.前言

基層主要指的是在面層下面，和面層共同將車輪荷載的反復(fù)作用傳布到底基層、墊層和土基中，起主要承重作用的層次。在對(duì)基層材料性能不斷研究的過程中，公路建設(shè)對(duì)基層材料技術(shù)的要求也在逐漸提高，也開始意識(shí)到水泥穩(wěn)定碎石基層配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要性，不僅可以在很大程度上改善材料的性能，同時(shí)還能降低基層出現(xiàn)裂縫的可能性。由此可見，根據(jù)不同的自然環(huán)境條件和交通條件來選擇設(shè)計(jì)合適的配合比在公路的建設(shè)過程中顯得尤為重要。

1.水泥穩(wěn)定碎石基層的基本概述

通過多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累和研究，水泥穩(wěn)定碎石已然成為高速公路路面結(jié)構(gòu)基層材料的首選，同時(shí)水泥穩(wěn)定碎石基層的剛度和強(qiáng)度也能夠滿足公路建設(shè)的需要。其中美中不足的是，周圍的環(huán)境對(duì)水泥穩(wěn)定碎石這種材料的影響是非常大的，如果沒有進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，就會(huì)導(dǎo)致基層出現(xiàn)裂縫，這也是急需解決的問題。綜合而言，水泥穩(wěn)定碎石基層需要滿足以下幾個(gè)方面的要求。其一是具有良好的強(qiáng)度和剛度，基層要經(jīng)受車輛的反復(fù)碾壓，因而強(qiáng)度和剛度是其必備的性能，水泥穩(wěn)定碎石基層的強(qiáng)度主要指的是水泥穩(wěn)定碎石混合料的綜合強(qiáng)度以及石料的強(qiáng)度，同時(shí)需要注意的是基層的剛度要和面層的剛度相協(xié)調(diào)。其二是水穩(wěn)性，對(duì)于自然環(huán)境較為惡劣的地區(qū)，尤其是多雨多雪的地區(qū)，基層將會(huì)長期被未蒸發(fā)的水分浸泡，因而這就對(duì)水泥穩(wěn)定碎石基層的水穩(wěn)性提出了更高的要求。其三是抗沖刷性，通過研究發(fā)現(xiàn)，道路中形成的唧泥現(xiàn)象和基層的抗沖刷行有著重要的聯(lián)系，一般都是由基層材料的性能所決定的，因而為了盡可能的避免唧泥現(xiàn)象的出現(xiàn)，需要提高水泥穩(wěn)定碎石基層的抗沖刷性。其四是抗開裂性，一般來說基層的收縮開裂主要包括溫度收縮和干燥收縮，其中溫度收縮相較而言更為重要。其五是抗疲勞性，當(dāng)車輛的荷載超過一定的限制以后，就有可能導(dǎo)致基層出現(xiàn)開裂的情況，因而水泥穩(wěn)定碎石基層需要具有很高的抗疲勞性。

2.原材料的選擇

原材料的質(zhì)量對(duì)水泥穩(wěn)定碎石基層的質(zhì)量有著關(guān)鍵性的影響，因而選擇原材料的時(shí)候，不僅需要滿足基層建設(shè)的要求，同時(shí)還需要滿足相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。水泥穩(wěn)定對(duì)碎石基層的原材料主要包括水泥和集料。

2.1 水泥

水泥是各種混合料的結(jié)合料，因而保證水泥的質(zhì)量尤為關(guān)鍵。為了保證水泥穩(wěn)定碎石基層的強(qiáng)度和剛度，要對(duì)水泥的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，嚴(yán)禁使用偽劣以及產(chǎn)品質(zhì)量存在問題的水泥。在此次項(xiàng)目中，選擇的是強(qiáng)度等級(jí)為 32.5MPa 的普通硅酸水泥。在使用前對(duì)其進(jìn)行檢查，符合相關(guān)規(guī)范的要求。通過水泥物理治療的檢驗(yàn)結(jié)果分析，水泥的細(xì)度在 1.7%，安定性檢測合格，初凝時(shí)間為 218 分鐘，終凝時(shí)間為 316 分鐘，抗彎拉強(qiáng)度為 3.9MPa，抗壓強(qiáng)度為 16.5MPa。

