減少水泥穩定碎石基層反射裂縫的方法

（煙臺市招遠公路管理局，山東 煙臺 265400）

一、背景

近年來，路面水泥穩定碎石基層出現反射裂縫的幾率不斷上升。如何在水泥用量不斷增加的情況下，減少基層反射裂縫出現的幾率，成為擺在施工人員面前的新課題。山東省煙臺市招遠市的花崗巖石屑中小于0.075mm的顆粒含量越來越低，已經無法滿足《公路路面基層施工技術細則》中對混合料合成級配的要求（C-B-3除外）。

基于此，本文提出了在水泥穩定碎石中摻加少量粉煤灰（以下稱“改良型水泥穩定碎石”）的方案，以期減少基層反射裂縫，改善常規水泥穩定碎石的級配。

二、原材料

（一）水泥

水泥標號采用32.5級或42.5級，初凝時間不低于4小時，終凝時間不低于6小時。本文采用的是招遠玲瓏水泥廠生產的32.5級復合硅酸鹽水泥。

（二）粉煤灰

采用水洗法測定的0.3mm篩孔的通過量不得小于90%，0.075mm篩孔的通過量不得小于70%。同時，粉煤灰中SiO2、Al2O3和Fe2O3的總含量應大于70%，燒失量不超過20%。本文采用的是龍口電廠生產的粉煤灰。

（三）碎石和石屑

采用與水泥穩定碎石基層相同的規格和檔數，且各項指標滿足要求。規格為20mm～30mm、10mm～20mm、5mm～10mm。本文采用兩種石屑：細石屑（0.075mm通過率＞7%）和粗石屑（0.075mm通過率≤2%）。

（四）水

使用自來水即可。

三、混合料的組成設計

（一）水泥和粉煤灰用量的確定

水泥和粉煤灰的用量，應結合以往經驗，在不增加施工成本的原則下確定。水泥和粉煤灰都采用外摻法。本文水泥穩定碎石的配合比為——水泥：粉煤灰：碎石=4：4：100；改良型水泥穩定碎石的配合比為——水泥：碎石=4.8：100。

（二）級配范圍的選擇

常規水泥穩定碎石，按照C-C-2級配范圍中值偏下進行混合料級配設計；改良型水泥穩定碎石，按照水泥粉煤灰穩定級配碎石CF-A-1S中值進行設計，從而確保混合料具有較好的骨架結構，級配范圍如表1所示。

表1.混合料級配范圍

四、試件制作、養護與強度檢測

試件采用靜壓法成型，尺寸為150mm×150mm的圓柱體。為模擬施工現場，養護時長為28d、90d的試件，前7d為標準養護，7d后則放置在室溫自然養護。各個配合比7d、28d、90d齡期的無側限抗壓強度（代表值）如表2所示。

表2.齡期與無側限抗壓強度關系表

由表2可以看出：

（1）水泥：碎石=4.8：100的水泥穩定碎石，使用粗石屑時7d、28d、90d的強度都明顯低于使用細石屑時同齡期的強度。說明小于0.075mm的顆粒含量過少時，能夠明顯降低水泥穩定碎石的抗壓強度。

（2）水泥：粉煤灰：碎石=4：4：100的改良型水泥穩定碎石，使用粗石屑時其初期強度（7d，28d），明顯低于使用細石屑時的對應的初期強度（7d，28d），但90d的強度相差不大。說明在混合料小于0.075mm的顆粒含量很少時（不足1%），粉煤灰的加入能夠顯著提高混合料的后期強度。

（3）當采用細石屑時，比例為水泥：粉煤灰：碎石=4：4：100的改良型水泥穩定碎石，與比例為水泥：碎石=4.8：100水泥穩定碎石相比，初期7d的強度前者比后者低，90d的強度幾乎相等，改良型水泥穩定碎石強度略高。

水泥穩定碎石強度通常在90d后趨于穩定，而改良型水泥穩定碎石因加入了粉煤灰，其強度預計將繼續提高。

五、成本比較

以水泥425元/噸，粉煤灰110元/噸，碎石按市場價格，壓實度為98%，計算兩種基層混合料的成本，如表3所示。兩種混合料的成本基本相等，但改良型水泥穩定碎石的成本略低。

表3.成本分析表

六、試驗路段鋪筑

為驗證改良型水泥穩定碎石的實際抗裂效果，課題組在某項目的大修工程中鋪筑了長約460m的試驗路段。施工方案是在舊基層上加鋪厚度為18cm的改良型水泥穩定碎石，水泥：粉煤灰：碎石=4：4：100，石屑采用細石屑。

經過兩年多的定期巡查，目前試驗段的瀝青路面未出現反射裂縫，改良型水泥穩定碎石的抗裂性能良好。而周圍的常規水泥穩定碎石在平交道口等位置，已經開始出現少量反射裂縫。

七、結語

在水泥穩定碎石中摻加少量粉煤灰能夠顯著改善水泥穩定碎石的抗裂性能，減少反射裂縫的產生。在成本相同時，改良型水泥穩定碎石90d的強度與常規水泥穩定碎石基本相同，最終強度預期將高于水泥穩定碎石。使用粗石屑的水泥穩定碎石7d、28d、90d的強度都明顯低于使用細石屑時同齡期強度。因此在路面基層施工中，應避免使用粗石屑，如不能避免，應首選粗、細石屑摻配使用的方法，合理提高小于0.075mm的顆粒含量，或者再同步采取摻加粉煤灰的方法。