水泥稳定基层水泥剂量、压实度与强度关系研究

维普资讯 http://www.cqvip.com 总第２２８期　２００８年第３期　交　通科技　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　８Ｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｓｅｒｉａｌ　Ｎｏ．２２８　Ｎｏ．３　Ｊｕｎｅ．２００８　水泥稳定基层水泥剂量、压实度与强度关系研究　张霖波　王　勇　秦道明。　（１．武汉理工大学交通学院实验中心　武汉４３００６３；２．湖北高速公路实业开发有限公司　武汉４４２５００）　４３００５１　３．十堰郧县公路管理局　郧县摘　要　在影响水泥稳定碎石基层开裂特性的各种因素中，水泥剂量对其干缩变形作用明显。以　湖北孝襄高速公路水泥稳定碎石基层施工为工程背景，研究水泥剂量的变化、压实度与强度的关　系。实测数据表明，适当降低水泥剂量，在提高压实度的情况下，完全可以满足设计强度标准．且　抗裂能力可以得到显著改善。　关键词　水泥稳定基层　水泥剂量　压实度　强度　近几年在我国高速公路施工中大量采用承载　力较大的半刚性水泥稳定底基层、基层和沥青混　凝土路面。但这种结构的沥青路面建成后会由于　基层的开裂产生各种形式的反射裂缝，这是半刚　性沥青路面的主要缺陷之一。初期产生的裂缝对　沥青路面的使用性能通常无明显影响，但随着表　１水泥稳定基层的强度形成　水泥稳定基层在基层材料加水泥、水拌和后，　混合体开始具有一定的流动性和塑性，接着很快　变硬失去可塑性，但尚不具有机械强度，这个过程　称为水泥的凝结。随后产生明显的强度并逐渐发　展而成为坚硬的石状物——水泥石，这一过程称　为水泥的硬化。凝结和硬化是一个连续而复杂的　面雨水或雪水的侵入，导致裂缝两侧的路面结构　层含水量加大，其结果是路面强度明显降低，在大　量行车荷载反复作用下，产生冲刷和唧浆现象，造　成路面结构层破坏。而面层裂缝的产生主要是基　物理化学变化过程。随着水泥剂量的增加，水泥　稳定基层的强度也随之增强。但过多的水泥剂量　虽可获得要求的强度，但同时也会产生较大的收　缩和较多的裂缝，且在经济上也是不合理的。　２水泥稳定基层裂缝产生的原因和控制措施　２．１水泥稳定基层裂缝产生的原因　水泥稳定基层裂缝产生因素较多，主要有水　泥剂量、基层材料中０．０７５　ｍｍ筛孔以下的集料含　层裂缝反射所致，为此要尽量减少基层裂缝的产　生，而最有效的办法是降低水泥稳定基层的水泥　用量。笔者结合湖北孝襄高速公路基层施工实　践，通过试验路段开展了水泥稳定基层水泥剂量、　压实度与强度关系的试验研究工作。　收稿日期：２００８—０１—０５　３　结语　和延缓基层反射裂缝上升的能力，最大限度地保　护了沥青路面结构。采用ＳＢＳ改性沥青下封层　明显优于其他材料，因此得到普遍认可。　参考文献　（１）ＳＢＳ改性沥青应用于高速公路路面面层　间处理时，因各处理层对材料的要求不同，具体应　用时应引起注意，特别是应对透层油在改性后的　粘度变化进行检查，在进行层间处理时，清扫工作　是最为关键的一个环节，下承层的清洁程度将影　响到层问处理效果。　［１］沙庆林．高速公路沥青路面早期破坏现象及预防　［Ｍ］．北京：人民交通出版社，２００１．　［２］ＪＴＧ　Ｆ４Ｏ一２００４公路沥青路面施工技术规范［ｓ］．　北京：人民交通出版社，２００４．　（２）ＳＢＳ改性沥青作为下承层和防水层，提　高了防水层的高温抗剪强度，改善了低温抗裂性　维普资讯 http://www.cqvip.com ２００８年第３期　张霖波等：水泥稳定基层水泥剂量、压实度与强度关系研究　量、混合料是否离析、养生及外界天气冷热变化等。　