时间：2022-02-10 03:41:22
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关键词：水泥裂缝形成过程、 裂缝分类、产生原因
中图分类号：TV543文献标识码： A
水泥稳定碎石基层具有初期强度高且随龄期增长，它的力学强度还可以根据需要进行调整的特性。因此它作为一种半刚性材料，其良好的稳定性，强度及刚度，强度均匀性。通过不断的总结提高，理性地，抓主放次的定性。才能最终把这一基层材料用好。本文仅从裂缝形成过程，裂缝分类及成因进行探讨。
1.形成过程水泥稳定基层在施工完成及使用终结过程中，由于结构本身、材料特性，外载影响及自然因素的影响等，会产生不同层次及结构的裂缝破坏，我们把这一过程可分为施工前过程，施工过程，使用及维护过程。
1.1、施工前过程
施工前过程是指在公路路基、垫层及底基层施工完成后至水泥稳定碎石施工前这一阶段。水泥稳定基层是一个半刚性基层，对基础的强度，稳定性，路基的均匀性更为重要，路基施工中由于设计，施工及特殊地质造成的路基的强度，稳定性及均匀性不足或缺陷我们称作施工前过程。主要情况有路基软基，地下水浸害，强度不均匀路基，稳定性不够路基。这一过程似乎与基层质量控制无关，其实质是对基层造成陷性病害。同时对路基成造成的危害也是长期的，后期修复困难或者是不可修复的。所以我们要想获得良好的基层效果，必须加强这一过程的设计及施工控制，真正做成强基薄面。为基层病害的防治做好第一步。
1.2、施工过程
施工过程是指路基底基层验收开始施工水泥稳定基层至交付使用这一过程。这一过程是水泥稳定碎石基层成败的关键，从底基层的修补与验收，原材料的选择与控制，施工过程的拌和摊铺及养生，交通开放。其中的每个环节都将对水泥稳定基层的施工成败产生决定作用。这是水泥稳定碎石基层的裂缝形成主要阶段，是裂缝产生的源头。我们要控制好这一阶段的施工工艺，我们的水泥稳定基层施工已成工大半。
1.3、使用及维护过程
古语云：好货不如好护。任何东西都离不开维护，只有合理的使用，及时良好的维护，才是事半工倍的最佳途径。公路是一个动态的受力体，不但受到汽车等荷载的影响，更受到其它自然物质的侵害，如雨雪等。我们只有防微杜渐，从头做起，及时有效防护，才能有效地把在施工中造成，使用中扩大的病害有效制止。同时提高公路的运输效力，降低养护成本，获得良好的经济和社会效益。
2.裂缝类型水泥兆定碎石基层的裂缝破坏主要经历了三个阶段。原材料融期的收缩裂缝，使用中的内应力作用裂缝及后期外力裂缝阶段，其分类如下。
2.1、收缩裂缝，水泥稳定基层的各原材料在加水经抖合铺筑辗压后至强度达至稳定的28天内产生。主要是由于压实后的水泥稳定基层中的水不断蒸发和水泥水化作用使水分不断减速少，产生毛细管作用、吸附作用、分子间力作用以及材料矿物晶体、凝胶体层间水的作用、碳化收缩作用等，使水泥稳定基层压实体产生体积收缩，形成收缩裂缝。此时裂缝一般较小并主要为横向。一般深约2-3cm，宽约1mm左右。
2.2、内应力裂缝：由于收缩裂缝的原因，水泥稳定基层在经过一个完整季节后，由于受内应力影响，水泥稳定基层自身材料干缩及温差等因素过程完成，此时的受力体已重新进行组合分配形成新的受力体，水泥稳定基层形成了长度不等的相对独立的受力板块。一般开裂间距为7米左右，缝宽进一步增大。应力裂缝主要还是横向裂缝为主。此阶段是因水泥稳定基层自身材料干缩和温差应变胀缩产生的拉应力超过水泥稳定基层自身的极限抗拉强度，使其从强度软弱产生。
2.3、后期裂缝：中期内应力裂缝产生并成型后，水泥稳定基层形成相对无限连续的简支板受力体系。由于收缩裂缝及内应力裂缝的不断增大，并同时伴有纵向裂缝的形成，最终会愉网裂片区的形式出现。此时由于受外力作用特别是车辆造成裂缝进一步扩大，加之自然原因特别是水的侵害，裂缝中由水的侵入导致路基强度降低，裂缝两边的水泥稳定基层逐步悬空形成相对悬臂板，以至整个基层的破坏。此阶段裂缝发展快，破坏段以网状出现，水泥稳定基层形成独立板块。并随之造成路基的连带影响。如遇雨季则由于水的浸入导致翻浆。
