水泥稳定碎石基层收缩裂缝防治研究

摘要：通过苏州高新区北环西延工程合同段水泥稳定碎石基层的具体施工，对水泥稳定碎石基层出现的收缩裂缝进行防治研究，取得了很满意的效果，对产生的收缩裂缝进行了很好的处理和控制，有力地保证了整个标准段水泥稳定碎石基层的施工质量。

关键词：碎石基层;收缩裂缝;防治研究

Abstract: Through the concrete construction of Suzhou High-tech Zone Beihuan West extension project contract section of cement stabilized macadam base, and research on shrinkage crack of cement stabilized macadam base, and achieved very satisfactory results, the shrinkage cracks are processed and very good control, effectively ensure the construction quality of the cement stable standard macadam.

Key words: gravel; shrinkage cracks; prevention research

中图分类号：U416.214文献标识码：A文章编号：

一．绪言

1.研究的目的和意义

随着国民经济的不断发展和社会运输市场的日益繁荣，公路交替出现新的特点，大吨位超载汽车明显增加，交通量大幅增长，对公路技术标准提出了更高的要求。近几年，以无机结合料为稳定材料的半刚性基层越来越多地被应用于公路建设，这是因为半刚性基层具有强度高、稳定性好、刚性大等特点，能承受更大的车辆负载作用，可以适应大交通的需要。

半刚性基层材料尤其是水泥稳定碎石类材料由于脆性，对温度、湿度敏感性较强，在强度形式及使用过程中，因温度变化产生温度收缩裂缝和因含水量变化而产生干缩裂缝。当沥青面层较薄时这种裂缝往往扩展到面层形成反射裂缝。裂缝的存在不仅使车辆行驶舒适性下降，而且也破坏了路面结构整体性和连续性，并在一定程度上导致结构强度的削弱。从而随着雨水或雪水的侵入，使基层变软，在大量行车荷载反复作用下，很快发生破坏，并导致上面面层的破坏，影响公路的使用。

二．研究方案与研究方法

如何有效防治基层收缩裂缝从而提高路面的耐久性是一个综合防治过程。从设计、施工、及养护都应采取相应的措施，才能取得效果。从结构组合与材料组成设计上着手，在保证结构组合的前提下，研究如何进行基础混合料的组成设计，使基础材料抗弯拉强度增大，同时尽量控制弯拉模量变化不大而温缩系数、干缩系数减少，使耐久性提高，抗裂性得以改善。使这种材料组成在合理的结构设计和正常施工条件下，经受得住交通荷载和环境因素条件变化的考验，达到减少收缩缝甚至不产生裂缝之目的。

2.1总体研究方案

2.1.1试验所用原材料的选取与性质分析

半刚性材料的选取

本论文以水泥稳定碎石作为研究对象。首先研究不同级配水泥稳定碎石基层材料的干缩、温缩、冻融、强度等特性，为此采用了两种不同级配：一种是采用规范推荐的级配中值即悬浮结构的级配；另外一种是骨架密实结构。

原材料的采集

考虑试验用材料与试验路实际情况相近，所以水泥与碎石均来自本工地料场。

原材料的性质分析

集料的物理力学性质；

水泥的物理力学性质

以上各项目的分析均按照规范标准进行。

2.1.2半刚性材料的路面性能研究内容

不同龄期半刚性材料的无侧限抗压强度、模量以及劈裂强度、冻融强度和抗拉试验；

不同龄期半刚性材料的干缩、温缩性质的试验；

90天龄期的疲劳试验。

2.1.3半刚性基层防裂措施的研究

通过材料配合比设计获得最佳抗裂性能的半刚性材料，以其作为基层材料可以大大减轻其开裂率；但材料毕竟不可避免存在热胀冷缩性，亦即在温度变化的情况下基层不可避免地会产生一定数量的裂缝，因此我们在通过配合比设计减少材料收缩系数以减少基层的开裂率。

2.1.4试验路验证

修建方案

不同级配基层的抗裂性能

分别采用室内试验的两种级配在已选定的试验段上进行铺筑，同时与生产路段对比。

通过路况调查获得水泥稳定碎石基层材料试验路段裂缝状况质料，用以验证结果及理论分析。

2.2试验研究方案

2.2.1半刚性基层材料物理力学指标测试

根据交通部标准和试验规程进行室内试验。

采用重型击实标准确定混合料的最大干密度和最佳含水量。

测定无侧限抗压强度Rc，间接抗拉强度（劈裂强度Ri)和抗压回弹模量。

在MTS850材料试验机上，采用三分点加载测试。用电测法进行加载卸载测试模量。计算抗弯拉强度Rw抗弯拉模量Ew。

疲劳试验在MTS850材料试验机上进行。采用交变荷载进行疲劳试验，更好地模拟半刚性基层在随机动载下的挠曲状态，试验分静力试验和疲劳试验。

2.2.2半刚性材料收缩系数测定

温度系数和干缩系数均采用电测法测定，委托苏州交通工程试验检测中心进行。

三．材料性质分析

3.1原材料性质分析

本节通过对原材料的物理、化学性质进行试验分析，以便了解并掌握原材料的基本性能，为下一步对试验结果进行理论分析提供依据。

3.1.1水泥

水泥采用苏州水泥厂生产的国基牌P.O.42.5级普通硅酸盐水泥。其检验结果见表3-1-1

水泥检验结果 表3-1-1

碎石性质 表3-1-2

细集料本课题所用砂其筛分结果见表3-1-4。

3.2混合料组成设计

3.2.1集料级配确定方法

先按嵌挤原则填充原理确定粗骨料用量；然后粗骨料的空隙由次一级颗粒所填充，其余空隙又由再次一级颗粒所填充，但填隙的颗粒不得大于其空隙的距离，否则小颗粒之间势必发生干涉现象。这种既有嵌挤、又填充的集料在理论上应该是摩阻力、凝聚力和密实度最好的混合料。通过计算调整后集料组成见3-2-1。

表 3-2-1

3·2·2水泥稳定碎石混合料集料组成推荐级配其组成见表3-2-3.

表3-2-3

四．路用性能分析

4.1 强度增长规律

4.1.1无侧限抗压强度随龄期变换规律

水泥含量4%时，水泥稳定碎石基层材料的不同龄期的抗压强度、劈裂强度试验结果如表4-1-1

材料强度试验结果表4-1-1

通过分析表4-1-1结果可知，不同级配组成的半刚性材料不同龄期的各项强度是不同的，而且差异很大。同是水泥稳定碎石材料由于级配不同，7天的抗压强度推荐级配是3.77Mpa，而规范级配7天强度只有2.91Mpa。