论文部分内容阅读
【摘要】水泥稳定碎石基层属于半刚性基层，有较好的整体性、水稳定性、强度、抗冻性等，因此广泛应用于我国各等级路面的修建中。然而，由于基层开裂，使路面出现很多早期破坏现象，影响路面的使用寿命。因此，研究水泥稳定碎石基层及其技术是非常重要的。
【关键词】水泥稳定碎石基层；施工技术；使用性能
1、引言
在路面结构中，路面基层是主要的承重层，其承重能力的大小、质量的好坏与路面的整体结构、强度、使用性能和使用寿命直接相关。随着运输量的增加，基层强度或者刚度较差的部位，在车轮载荷的反复作用下会产生残余变形，出现剪切破坏或者弯拉破坏，是路面通车没几年就出現网裂、沉陷、龟裂等损害。对于沥青路面，水会从两侧路肩、路肩与路面的结合处、路面裂缝、路面与缘石的结合处等缝隙处渗透到路面的结构层中。在寒冷的半干旱地区，冬季由于水分的重分布，路基上层和路面底基层都有可能出于潮湿或者过湿状态，沥青面层不是完全封闭的，但却阻碍了路面结构层中的水分蒸发作用。经研究表明，水分从沥青路面渗透进去比蒸发出来要容易的多、快得多。基层材料含水量较大会使其强度降低，会使沥青路面遭到破坏。针对这一问题，本文着力研究水泥稳定碎石基层施工技术，以提高水泥稳定碎石基层的质量，提高沥青路面的使用性能和使用寿命。
2、水泥稳定碎石基层
2.1简介水泥稳定碎石基层
水泥稳定碎石基层材料是由集料、水泥、水等多种成分混合而成的非均匀体系，在设计时，有时还掺有一定比例的外掺剂、工业废渣等，以改善路面的使用性能。水泥稳定碎石基层设在路面面层底。当路基完成后，要铺筑路面，但因为路基很容易变形（受水软化，天晴容易起灰尘），所以必须有一层结构能稳定路基，而且还能保护路基受水侵蚀，这就产生了路基稳定层。一般的高级路面基本都采用水泥稳定级配碎砾石作为稳定层。路基稳定层分两种，一种是底基层，直接接触路床的（与土直接接触），一种是基层，放在底基层之上的。经过压实、封闭处理后就可以铺筑路面面层了。
水泥稳定碎石基层有很多优点，例如：修建成本低、整体性好等，但水泥稳定碎石基层作为一种脆性材料，对温度和湿度的变化比较敏感，在施工或载荷的作用下，环境中温度和湿度的周期性交替变化会导致水泥稳定基层发生龟裂、网裂等现象。对于水硬性水泥稳定碎石基层，水泥的水解所引起的物理和化学反应会使基层材料的体积收缩，或产生温度收缩、干燥收缩，致使基层内部结构产生较大拉伸应力，当基层内部的拉伸应力大于其自身的抗拉强度时，基层会开裂或宏观上产生裂纹。虽然微小裂缝对路面基层的影响不是很大，但在重载交通的反复作用下会降低基层等结构层的强度，加剧路面开裂，如果不对此现象采取合理的措施会导致变异加剧，影响其使用性能和使用寿命。对于水硬性水泥稳定碎石基层，水泥的水解所引起的物理和化学反应会使基层材料的体积收缩，或产生温度收缩、干燥收缩，致使基层内部结构产生较大拉伸应力，当基层内部的拉伸应力大于其自身的抗拉强度时，基层会开裂或宏观上产生裂纹。
2.2水泥稳定碎石基层早期破坏特点
水泥稳定碎石基层的早期破坏主要包括收缩裂缝、施工缝的处理不正确、推移、沉降不均匀等。
（1）裂缝。水泥粉煤灰稳定碎石基层或水泥稳定碎石基层在成型后很容易发生开裂现象，裂缝一般是规则的，是沿道路纵向的横向裂缝，裂缝间距一般为5m～10m，宽约为1mm～3mm。
（2）推移。层与层粘结不够牢靠的时候就开放通车，由于重型车辆的载荷较大，其剪切力也过大，会使路面产生推移的早期破坏现象。
（3）不均匀沉降。不均匀沉降多发生在高填方路段，产生承建的原因有很多种，主要包括：首先，施工过程没有严格按照规范执行，未按分层填筑分层碾压工艺，致使路面压实度不够从而使路面沉降变形；其次，混合料的含水量不符合控制要求，导致基层压实度不够，从而产生不均匀沉降；最后，对原始地面处理的不够彻底也会导致不均匀沉降。例如：淤泥、杂草未清除的不良土壤，其地基压实度不够，在动、静载荷的作用下使路面发生基层变形。
3、水泥稳定碎石基层施工技术
3.1水泥稳定碎石基层很合料的级配类型
（1）悬浮密实结构。悬浮密实结构是按照密实级配原理构成的，通常是采用连续密级配。集料级配严格遵循 “松排骨架，紧密填充”的原则，按照粒径大小颗粒尺寸有规则地排列在一起，以获得最大的密度，但各级集料均要被次级集料分隔开，而粗集料测孤立的悬浮在细集料当中。级配强度主要由颗粒间的相互作用、水泥和不同粒径集料之间的粘合力、内摩擦力构成的。
