所属栏目：交通运输论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:165
副标题#e#摘 要：本文通过分析水泥稳定碎石的架构性能，介绍了大粒径抗裂水稳在公路工程中的实际应用。
关键词： 大粒径抗裂水稳 结构性能 公路工程 应用
水泥稳定碎石因其取材方便、施工工艺较为简单、早期强度高、养生期短等优点而成为我国目前使用最广的半刚性基层材料。但其产生的温缩裂缝、干缩裂缝等病害制约了水泥稳定碎石的发展。为了解决这一国际性难题，我市公路局早在2000年便成立课题组着手进行研究。从最初大家普遍认为的级料配合比角度入手，到摩阻理论的提出，到最后的大粒径抗裂水稳基层理念的初步形成，技术人员经历了无数次失败—研究，再失败—再研究的历练。经过几年的研究实践，终于形成了目前的“大粒径抗裂水稳”基层结构新理念。
1 水泥稳定碎石结构性能分析
水泥稳定碎石是一种由水泥、粗集料、细集料所组成的复合材料。水泥稳定类材料由于组成材料质量和数量的差异，以及各组成材料之间相互作用的特点、相对位置分布及相互联系的状况一般也分为三种不同的类型：
1.1悬浮密实结构。这种结构通常采用连续型密级配，骨料由大到小连续存在。这种结构中由于粗集料数量相对较少，不能形成有效的骨架。这种结构虽然具有较高的粘聚力 ，但摩阻角较小，其强度主要受粘结力所控制，在外部荷载和温差作用下，易产生裂纹，从而造成路面结构的破坏。
1.2骨架空隙结构。这种结构粗骨料较多，而细料数量过少 ，混合料中细料的压实体积小于粗集料形成的空隙体积因此，虽然能够形成骨架 ，但其残余空隙较大。虽然这种结构粘聚力较低，但其内摩阻角较大，其强度主要取决于内摩阻力，粘聚力相对是次要的。其抗收缩性能较好，但由于其空隙率大，使基层的耐久性受到影响。
1.3骨架密实结构（大粒径抗裂结构）。骨架密实结构是以上两种类型组成的结构。要求混合料既有一定数量的粗骨料形成骨架，又根据残余空隙的多少加入细料 ，混合料中填隙料的压实体积应约等于粗集料形成的空隙体积，从而使混合料形成较高的密实度。试验结果表明大粒径水泥稳定碎石骨料间的嵌挤作用明显,抗压强度和抗压回弹模量明显大于常规级配,有良好的承载能力;平均干缩系数和平均温缩系数小于常规级配,抗弯拉强度高于常规级配,抗裂性能有显著的提高。 根据柔性路面层状理论,对在温度和含水量变化作用下不同龄期的半刚性路面进行了接触非线形有限元分析,分析结果表明在施工状态下和使用状态下,大粒径水泥稳定碎石基层受到干缩和温缩作用产生的拉应力均小于常规级配;在施工状态下,温度收缩的影响明显,在使用状态下,路表降温对基层的影响减小,基层所受到的拉应力随着龄期的增长而增大。这种结构能很好的解决了水稳开裂问题，在我市的公路建设中逐步得到推广和应用。
2 大粒径抗裂水稳工程案例
安徽省S312线K81+600-K88+700段位于来安县境内，全长7.1KM，原有公路为二级，二灰碎石基层，沥青混凝土路面。由于交通量大、超载现象严重，路面出现了不同程度的损坏。根据老路现状的评价，需要对路面进行大修。大修后的路面类型为热再生沥青路面，采用大粒径抗裂水稳基层。
2.1设计原则
采用骨架密实结构的原则进行设计，即：利用单一粒径的粗碎石做主骨料，形成具有较好内摩阻力的骨架结构；用水泥稳定石屑等做填隙料，填充主骨料形成的空隙，形成密实的混合料结构。
2.1.1主骨料设计
主骨料采用20~40mm粗碎石，形成骨架，利于机械摊铺，且其颗粒棱角较大更有利于嵌锁。
2.1.2填隙料设计
①填隙料对主骨料形成的框架的干涉应尽量减少；
②填隙料应采用连续级配，最大粒径采用9.5mm,以利于密实；
③为提高其整体稳定性，适量添加水泥，水泥#p#副标题#e#剂量为8%；
④填隙料之间的比例根据筛分试验，参考规范普通水稳材料组成设计思路与方法，用数解或图解法确定；
⑤填隙料7天无侧限抗压强度应大于4.0Mpa。
2.1.3主骨料和填隙料的比率设计