3、裂缝产生原因，裂缝形成原因是多种多样的，并且之间交错影响是相小当的大，单从某一方面同梓无法从根本上，只有通过大量的试验及实践不断总结。但万变不离其中，我们只要抓住主要的，从源头上，就能从根本上控制其 生，并在实践中不断探索，最终有效解决这一问题。总结起来主要有以下几方面的原因。
3.1、路基排水功能，路基的整体稳定是所有稳定的前提，水是造成路基不稳的主要因素，特别是在地下水丰富的地区修筑公路，路基的排水更是重中之重，所以做好路基的排水系统显得犹为重要，基层是一个处在面层与底基层之间的主承重层，它的稳定是整 个路基的关键。在路基施工别要处理好路基排水，特别是地下水，必须保证地下水位在路基中不至影响路基强度，否则一切者将是多余。要对路基的防水形成一个立体的防控体系。地下水必须采取盲沟，渗井等进行拦截和排泄，使其不对路基的强度及稳定性造成伤害。路面水采用截水沟，排水沟，边沟等进行排除。在雨较多地区还应采取增大路拱横坡的方法加快路基水的排除，保证路基不长时间受水的影响。
3.2、底基层强度及均匀性，底基层是一个承上启下的结构层，主要作用是吸收和分散车辆的下传力以及水泥稳定基层的拉应力，减速轻车辆荷载对路基的作用力，排除路面渗水，隔断路基地下水和毛细水上升等。其强度、刚度及稳定性是至关重要和显而易见的，公路施工中合格证其强度、刚度容易做到，但水泥称定基层一个半刚性基层，它的受力不但要求其底基层有足够的强底和刚度更有其均匀性，如底基层的强度不均匀，使水泥稳定基层相对形成无限连续简支板受力体系，会导致承受能力的不同，虽都能满足强底要求，但在日积月累的受力过程中，由其是动载使用过程，会导致基层的疲劳损坏而产生不均匀沉降，产生裂缝。
综上所述，水泥稳定基层的裂缝原因是一个多因素综合的过程，它与工程地质，水利水文，公路选线，路基稳定，路面结构层厚度设计，原材料的选用，施工控制及使用都有很大的关系，单从某一方面支研究和控制，都将不会成功，只有全面的，一切从实际出发，实事求是地开展工作，通过大量的实践与试验，才能从中掌握其主要因素，从而抓住主要问题及影响其性能的主要所在，从而更加合理，有效地应用好这一基层结构。
参考文献：孙杰慧、王岳平 《水泥稳定碎石基层中水泥范围试验》
[关键词] 水泥稳定碎石 施工工艺 质量控制
水泥稳定碎石是路面结构的主要承重层，以其水稳性好、承载力高、刚度大且较经济的特点，已广泛应用于高速公路和城市道路中[1]。但是水泥稳定碎石随着时间的变化，该非均质体系发生变化，混合料的宏观物理性能如强度、抗收缩性和抗疲劳性均发生变化，并会带来一些路面病害，最常见的是路面裂缝[2]，因此如何控制材料质量，提高抗裂性能，成为业界关注的焦点。
1.原材料的质量要求
(1) 水泥：盐中高速主要采用盐池萌生P.O32.5水泥，其主要技术指标如表1所示。
水泥作为稳定剂，其质量至关重要。尤其是对基层的干缩裂缝、温缩裂缝而言，除了尽量使用水化热低，终凝时间较长的水泥外，要选用抗折强度较大的水泥，因为抗折强度越大，混合料抵抗内部温度应力的抗拉强度越大，就越不易产生温缩裂缝[3]。
(2) 石料：水泥稳定碎石基层的强度主要依靠碎石本身的强度、石料的嵌挤锁结作用和水泥材料的稳定胶结作用而形成的。就碎石而言应满足JTJ 034―2000《公路路面基层施工技术规范》的规定，此外，经过大量的试验总结，同时考虑到施工控制的可行性，碎石的针片状含量应＜15％，含泥量控制在2％～3％以内。
2.配合比设计
要保证水泥稳定碎石的抗裂性能，首先应通过混合料的配合比设计予以保证。盐中高速段采用重型击实与静压成型法配合比设计，级配采用下1/4线（规范中值与规范下限的“中值”），普遍认为这种接近骨架密实型的粗级配具有较好的抗裂性能。混合料级配设计计算如表2所示。
配合比设计结果：最大干密度（g/m3） 2.380；含水量（％） 6.6，水泥剂量：级配碎石 4.0:100 ；7d平均抗压强度（MPa）4.93； R0.95（MPa） 2.37。在施工过程中，水泥剂量增加0.5％，含水量视天气而定增加0.5％～1.0％。