（2）骨架密实结构。骨架密实结构中的骨架是粗集料相互嵌挤形成的，骨架被不大于 4.75mm 的混合料填充。据沥青路面设计规范，水泥稳定类的骨架密实型基层集料的最大粒径小于31.5mm。其中细集料是起着填充骨架的孔隙的作用，粒径细的细集料粒有助于提高骨架密实级配的稳定性。半刚性基层混合料中的粘结性基体材料是由集料与结合料中粒径小于 4.75mm 的颗粒组成，基体材料要填充足够的粗集料以形成孔隙，并达到要求的压实度，以保证混合料具有较好的耐久性。并且，为能最大限度的提高混合料整体的抗裂性能，在保证混合料抗压的前提下，要尽可能的减少细集料的含量。
（3）均匀密实结构。均匀密实结构指无机结合料稳定细粒土类材料所组成的混合料。细粒土指试件中细粒组的质量占总质量50%以上的土，可按扰动土的两个塑性指标进行分类。此方法在一定程度上反映了土粒与水相互作用的部分性质，对于以土为主要材料的工程是很好的研究方法。
（4）骨架空隙结构。骨架空隙结构是介于骨架密实与悬浮密实结构之间的，常见的该类型有连续开级配的基层混合料。由于骨架空隙结构中粗集料的比例较高，即使他们可以相互靠拢并形成骨架，但因细集料比较少，不足以填满粗集料之间的空隙。混合料中粗集料互相接触，令骨架空隙结构具有较好的透水性。目前骨架空隙结构多用于排水层设计，具有排水功能好、结合力差、孔隙多的特点。
3.2施工技术路线
水泥稳定碎石基层施工技术路线如图3.1所示：
图3.1 施工技术路线
4、结束语
水泥稳定碎石用于沥青路面基层具有良好的使用性能，但受水泥稳定碎石基层材料的影响，在施工过后的一段时间其内部会发生一系列的物理化学变化，随着使用年限的增长，其刚度和强度也会不断增强，其稳定性会遭到破坏，影响其使用性能，因此选用合理的材料和施工技术以保证路面的使用年限是很有必要的。
参考文献
[1] 张华.水泥稳定碎石基层施工质量影响因素及控制措施，重庆交通大学，2013
[2] 孟浩.水泥稳定碎石基层使用性能及质量控制技术研究，长安大学，2012
[3] JTG D50-2006 .沥青路面设计规范[S]。北京：人民交通出版社，2006
【关键词】水泥稳定碎石基层；施工技术；使用性能
1、引言
在路面结构中，路面基层是主要的承重层，其承重能力的大小、质量的好坏与路面的整体结构、强度、使用性能和使用寿命直接相关。随着运输量的增加，基层强度或者刚度较差的部位，在车轮载荷的反复作用下会产生残余变形，出现剪切破坏或者弯拉破坏，是路面通车没几年就出現网裂、沉陷、龟裂等损害。对于沥青路面，水会从两侧路肩、路肩与路面的结合处、路面裂缝、路面与缘石的结合处等缝隙处渗透到路面的结构层中。在寒冷的半干旱地区，冬季由于水分的重分布，路基上层和路面底基层都有可能出于潮湿或者过湿状态，沥青面层不是完全封闭的，但却阻碍了路面结构层中的水分蒸发作用。经研究表明，水分从沥青路面渗透进去比蒸发出来要容易的多、快得多。基层材料含水量较大会使其强度降低，会使沥青路面遭到破坏。针对这一问题，本文着力研究水泥稳定碎石基层施工技术，以提高水泥稳定碎石基层的质量，提高沥青路面的使用性能和使用寿命。
2、水泥稳定碎石基层
2.1简介水泥稳定碎石基层
水泥稳定碎石基层材料是由集料、水泥、水等多种成分混合而成的非均匀体系，在设计时，有时还掺有一定比例的外掺剂、工业废渣等，以改善路面的使用性能。水泥稳定碎石基层设在路面面层底。当路基完成后，要铺筑路面，但因为路基很容易变形（受水软化，天晴容易起灰尘），所以必须有一层结构能稳定路基，而且还能保护路基受水侵蚀，这就产生了路基稳定层。一般的高级路面基本都采用水泥稳定级配碎砾石作为稳定层。路基稳定层分两种，一种是底基层，直接接触路床的（与土直接接触），一种是基层，放在底基层之上的。经过压实、封闭处理后就可以铺筑路面面层了。
