水泥穩(wěn)定基層防拱脹結(jié)構(gòu)試驗(yàn)分析

阿布力孜·艾海提

（新疆交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，新疆 烏魯木齊 830000）

隨著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的飛速發(fā)展，道路貨物運(yùn)輸迅猛增長。為應(yīng)對(duì)交通量的大幅增加，公路設(shè)計(jì)中開始大量采用水泥穩(wěn)定類半剛性基層。近幾年研究人員發(fā)現(xiàn)新疆、內(nèi)蒙古、甘肅等省份環(huán)沙漠地帶修建的多條公路出現(xiàn)了水泥穩(wěn)定基層拱脹變形的新型路面病害，嚴(yán)重影響了公路服務(wù)水平和使用壽命。

現(xiàn)階段對(duì)于水泥穩(wěn)定基層拱脹病害的研究，主要側(cè)重于溫度場作用下的拱脹研究，忽略了水泥穩(wěn)定材料含鹽量、集料級(jí)配、施工方法等因素作用下的拱脹變形影響，現(xiàn)有的防拱脹方法也不能很好地抑制拱脹發(fā)展，亟需提出一套完善的水泥穩(wěn)定基層防拱脹方法和措施。針對(duì)上述問題，本文對(duì)水泥穩(wěn)定基層防拱脹結(jié)構(gòu)展開試驗(yàn)探究，旨在提出經(jīng)濟(jì)且有效的防拱脹水泥穩(wěn)定基層結(jié)構(gòu)，減少基層拱脹變形，保證公路行車的舒適性和安全性，減少養(yǎng)護(hù)投入。

一、試驗(yàn)路方案

共設(shè)置5種試驗(yàn)路方案，對(duì)比評(píng)價(jià)多種方案的防拱脹效果。各試驗(yàn)路方案采用的級(jí)配類型、脹縫縱向距離、脹縫深度、填縫材料及脹縫頂部鋪設(shè)的玻纖格柵寬度等技術(shù)參數(shù)選取，如表1所示。

表1 試驗(yàn)路方案設(shè)置及技術(shù)參數(shù)一覽表

表2 C-B-3優(yōu)化級(jí)配范圍一覽表

二、監(jiān)測方案及結(jié)果分析

（一）監(jiān)測方案

通過分析不同季節(jié)路面各層位溫度及應(yīng)變數(shù)據(jù)的變化規(guī)律，建立溫度條件與路面拱脹的內(nèi)在聯(lián)系；分析不同季節(jié)路面各層位濕度及應(yīng)變數(shù)據(jù)的變化規(guī)律，建立環(huán)境濕度與路面拱脹的內(nèi)在聯(lián)系；通過不同時(shí)間段易溶鹽數(shù)據(jù)變化，建立含鹽量與路面拱脹的內(nèi)在聯(lián)系。

（二）結(jié)果分析

1.溫度影響分析

不同方案水泥穩(wěn)定基層中部應(yīng)力測試結(jié)果及測試周期內(nèi)溫度變化情況，如圖1所示。

圖1 試驗(yàn)路溫度—應(yīng)變變化規(guī)律

由圖1中溫度—應(yīng)變時(shí)變規(guī)律可知：

不同方案的水泥穩(wěn)定基層中部應(yīng)變隨著溫度的變化而變化，尤其是在施工完成160h后，應(yīng)變波動(dòng)與溫度波動(dòng)基本一致。可見，級(jí)配設(shè)計(jì)和脹縫設(shè)置均不會(huì)影響水泥穩(wěn)定基層的拱脹基本規(guī)律。

方案一和方案五均設(shè)置了2cm/50m脹縫，但是方案一使用C-B-1級(jí)配，方案五采用C-B-3優(yōu)化級(jí)配，方案一的應(yīng)變較方案五的應(yīng)變大?？梢?，C-B-3優(yōu)化級(jí)配相比C-B-1級(jí)配可以更好地抑制因溫度變化導(dǎo)致的水泥穩(wěn)定基層拱脹。

方案一、方案二和方案三均采用C-B-1級(jí)配，但是3種方案分別設(shè)置了2cm/50m，5cm/50m和50cm/150m的脹縫。隨著脹縫寬度的增加和間距的減少，水泥穩(wěn)定基層的應(yīng)變下降，說明脹縫結(jié)構(gòu)的設(shè)置可以從一定程度抑制水泥穩(wěn)定基層拱脹發(fā)生。

2.濕度影響分析

不同方案水泥穩(wěn)定基層中部應(yīng)力測試結(jié)果及測試周期內(nèi)濕度變化情況，如圖2所示。

圖2 試驗(yàn)路濕度—應(yīng)變變化規(guī)律

由圖2中濕度—應(yīng)變時(shí)變規(guī)律可知：

不同方案的水泥穩(wěn)定基層中部應(yīng)變隨著濕度的變化而變化，應(yīng)變波動(dòng)與濕度波動(dòng)基本一致。可見，級(jí)配設(shè)計(jì)和脹縫設(shè)置均不會(huì)影響水泥穩(wěn)定基層的拱脹基本規(guī)律。

方案一、方案五均設(shè)置了2cm/50m脹縫，但是方案一使用C-B-1級(jí)配，方案五采用C-B-3優(yōu)化級(jí)配，方案一較方案五的應(yīng)變大?？梢?，C-B-3優(yōu)化級(jí)配從一定程度上抑制了因基層含水率和環(huán)境濕度變化導(dǎo)致的水泥穩(wěn)定基層拱脹。此外，隨著脹縫寬度的增加，水泥穩(wěn)定基層應(yīng)變隨濕度的變化幅度減少，這說明寬脹縫可以減少濕度和鹽分遷移對(duì)水泥穩(wěn)定基層拱脹的影響。

3.含鹽率影響分析

不同方案水泥穩(wěn)定基層中部應(yīng)力測試結(jié)果及測試周期內(nèi)含鹽率變化情況，如圖3所示。

圖3 試驗(yàn)路含鹽率—應(yīng)變變化規(guī)律

由圖3中含鹽率—應(yīng)變時(shí)變規(guī)律可知：

方案一、方案五均設(shè)置了2cm/50m脹縫，但是方案一使用原級(jí)配，方案五采用C-B-3優(yōu)化級(jí)配，方案一的應(yīng)變較方案五的應(yīng)變大?？梢?，C-B-3優(yōu)化級(jí)配可以更好地抑制因基層含鹽量變化導(dǎo)致的水泥穩(wěn)定基層拱脹。

方案一、方案二、方案三均采用C-B-1級(jí)配，但3種方案分別設(shè)置了2cm/50m、5cm/50m和50cm/150m的脹縫。隨著脹縫寬度的增加和間距的減少，水泥穩(wěn)定基層應(yīng)變下降，這表明方案一與方案五脹縫結(jié)構(gòu)可以更好地抑制水泥穩(wěn)定基層拱脹發(fā)生。

三、結(jié)語

基于原材料選擇級(jí)配及應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等，探究水泥穩(wěn)定基層防拱脹結(jié)構(gòu)，對(duì)比評(píng)價(jià)不同脹縫設(shè)置方案拱脹防治效果可知：C-B-3優(yōu)化級(jí)配可更好地抑制水泥穩(wěn)定基層拱脹的發(fā)生；隨著脹縫寬度增加和間距減少，水泥穩(wěn)定基層的應(yīng)變下降，2cm/50m脹縫應(yīng)力釋放結(jié)構(gòu)對(duì)水泥穩(wěn)定基層拱脹發(fā)生具有很好的抑制效果。