3.施工质量控制
3.1 拌和站施工质量控制要求
⑴ 拌和站配料准确，能够通过电子计量系统对水稳混合料进行总量控制；同时根据EDTA的滴定对水泥剂量形成双控。
⑵ 要有专人随时调节、控制含水量。
⑶ 混合料要经过试拌、检测、调整后正式拌和。
⑷ 与前场保持联系，以便对发现的问题能及时调整。
3.2 摊铺
⑴ 摊铺前应将表面清扫干净，并洒水润湿，通过总结大量的施工经验来看，下基层施工时应在底基层喷洒水泥浆，上基层施工时应在下基层表面撒少量水泥，这种方式从连接效果来看是比较合适的。
⑵ 摊铺速度应该控制在1.0m/min～3.0m/min，同时应考虑拌和设备的生产能力应与摊铺机的速度相匹配，以免中途停机。
⑶ 摊铺机的夯锤或夯板的振捣频率要均匀一致。
3.3 碾压
水泥稳定碎石的碾压以振动压路机为主，在以振动法配合比设计的水稳中，经验总结如下：①振动压路机静压一遍；②强振2～4遍，使压实度达到96％以上；③弱振2～3遍，使压实度达到98％左右；④使用大吨位胶轮压路机碾压2～3遍，使压实度达到98以上。
碾压遍数要视设备自身情况而定，若达不到以上规定应相应的增加遍数，碾压时遵循先外测后内侧的原则，相邻碾压接头处错成横向45°的阶梯形状。对模板边缘附近洒水泥浆后用手夯处理。从拌和碾压到完成一般控制在2～3h以内，不能延误时间。
3.4 养生
每一段摊铺压实后，立即进行养生，盐中高速采用土工布覆盖养生，覆盖前洒足水，而且时间不宜少于7d，尤其在气温较冷的季节施工，本项目经对比试验认为，对于上基层应在1～2d内喷洒透层油，并铺设土工布养生，这样既能保证基层强度的增长又使乳化沥青透入5mm～10mm左右，效果不错。
4.结语
水泥稳定碎石作为基层起着承上启下的作用，若要使之达到应有的效果，应注意以下几点：①控制好水泥的质量和用量，从经验来看尽量控制在中值偏上的水平；②控制住混合料的级配，对于关键筛孔19mm、4.75mm、0.075mm的通过率更应严格控制；③含水量直接影响压实效果，因此施工过程中应做好前后场的衔接，力求混合料在最佳含水量下压实；④压实度，若要实现基层的抗裂就必须以最大干密度为准控制压实度。最后，只有通过方方面面的重视和控制，一种均匀、密实、强度、厚度、抗裂性能等均能满足要求的水泥稳定碎石基层才能真正实现。
参考文献：
[1] 郭忠印，苏向军，等.水泥稳定碎石基层施工质量控制[J].公路，2004（9）：157.
【关键词】水泥稳定碎石基层收缩裂缝；原因；防治对策；总结
沥青混凝土路面的基层主要是水泥稳定碎石结构,在我国高等级公路工程中，水泥稳定碎石结构有了日益广泛的应用,同时也获得了极其丰富的应用经验。因为水泥稳定碎石的重要特点是水稳定性良好并且强度较高,在交通量大的城市主干路沥青混凝土路面的基层中，该结构取得了广泛的应用。但是它的缺点是水泥作为结合料,对施工技术的要求很高,同时需要良好的施工管理环境, 不然会极其容易产生早期收缩裂缝。
1. 水泥稳定碎石基层收缩裂缝的原因分析
（1）干缩特性会导致收缩裂缝的产生。在水稳材料碾压以后，在其内部会有水化作用的发生，其中水分逐渐减少，因为材料矿物晶体或者凝胶体间层间碳化作用与水的作用能够导致半刚性材料发生体积收缩的现象，在笔者实际工作中，对不同龄期下A级配与B级配水泥稳定碎石进行了干缩特性规律试验，并对该实验进行分析，由此得出如下结果：半刚性材料中含水量变化能够引起整体宏观体积收缩进而导致半刚性材料干燥收缩，于是影响半刚性材料干燥收缩的主要因素就是含水量。所以能够对其含水量进行适当控制，以保证基层抗干燥收缩裂缝性能的提高。