水泥稳定碎石基层有很多优点，例如：修建成本低、整体性好等，但水泥稳定碎石基层作为一种脆性材料，对温度和湿度的变化比较敏感，在施工或载荷的作用下，环境中温度和湿度的周期性交替变化会导致水泥稳定基层发生龟裂、网裂等现象。对于水硬性水泥稳定碎石基层，水泥的水解所引起的物理和化学反应会使基层材料的体积收缩，或产生温度收缩、干燥收缩，致使基层内部结构产生较大拉伸应力，当基层内部的拉伸应力大于其自身的抗拉强度时，基层会开裂或宏观上产生裂纹。虽然微小裂缝对路面基层的影响不是很大，但在重载交通的反复作用下会降低基层等结构层的强度，加剧路面开裂，如果不对此现象采取合理的措施会导致变异加剧，影响其使用性能和使用寿命。对于水硬性水泥稳定碎石基层，水泥的水解所引起的物理和化学反应会使基层材料的体积收缩，或产生温度收缩、干燥收缩，致使基层内部结构产生较大拉伸应力，当基层内部的拉伸应力大于其自身的抗拉强度时，基层会开裂或宏观上产生裂纹。
2.2水泥稳定碎石基层早期破坏特点
水泥稳定碎石基层的早期破坏主要包括收缩裂缝、施工缝的处理不正确、推移、沉降不均匀等。
（1）裂缝。水泥粉煤灰稳定碎石基层或水泥稳定碎石基层在成型后很容易发生开裂现象，裂缝一般是规则的，是沿道路纵向的横向裂缝，裂缝间距一般为5m～10m，宽约为1mm～3mm。
（2）推移。层与层粘结不够牢靠的时候就开放通车，由于重型车辆的载荷较大，其剪切力也过大，会使路面产生推移的早期破坏现象。
（3）不均匀沉降。不均匀沉降多发生在高填方路段，产生承建的原因有很多种，主要包括：首先，施工过程没有严格按照规范执行，未按分层填筑分层碾压工艺，致使路面压实度不够从而使路面沉降变形；其次，混合料的含水量不符合控制要求，导致基层压实度不够，从而产生不均匀沉降；最后，对原始地面处理的不够彻底也会导致不均匀沉降。例如：淤泥、杂草未清除的不良土壤，其地基压实度不够，在动、静载荷的作用下使路面发生基层变形。
3、水泥稳定碎石基层施工技术
3.1水泥稳定碎石基层很合料的级配类型
（1）悬浮密实结构。悬浮密实结构是按照密实级配原理构成的，通常是采用连续密级配。集料级配严格遵循 “松排骨架，紧密填充”的原则，按照粒径大小颗粒尺寸有规则地排列在一起，以获得最大的密度，但各级集料均要被次级集料分隔开，而粗集料测孤立的悬浮在细集料当中。级配强度主要由颗粒间的相互作用、水泥和不同粒径集料之间的粘合力、内摩擦力构成的。
（2）骨架密实结构。骨架密实结构中的骨架是粗集料相互嵌挤形成的，骨架被不大于 4.75mm 的混合料填充。据沥青路面设计规范，水泥稳定类的骨架密实型基层集料的最大粒径小于31.5mm。其中细集料是起着填充骨架的孔隙的作用，粒径细的细集料粒有助于提高骨架密实级配的稳定性。半刚性基层混合料中的粘结性基体材料是由集料与结合料中粒径小于 4.75mm 的颗粒组成，基体材料要填充足够的粗集料以形成孔隙，并达到要求的压实度，以保证混合料具有较好的耐久性。并且，为能最大限度的提高混合料整体的抗裂性能，在保证混合料抗压的前提下，要尽可能的减少细集料的含量。
（3）均匀密实结构。均匀密实结构指无机结合料稳定细粒土类材料所组成的混合料。细粒土指试件中细粒组的质量占总质量50%以上的土，可按扰动土的两个塑性指标进行分类。此方法在一定程度上反映了土粒与水相互作用的部分性质，对于以土为主要材料的工程是很好的研究方法。
（4）骨架空隙结构。骨架空隙结构是介于骨架密实与悬浮密实结构之间的，常见的该类型有连续开级配的基层混合料。由于骨架空隙结构中粗集料的比例较高，即使他们可以相互靠拢并形成骨架，但因细集料比较少，不足以填满粗集料之间的空隙。混合料中粗集料互相接触，令骨架空隙结构具有较好的透水性。目前骨架空隙结构多用于排水层设计，具有排水功能好、结合力差、孔隙多的特点。
3.2施工技术路线
水泥稳定碎石基层施工技术路线如图3.1所示：
图3.1 施工技术路线
4、结束语
水泥稳定碎石用于沥青路面基层具有良好的使用性能，但受水泥稳定碎石基层材料的影响，在施工过后的一段时间其内部会发生一系列的物理化学变化，随着使用年限的增长，其刚度和强度也会不断增强，其稳定性会遭到破坏，影响其使用性能，因此选用合理的材料和施工技术以保证路面的使用年限是很有必要的。
参考文献
[1] 张华.水泥稳定碎石基层施工质量影响因素及控制措施，重庆交通大学，2013
[2] 孟浩.水泥稳定碎石基层使用性能及质量控制技术研究，长安大学，2012
[3] JTG D50-2006 .沥青路面设计规范[S]。北京：人民交通出版社，2006