以設計改善水泥穩定碎石基層的裂縫問題

胡鋮

【摘要】 水泥穩定碎石基層的優勢是非常明顯的，不僅具有一定的強度和剛度，同時還具有良好的水穩性，因而在公路建設中的應用十分廣泛。但是通過這幾年的實際情況來看，水泥穩定碎石基層極容易出現裂縫，嚴重影響了公路的使用壽命。本文從基本概念入手，通過原材料的選用分析了不同配合比對各類建筑工程的作用。

【關鍵詞】 集料選擇；配合比；優化設計；實驗分析

0.前言

基層主要指的是在面層下面，和面層共同將車輪荷載的反復作用傳布到底基層、墊層和土基中，起主要承重作用的層次。在對基層材料性能不斷研究的過程中，公路建設對基層材料技術的要求也在逐漸提高，也開始意識到水泥穩定碎石基層配合比優化設計的重要性，不僅可以在很大程度上改善材料的性能，同時還能降低基層出現裂縫的可能性。由此可見，根據不同的自然環境條件和交通條件來選擇設計合適的配合比在公路的建設過程中顯得尤為重要。

1.水泥穩定碎石基層的基本概述

通過多年實踐經驗的積累和研究，水泥穩定碎石已然成為高速公路路面結構基層材料的首選，同時水泥穩定碎石基層的剛度和強度也能夠滿足公路建設的需要。其中美中不足的是，周圍的環境對水泥穩定碎石這種材料的影響是非常大的，如果沒有進行合理的設計，就會導致基層出現裂縫，這也是急需解決的問題。綜合而言，水泥穩定碎石基層需要滿足以下幾個方面的要求。其一是具有良好的強度和剛度，基層要經受車輛的反復碾壓，因而強度和剛度是其必備的性能，水泥穩定碎石基層的強度主要指的是水泥穩定碎石混合料的綜合強度以及石料的強度，同時需要注意的是基層的剛度要和面層的剛度相協調。其二是水穩性，對于自然環境較為惡劣的地區，尤其是多雨多雪的地區，基層將會長期被未蒸發的水分浸泡，因而這就對水泥穩定碎石基層的水穩性提出了更高的要求。其三是抗沖刷性，通過研究發現，道路中形成的唧泥現象和基層的抗沖刷行有著重要的聯系，一般都是由基層材料的性能所決定的，因而為了盡可能的避免唧泥現象的出現，需要提高水泥穩定碎石基層的抗沖刷性。其四是抗開裂性，一般來說基層的收縮開裂主要包括溫度收縮和干燥收縮，其中溫度收縮相較而言更為重要。其五是抗疲勞性，當車輛的荷載超過一定的限制以后，就有可能導致基層出現開裂的情況，因而水泥穩定碎石基層需要具有很高的抗疲勞性。

2.原材料的選擇

原材料的質量對水泥穩定碎石基層的質量有著關鍵性的影響，因而選擇原材料的時候，不僅需要滿足基層建設的要求，同時還需要滿足相關規范和標準。水泥穩定對碎石基層的原材料主要包括水泥和集料。

2.1 水泥

水泥是各種混合料的結合料，因而保證水泥的質量尤為關鍵。為了保證水泥穩定碎石基層的強度和剛度，要對水泥的質量進行嚴格的控制，嚴禁使用偽劣以及產品質量存在問題的水泥。在此次項目中，選擇的是強度等級為 32.5MPa 的普通硅酸水泥。在使用前對其進行檢查，符合相關規范的要求。通過水泥物理治療的檢驗結果分析，水泥的細度在 1.7%，安定性檢測合格，初凝時間為 218 分鐘，終凝時間為 316 分鐘，抗彎拉強度為 3.9MPa，抗壓強度為 16.5MPa。

2.2 集料

在此次項目中，主要選擇了三種不同規格的集料，所有的指標均符合相關標準的要求。

2.3 集料配合比設計

根據相關規范標準，對擬設計級配 A、B 來進行實驗

3.配合比的優化設計

3.1 強度試驗分析

對于不同劑量的水泥進行強度試驗，在重型擊實法和振動擊實法的基礎上來確定混合料的干密度和最佳含水量。并且在這種情況下制作出碎石試件，對其進行測試。根據測試結果的分析，水泥的劑量是影響碎石強度的重要因素，同時在相同劑量的情況下，B 級配試件的強度更高。此外，振動擊實法下的試件的含水量和干密度都有著不同程度的增加，試件的強度也有所增加。

3.2 干縮性實驗分析

在進行干縮性實驗的過程中，主要采用的是振動法和靜壓法來制作試件。首先需要在標準的養護室內進行保濕養護，其次是在天然濕度的情況下自然風干，通過相應的計算方式來確定試件的干縮系數。根據實驗結果的分析，水泥穩定碎石基層的干縮性在開始的幾天內受環境的影響是比較大的，其干縮系數的變化比較大，而在后期這種變化比較平穩。因而在水泥穩定碎石基層建設的初期，需要對其失水量進行控制來盡可能的避免基層開裂情況的出現。此外，振動法和靜壓法進行比較來說，振動法成型試件的干縮系數變化相較而言更小，這就需要我們在基層建設的過程中要控制細集料的含量。

3.3 溫縮性實驗分析

將水泥劑量為 3.0%以及水泥穩定碎石混合料進行溫縮性的實驗，同樣采用的是振動法和靜壓法成型試件。首先是對試件進行一定時間的養護，然后利用相關的儀器來進行測試。將初始的溫度設置在 20℃，在每下降 5℃且靜置 6 小時以后對溫縮系數進行測試。根據實驗結果分析，水泥穩定碎石基層的溫縮應變隨著溫度的下降而增加，抗溫縮性隨之降低。在大多數情況下，振動法成型試件的溫縮系數都要低于靜壓法。

4.結束語

通過對上述水泥穩定碎石基層配合比優化設計的分析可以知道，同級配以及相同水泥劑量下，水泥穩定碎石振動法成型試件的強度相較而言更高，同時其干縮系數與水泥劑量成正比。因而在選擇水泥劑量的時候要注重強度和干縮性兩方面的考察。此外，對細集料的含量進行控制可以有效的提高水泥穩定碎石基層的強度，其抗開裂性也會有很大的提高。

參考文獻

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