二灰碎石基層對水泥穩定碎石的優勢

慈維超 喬宇峰

1 二灰碎石和水泥穩定碎石基層概述

1.1 道路結構層常見的道路基層形式

道路基層是指直接位于瀝青路面層下，用高質量材料填筑的主要承重層，或直接位于水泥混凝土路面下，用高質量材料鋪筑的結構層。高等級路面主要包括水泥穩定砂礫、水泥穩定碎石、石灰粉煤灰碎石、石灰粉煤灰土等。

最近十年，天津市經常采用的道路基層主要有兩種:石灰粉煤灰碎石、水泥穩定碎石(以下分別簡稱二灰碎石、水穩)。其均以級配碎石作骨料，采用一定數量的膠凝材料和足夠的灰漿體積填充骨料的空隙，按嵌擠原理攤鋪壓實。其壓實度接近于密實度，強度主要靠碎石間的嵌擠鎖結原理，同時由足夠的灰漿體積來填充骨料的空隙。

1.2 二灰碎石各項參數

二灰碎石基層材料具有較高的強度、板體性能，同時抗滲度和抗凍性較好，比其他基層材料有更好的抗裂性能，以及應用二灰碎石可以變廢為寶，減少工業廢渣對環境的危害，理論上二灰與粒料之比在15∶85 ～20∶80 范圍，常用的配比為6∶14∶80 和8∶12∶80。最佳含水量在7%～8%之間，最大干密度在2.0 t/m3～2.1 t/m3。7 d的無側限抗壓強度不低于0.8 MPa。

1.3 水穩各項參數

水穩的初期強度高，并且強度隨齡期而增加很快結成板體，因而具有較高的強度，抗滲度和抗凍性較好。理論上水泥與粒料之比在 3∶97 ～7∶93 范圍，常用的配比為 4.5∶95.5 ～5.5∶94.5，最佳含水量在5%左右，最大干密度在2.2 t/m3～2.4 t/m3。7 d的無側限抗壓強度不低于3.5 MPa。水泥穩定碎石成活后遇雨不泥濘，表面堅實，是高級路面的理想基層材料之一。

2 二灰碎石與水穩的各項指標對比

2.1 造價對比

根據試驗室經驗數據，二灰碎石的最大干密度為2.1 t/m3，水穩的最大干密度為2.4 t/m3。按照目前市場價格，水泥:320元/t，石灰:220元/t，粉煤灰:55元/t，碎石:80元/t。100 m2厚18 cm二灰碎石和水穩的材料價格如表1所示。

表1 100 m2厚度18 cm基層材料造價 元

通過表1對比，二灰碎石的材料價格低于水穩價格，又由于二灰碎石和水穩的人工和機械費用基本相同，因此可知二灰碎石的單平米造價低于水穩造價。

2.2 對重載交通的承受能力

提到此問題，很多工程人員認為由于水穩的強度高于二灰碎石，因此，水穩對重載交通的承受能力優于二灰碎石。實際情況如何，通過二者的強度對比試驗，分析如表2所示。

表2 二灰碎石與水穩隨齡期強度對比

通過表2對比，二灰碎石的初期強度比水穩差很多，但隨著齡期的增加，二灰碎石的強度明顯高于水穩，按照二灰碎石完全達到強度為10 MPa考慮，按每軸4個輪胎，且單個輪胎與地面的接觸面積按357.21 cm2(18.9 cm ×18.9 cm)計算，二灰碎石基層理論狀態下可承受的單軸軸載為357 kN，約合35.7 t;按照水穩完全達到強度為5.7 MPa考慮，其理論狀態下可承受的單軸軸載為204 kN，約合20.4 t。這完全可以說明二灰碎石基層對重載交通的承受能力遠優于水穩。

2.3 施工難易度對比

由于水穩中含有水泥等膠凝材料因而要求整個施工過程要在水泥終凝前完成，水泥的初凝時間不低于3 h，終凝時間不低于6 h，并且一次達到質量標準，否則不易修整。此外，水穩基層最佳含灰量在4.5%～5.5%之間，取值區間很小，含灰量如果高出此范圍容易導致水穩出現干縮裂縫，含灰量低于此范圍又不能達到強度要求。因而施工中要求加強施工組織和實施的管理，增加現場施工人員的緊迫感和責任感，加快施工進度，加大機械化施工程度，提高機械效率。

二灰碎石在施工中沒有初凝時間和終凝時間的要求，通過試驗研究和實際操作經驗，二灰碎石的含灰量對強度影響也不是正比關系，即80%的粒料含量，石灰、粉煤灰的最佳配比值在1∶2～1∶3范圍，含石灰量在5%～6.7%，而實踐證明含石灰量在5%～8%之間均能滿足設計強度要求，對工程質量沒有任何影響。這對于施工控制而言，又比水穩施工有一定優勢。

2.4 下一道工序的施工時間對比

在進行外環線內側輔道工程二灰碎石下基層200 m試驗段施工過程中，采取了流水作業的施工辦法，即二灰碎石下基層在鋪筑完成后，第二天進行二灰碎石上基層施工。養生期間，進行正常的灑水養護，7 d后，采取上、下基層同時取芯并作檢測，檢測結果滿足設計要求。

由于水穩中含水泥，受水泥的初凝時間和終凝時間控制，理論上，水穩不具備流水作業的可能性。為保證工程質量，水穩必須以能夠取芯，且能夠滿足設計要求的抗壓強度指標，才可進行下一道工序的施工。按照此要求，在筆者接觸到的眾多工程中，僅京沈高速公路擴建工程在夏季施工且灑水養護非常及時的情況下，于施工完成后的第5天取出芯樣并檢測合格，其余工程一般均為6 d～7 d。

從采用二灰碎石和水穩作為下基層結構進行下一道工序的時間對比來看，在保證工程質量的前提下，二灰碎石具有流水作業的條件，能夠為施工爭取時間。

2.5 不能封閉交通的適應性對比

由于二灰碎石的成型慢，強度上漲時間周期長，證明石灰和粉煤灰的化學反應時間很長，二灰碎石養生期間，在不能封閉交通的情況下，車輛在通行過程中不會對二灰碎石有破壞性的影響。而水穩在養護期間一旦被車輛荷載影響將是破壞性的。正是二灰碎石的這個特點，在市內道路施工中，由于不能斷交，道路基層一般均采用二灰碎石進行施工。

3 結語

通過對二灰碎石與水泥穩定碎石造價和性能的對比分析，二灰碎石因造價低，對重載交通承受能力強，施工更易于操作，具備流水作業條件以及更適應不能封閉交通等優勢，使得在二灰碎石與水穩的選擇上，建議采用二灰碎石。

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