2.2 集料

在此次項(xiàng)目中，主要選擇了三種不同規(guī)格的集料，所有的指標(biāo)均符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

2.3 集料配合比設(shè)計(jì)

根據(jù)相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)擬設(shè)計(jì)級(jí)配 A、B 來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

3.配合比的優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1 強(qiáng)度試驗(yàn)分析

對(duì)于不同劑量的水泥進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)，在重型擊實(shí)法和振動(dòng)擊實(shí)法的基礎(chǔ)上來確定混合料的干密度和最佳含水量。并且在這種情況下制作出碎石試件，對(duì)其進(jìn)行測試。根據(jù)測試結(jié)果的分析，水泥的劑量是影響碎石強(qiáng)度的重要因素，同時(shí)在相同劑量的情況下，B 級(jí)配試件的強(qiáng)度更高。此外，振動(dòng)擊實(shí)法下的試件的含水量和干密度都有著不同程度的增加，試件的強(qiáng)度也有所增加。

3.2 干縮性實(shí)驗(yàn)分析

在進(jìn)行干縮性實(shí)驗(yàn)的過程中，主要采用的是振動(dòng)法和靜壓法來制作試件。首先需要在標(biāo)準(zhǔn)的養(yǎng)護(hù)室內(nèi)進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)，其次是在天然濕度的情況下自然風(fēng)干，通過相應(yīng)的計(jì)算方式來確定試件的干縮系數(shù)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，水泥穩(wěn)定碎石基層的干縮性在開始的幾天內(nèi)受環(huán)境的影響是比較大的，其干縮系數(shù)的變化比較大，而在后期這種變化比較平穩(wěn)。因而在水泥穩(wěn)定碎石基層建設(shè)的初期，需要對(duì)其失水量進(jìn)行控制來盡可能的避免基層開裂情況的出現(xiàn)。此外，振動(dòng)法和靜壓法進(jìn)行比較來說，振動(dòng)法成型試件的干縮系數(shù)變化相較而言更小，這就需要我們?cè)诨鶎咏ㄔO(shè)的過程中要控制細(xì)集料的含量。

3.3 溫縮性實(shí)驗(yàn)分析

將水泥劑量為 3.0%以及水泥穩(wěn)定碎石混合料進(jìn)行溫縮性的實(shí)驗(yàn)，同樣采用的是振動(dòng)法和靜壓法成型試件。首先是對(duì)試件進(jìn)行一定時(shí)間的養(yǎng)護(hù)，然后利用相關(guān)的儀器來進(jìn)行測試。將初始的溫度設(shè)置在 20℃，在每下降 5℃且靜置 6 小時(shí)以后對(duì)溫縮系數(shù)進(jìn)行測試。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，水泥穩(wěn)定碎石基層的溫縮應(yīng)變隨著溫度的下降而增加，抗溫縮性隨之降低。在大多數(shù)情況下，振動(dòng)法成型試件的溫縮系數(shù)都要低于靜壓法。

4.結(jié)束語

通過對(duì)上述水泥穩(wěn)定碎石基層配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)的分析可以知道，同級(jí)配以及相同水泥劑量下，水泥穩(wěn)定碎石振動(dòng)法成型試件的強(qiáng)度相較而言更高，同時(shí)其干縮系數(shù)與水泥劑量成正比。因而在選擇水泥劑量的時(shí)候要注重強(qiáng)度和干縮性兩方面的考察。此外，對(duì)細(xì)集料的含量進(jìn)行控制可以有效的提高水泥穩(wěn)定碎石基層的強(qiáng)度，其抗開裂性也會(huì)有很大的提高。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳玉龍；基礎(chǔ)建筑穩(wěn)定碎石基層施工質(zhì)量控制[J]；現(xiàn)代裝飾（理論；2011（02）

[2] 鄧超；道路水泥穩(wěn)定碎石基層施工分析[J]；江西建材；2014（18）

[3] 楊明；同步碎石封層作用機(jī)理及結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)[J]；交通世界（建養(yǎng).機(jī)械）；2014（03）

[4] 李冰；公路水泥穩(wěn)定碎石基層施工質(zhì)量控制[J]；交通世界（建養(yǎng).機(jī)械）；2014（05）