淺談常用公路基層材料及半剛性基層材的應用

陳冬良

【摘要】隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，對交通工程的質(zhì)量提出更高的要求，半剛性基層材料的研究使用也進入了它的春天。目前我國高速公路瀝青路面絕大部分采用半剛性基層，但是半剛性材料有其明顯的特點。本文分析了常用的公路基層材料，并對常用的半剛性材料分析和研究，對公路建設中使用材料進行了詳細分析，同時對半剛性材料的抗壓強度進行了分析及煤油的瀝青參配進行了研究。對公路建設材料的選擇進行討論和探索，為公路材料的選擇提供了一定的依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】公路基層材料；半剛性；分析

公路建筑因為長期在露天的惡劣環(huán)境下工作，并且還要長期的經(jīng)過車輛的壓碾，這都對公路材料提出了更高的要求，公路鋪設材料的好壞直接關(guān)系到公路的壽命，車輛的行車安全。其耐久性、耐久度等技術(shù)要求，都是現(xiàn)代公路建筑設計師首先關(guān)心注意的指標。

半剛性材料基層通常具有板體性強、材料強度高等優(yōu)點，所以國內(nèi)外的許多高級公路的公路基層材料都無一例外的選擇了半剛性材料。近年來，隨著國內(nèi)經(jīng)濟的不斷發(fā)展進步，國內(nèi)車輛的激增，公路交通運輸量的不斷加大，國內(nèi)公路里程的不斷增加，所以半剛性材料的研究也越來越受到重視。

一、常用公路基層材料的分類

1 碎石基層

碎石基層一般需要對大塊的石頭進行粉碎，選取尺寸均勻的碎石作為基本材料，再以石屑、粘土或石灰石作為粘合劑，經(jīng)壓實而成的結(jié)構(gòu)層。碎石層的結(jié)構(gòu)強度，主要靠碎石顆粒間的嵌擠作用以及填充結(jié)合料的粘結(jié)作用。

2 級配碎石基層

粗、細碎石料和石屑各占一定比例的混合料，當其顆粒組成符合密實級時，稱為級配碎石。級配碎石基層強度因為有碎石本身強度及碎石顆粒間的嵌擠力，所以廣泛用于各等級公路的基層和底基層。級配碎石有時用作較薄瀝青面層與半剛性基層間的中間層，不僅具有減緩半剛性瀝青路面反射裂縫的作用，同時也具有較好的抗疲勞能力。

3 水泥類基層

水泥穩(wěn)定類基層是在粉碎的土中，摻入適量的水泥和水，按照技術(shù)要求給定的比例配方，經(jīng)攪拌，在最佳含水量下壓實成型，保證其抗壓強度符合規(guī)定要求，以此修建的路面基層稱為水泥穩(wěn)定類基層。用水泥和土制成的材料，成為水泥土，當用水泥和砂礫配比成的成為水泥砂。因為水泥是水硬性結(jié)合料，所以土和水泥能良好的結(jié)合，當其按照一定比例配比以后，就可以有穩(wěn)定的物理力學性能，能廣泛用于各種不同的氣候條件與水文地質(zhì)條件。水泥穩(wěn)定類基層具有良好的整體性、足夠的力學性能、水穩(wěn)定性和抗凍性。并且擁有特別長的壽命，并且隨著時間的增加，車輛的壓碾，其強度不斷增強。但是其不能擁有良好的耐磨性能，所以一般水泥穩(wěn)定土可用于路面結(jié)構(gòu)的基層和底基層，但是在高速公路和一級公路上一般把其作為基層材料。

4 石灰類基層

石灰類基層的配制一般是采用粉碎的土，再摻合適量石灰，按照特定的比例，攪拌以后，然后晾干，壓實得到的材料。土中摻加石灰石后會產(chǎn)生一系列的物理、化學變化，其能改變土的性質(zhì)，通常情況下可以發(fā)生以下化學反應：離子交換作用、結(jié)晶硬化作用等。但是其缺點是石灰穩(wěn)定土有良好的扳體性，但其水穩(wěn)性、抗凍性以及早期強度不如水泥穩(wěn)定土。石灰穩(wěn)定土的干縮和溫縮特性十分明顯，且都會導致裂縫。所以一般其嚴格禁止用于高等級路面的基層，只能用作高級路面的底基層。

二、半剛性基層材料的使用及其細節(jié)