其中水泥剂量对水稳基层收缩性的影响更敏感。　２．２控制措施　目前国内外减少收缩裂缝的主要措施如下Ⅲ：　（１）控制基层材料中０．０７５　ｍｍ筛孔以下的　集料含量和塑性指数。　（２）水泥稳定基层设计应使混合料的干缩应　变不大于２００Ｘ１０一。　（３）在满足强度要求的情况下，用最小的水　泥剂量。　（４）在水泥稳定基层粒料中使用减水剂。　（５）基层养生结束后及时喷洒透层沥青或做　下封层。　３压实度与水泥含量、强度的关系　随着水泥剂量增大，混合料强度可以得到提　高，但裂缝却易产生。因此，在保证强度的同时，　尽量降低水泥剂量，对减少或消除水稳基层裂缝　的产生有着重要的意义。　根据《公路路面基层施工技术规范》　规定：　工地实际采用的水泥剂量应比室内试验确定的剂　量多０．５％～Ｉ．０　。采用集中厂拌法施工时，可　只增加０．５　。高速公路基层施工实验室配合比　设计强度保证率取９５　，集中厂拌混和料中水泥　剂量容许变异值为±３　９／５；由于压路机吨位越来越　大（ＪＴＪＯ３４－－２ｏｏｏ规定１２　ｔ以上），１８　ｔ压路机已　是最小吨位的压实机械，在压实功大幅提高的条　件下，施工水泥剂量只提高０．５　或更小是否可　取，本研究在孝襄高速公路工地进行了试验。对　基层施工水泥剂量增加０．３　９／６、０．５　进行对比研　究，混合料最大干密度２．３５　ｇ／ｃｍ　，设计水泥剂　量４．５　Ａｏ，设计强度代表值４．７　ＭＰａ，成型压实度　９８　，施工水泥剂量（４．８±０．３）　。图１、图２是　孝襄高速公路某段基层施工中水泥剂量与强度、　压实度的关系分布图　］。　由实测值计算得水泥剂量平均值为４．５７　，　比设计水泥剂量４．５　只高出０．０７　，比规范规　定的施工剂量４．８　低０．２３　。虽然水泥剂量减　小了，但在施工中用大吨位的压路机碾压，保证了　压实质量，且没有出现由于水泥剂量减小而使基　层强度降低的现象。压实度平均值为９９．２６　，　变异系数为０．７　，混合料压实质量很高，经检　测，混合料取心强度平均值为５．３６　ＭＰａ，比设计　强度值高出了０．６６　ＭＰａ。因此在一定水泥剂量　标准下，只要保证压实度，强度指标不但不会降　低，反而会得到显著提高，至少当施工水泥剂量降　至设计的水泥剂量值时，只要严格控制压实度，基　层的强度标准完全可以得到保证，基层的缩裂特　性可以得到显著改善。　＼　熊　水泥剂量／％　图１水泥剂量与强度关系图　水＼　戗　∞∞－　●　∞　●　●　●　∞●　＂　●　●　５　０　５　０　５　０　５　０　４．５　４．７　４．９　４．５　４．６　４．４　４．６　水泥剂量／％　图２水泥剂量与压实关系图　４　结语　裂缝是水泥稳定粒料半刚性基层的主要缺陷　之一，水泥剂量及其变异性对水泥稳定粒料的干　缩影响较大。本研究表明在压实度标准得到保证　或提高时，施工现场水泥剂量可以按设计剂量控　制，基层强度不会受其影响，反而有所提高，即强　度标准比设计值有较大富裕，这说明水泥剂量还　可降低，仍能满足基层设计强度要求，这对提高基　层材料的抗裂能力作用明显。因此，现场施工中，　厂拌基层混和料中水泥剂量按实验室试配量增加　０．３　或严格试配剂量，同时严格控制压路机的吨　位及碾压遍数，保证压实质量，完全可以保证基层　强度标准，达到减少基层收缩开裂的目标。　参考文献　［１］沙庆林．半刚性基层沥青路面［Ｍ］．北京：人民交通　出版社，１９９９．　［２］ＪＴＪ０３４—２０００公路路面基层施工技术规范［ｓ］．北　京：人民交通出版社，２０００．　［３］孝襄高速公路建设指挥部．孝襄高速公路施工图　设计文件［ｚ］．十堰：孝襄高速公路建设指挥部，　２００】．