按拟定的主骨料和填隙料之间的比例，铺筑试验段，通过检测结果确定主骨料和填隙料之间的比例。试验测得主骨料在堆积状态下的孔隙率平均为44%，考虑填隙料自身的空隙（一般为20%），则填隙料所占的体积为44%×80%＝35%,主骨料与填隙料的比例为56/(56+35):35/(56+35)=62:38，考虑填隙料的量能够填满主骨料间的空隙并略有富余，故增加5%的填隙料，因此集料的配合比为57:43。
2.2原材料要求
2.2.1主骨料
①粗碎石应使用质地坚硬、耐久、洁净的碎石，不允许使用表面风化、多孔的集料，其中扁平、长条和软弱颗粒不应超过20%；
②压碎值不大于28%；
③最大颗粒不大于37.5mm，颗粒组成应符合表1的规定；
④含泥量小于1%，泥块含量小于0.2%。
2.2.2填隙料
①填隙料应使用质地坚硬、耐久、洁净的机扎碎石，不宜含有粘性土；
②碎石中小于0.6mm的颗粒，必须做液限和塑性指数试验，要求液限小于28%，塑性指数小于9；
③石屑的砂当量大于50%，0.075通过率应小于7%；
④人为增加20%左右的1-2石子，目的是为了在主骨料与填隙料进行翻拌时，若出现局部填隙料过分集中，虽然不能形成骨架嵌挤结构，但也能消除应力集中现象，当做普通水稳使用。
⑤水泥宜采用缓凝水泥。
2.3主要施工工艺
2.3.1测量放线
施工前测量人员对原路面进行复测，将采集的数据与设计图纸相比较，确认无误后方可使用，同时要保证数据的准确性。
2.3.2清扫下承层
将预铺筑段落内的积土、杂物清除，有机土的地方用铁锹将积土铲除并清扫干净并洒水湿润。
2.3.3主骨料摊铺
按松铺系数计算铺装主骨料，由于旋耕机的翻拌深度的限制，一般结构层的厚度选定14cm~17cm，超过的应分层铺筑。采用人工挂线法施工，两侧均设基准线，粗细料的厚度比用标高控制桩进行带线控制。将拌和好的混合料用自卸车运至施工现场，用摊铺机进行摊铺，表面应力求平整。
2.3.4洒水
主骨料摊铺结束后，立即用洒水车对主骨料进行洒水，洒水一定要均匀、洒透。目的是使主骨料表面充分湿润，以便与填隙料翻拌时能够充分粘结而不至于出现离析。
2.3.5填隙料撒布
检查填隙料粒径规格、洁净情况，按技术要求检查水泥剂量。
根据主骨料摊铺厚度所对应的填隙料松铺厚度，带“米”字线撒布填隙料，检查填隙料厚度是否均匀。
2.3.6拌和
铺好填隙料后，用旋耕机将其均匀地翻拌一遍，不能多翻。不能有旋漏，旋后要有专人进行检查拌和是否均匀、填隙料是否拌和到底。中 缝、接头的部位若有漏拌，人工用镐将其耙起翻拌均匀。
2.3.7补料、整平、整形、碾压
因为在灌缝时，一次性填满是不科学的，需要分次填充。第1次找补以填隙料覆盖全部粗骨料2cm为宜，人工用刮板刮平。用16t振动压路机进行“先轻后重，先慢后快，先低后高，先稳后振”的原则碾压数遍。第2次找补填隙料。经过振动压路机的振压后，部分表面的填隙料形成空缺，需要再次进行填隙料找补。再用18t~21t的三轮压路机，根据“先低后高，先慢后快”的原则碾压数遍，直至表面无明显轮迹。
2.3.8洒水浸透
为使水泥的水化有充足的水份，使填隙料产生一定的强度，保证结构整体的稳定性，将碾压成形的基层全部洒水浸透。
2.3.9开放交通与养生
洒水完成之后，就可以立即开放交通。在行车荷载的作用下，可以进一步增强其强度和密实度。
基层做好后，养生是大粒径抗裂水稳施工中非常重要的一道工序。它直接影响结构层的成型强度和表观质量，因此洒水养生要不少于7d，且必须经常保持构层表面湿润。
3优点总结
3.1早期#p#副标题#e#强度高：在主骨料嵌挤作用下，明显优于普通水稳。
3.2抗裂作用明显：与同期采用普通水稳铺筑的施工的104国道相比，104国道反射裂缝现象比较普遍，相反，S312则未出现明显的反射裂缝。
3.3从结构上分析，大粒径水稳趋于粒料类基层，从长远利益看，能够再生利用，减少资源浪费。
4 结 语
大粒径抗裂水稳基层是一种新型的路面结构形式，在广大工程技术人员的努力下，不断得到了推广与应用，积累了丰富的经验，也取得了良好的经济和社会效益。
参考文献：
[1] 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．
[2] JTJ059—95，公路路基路面现场测试规程【S】．北京 ：人民交通出版 社，1995．