半剛性基層指的是用無機結(jié)合料穩(wěn)定土鋪筑的能結(jié)成板體并具有一定抗彎強度的基層。半剛性基層通常分為三種類型，即上述的水泥類基層、石灰穩(wěn)定基層和綜合穩(wěn)定基層。半剛性材料因為其造價低、取材方便，所以其在我國的應用及其廣泛，通常作為我國的傳統(tǒng)基層材料，但是因為我國南北溫差大，地域條件、氣候復雜，所以在以后的發(fā)展中，我們應該積極的研究新型的、適合當?shù)氐赜虻穆坊牧稀?/p>

1 半剛性基層的優(yōu)缺點

1.1半剛性基層具有較高的剛度，具備較強的荷載擴散能力，板體性強，剛度強，且具有一定的抗拉強度、抗疲勞強度、良好的水穩(wěn)定及收縮裂縫小等特性。近幾年被作為高等級公路的基層得到了一定的應用。半剛性基層能有效的承載路面的載荷，具有較高的強度和承載能力，其后期的強度會隨著時間的增加而不斷的增強。并且半剛性基層具有較高的水穩(wěn)定能力，使得其在冰凍條件下，也能良好的發(fā)揮其作用。

1.2但是其內(nèi)部的膠結(jié)材料通常都是細小的粉末狀，使得其碾壓后形成的材料具有很好的整體性，內(nèi)部非常密實，無法形成嵌擠型結(jié)構(gòu)，所以其不透水或滲水性很差，水從各種途徑進入路面并到達基層后，不能從基層迅速排走，只能沿瀝青面和基層的分界面擴散、積累。半剛性基層瀝青路面的內(nèi)部排水性能差是其致命的弱點。另外半剛性材料不耐磨，不能做面層。路面由于車輛載荷的作用，會產(chǎn)生摩擦，半剛性材料不耐磨，不能適應路面面層的要求。半剛性基層有很好的整體性，但是在使用過程中，半剛性基層材料的強度、模量會由于干濕和凍融循環(huán)以及反復荷載的作用下因疲勞而逐漸衰減。這就會使得其不斷的碎化，最終導致路面的損壞。另外半剛性基層瀝青路面在損壞以后就難以恢復，難以進行修補，基層一旦破壞，便無法恢復，除了挖掉重建，別無他法，這將對瀝青路面的維修養(yǎng)護造成很大的困難。

2 半剛性基層路面在施工過程中需要注意的問題

首先在半剛性基層路面的鋪設過程中，需要注意其材料的質(zhì)量控制，嚴格把控施工工藝，要嚴格把控煤油和瀝青的摻配比例，因為摻配比例的不同會導致年度和滲透深度的參數(shù)發(fā)生巨大的變化，摻入煤油可以降低瀝青的粘度，有利于瀝青的滲透，但是煤油含量過多會影響透層的粘結(jié)作用和防水作用。另外會污染施工區(qū)域的環(huán)境，以及造成施工成本的急劇增加。半剛性材料、瀝青材料對溫度和濕度變化比較敏感，在其強度形成過程中以及運營期間會產(chǎn)生干縮裂縫和低溫收縮裂縫。所以在修建半剛性基層路面的時候要預留縫，并且要在施工中注意濕治養(yǎng)護并及時做封層處理以防止基層初期破壞和干縮裂縫，及由于其早期強度低，攤鋪碾壓成型后，在一定時間內(nèi)施工車輛在其上行駛，可導致其表面起毛、松散，甚至破壞，影響正常施工和使用質(zhì)量。尤其是在低溫季節(jié)，早期強度更低，限制了該結(jié)構(gòu)的廣泛推廣應用。因此，提高半剛性基層材料早期強度逐漸引起了人們的重視。

結(jié)語：我國的公路建設任重而道遠，在公路修建過程中，半剛性基層因為其材料選擇容易，優(yōu)越的整體性，承載能力強，所以得到了大力的發(fā)展。但是其容易開裂，與面層的粘接性能差。經(jīng)過多年的設計，我國的高速公路上絕大多數(shù)的基層結(jié)構(gòu)都是半剛性材料，通過合理的采用半剛性材料及其它材料的使用材料的組合從而增強其抗壓性強度，從而能滿足長壽命路面對基層的功能要求，在合適的地方使用半剛性材料，它明顯的可以提高路面基層的使用壽命。從而才能有效的發(fā)揮其作用，同時為未來公路材料選材提供示范。

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