（2）网状裂缝的分析。在一些没有及时拆迁的高压电杆等地面障碍物的周围，水泥稳定碎石会产生网状裂缝，在初期，其只是网状细裂纹,但是由于时间的延长,在裂纹处基层内部中，其水分不断蒸发,裂纹渐渐变为发散形裂缝。同时由于外力的作用,基层呈现塌陷状。其原因是没有真正保证检查井周围压实度,有着一些不均匀沉降隐患；同时检查井周围也是大型压路机工作面的死角, 特别当集料粒径在比较粗时,很难保证基层自身的压实度,且很难使强度满足设计要求标准。检查井周围更是弯拉与温度应力的集中区,再加上外力的综合作用,就使基层受到破坏,起初产生裂纹最后会发展为裂缝。
（3）温缩特性会导致收缩裂缝的产生。根据笔者的试验，同时结合实际经验，可以得出如下结论：在混合料组成材料相同的情况下，悬浮结构稳定类材料平均温缩系数大于骨架密实结构稳定类材料平均温缩系数。在混合料温缩系数和温合料最大干密度之间，它们存在某种关系，干密度小的混合料它的温缩系数比较大，相反其愈小。同时笔者的试验也证明了悬浮结构水泥稳定碎石做的基层开裂率显然大于密实骨架结构。
2. 水泥稳定碎石基层收缩裂缝防治对策
（1）应该有相对稳定的原材料，以保证混合料的生产配合比稳定与准确
要使用早期强度比较低,同时初凝时间与终凝时间比较长的水泥，还要保证水泥的各项指标都符合规范要求。首先要严格控制混合料配合比，当进行配合比设计时,把水泥剂量稳定在5%以内的同时,还要保证混合料应该粗不应该细,其强度达到4MPa―5MPa是最合适的。要针对集料初步试配状况,把混合料级配分成为粗―级配范围的下限与中―级配范围的中值的类型,随后按照4.0%及4.5%与5.0%及5.5%的水泥剂量进行试配工作。根据笔者的试验,最后选取的配合比为粗型,同时水泥剂量是4.5%,试件强度大多数处于4.4MPa―5.1MPa范围中,含水量最佳达到5.2%,总体看来是比较理想的；其次进行生产配合比的确定:在进行混合料生产时，运用500型拌和站进行拌制,使用电脑控制各种材料的用量。在施工现场，选取混合料,制成部分试件,一些在试验室进行标准养护,一些放在现场进行同步养护。根据试验显示的结果，确定水泥剂量按4.8%进行控制；最后对生产配合比进行严格控制:在拌和站，进行专业试验人员的安排,在每天上午和下午，各做一次混合料级配筛分试验, 同时每隔30分钟，做一次混合料水泥剂量检测试验，针对发现的异常进行及时调整。
（2）加强施工控制
要对水泥稳定碎石混合料压实度进行合理控制，这一举措能够保证强度符合要求标准，城市道路中的地下工程管线设施的检查维修井与没有及时迁移的地上杆线使基层的碾压相当困难。在这些结构设施的周围，大型机械碾压的死角常常存在着。虽然对面层采取了钢筋补强加固手段,但是还要保证基层的压实度。为了确保压实度能够达到要求标准,可以使检查井周围混合料的摊铺厚度比普通路段稍微薄一些,使水泥含量大约增加1%,同时使用小型机具多遍夯实。再加上对路面的井圈进行加固,以保证井圈周围的路面工作寿命提高。因为基层材料的生产企业的机械化程度不高并且其规模相对比较小，石料加工质量往往很不稳定,石料粒径也不均匀,有些骨料偏细,有些骨料偏粗。所以水泥稳定碎石混合料的最大干密度表现为不断变化的状态。当进行压实度的检验时,要是采用相同的干密度指标作为要求标准,往往容易出现压实度超过100%或者不合格的问题。于是在施工中运用灌砂法检验压实度时,必须对集料进行筛分,进行粗骨料含量的确定,同时还要分别采用不同的密度要求标准。
同时在施工过程中，基层往往留有接头，常常接头处作为应力的集中区, 由于基层收缩应力、温度应力与交通荷载的不断作用,极其容易引起裂缝,进而造成沥青面层发生反射裂缝的问题。所以在基层施工中,应该尽量减少接头的出现。城市道路里程短且路幅宽,有着复杂的横断面组成,施工组织必须科学合理。不管是基层还是土路基,都应该确保以完整的半幅断面进行施工,同时不能小于一定长度,坚决禁止采用鸡窝窝式的施工方法。要切掉两幅基层间的衔接处的松散部位。以竖直形式进行两次施工处接头的搭接,同时上下两层接头间至少要相错1m。
(3) 加强养护
完成水泥稳定碎石基层碾压后,及时使用渗水土工布覆盖,在土工布表面进行洒水养护,持续7d,来保持湿润。还要实行交通管制,在这7d内，禁止重车通行,避免损伤结构层；在7d后,如果上一结构层还没有施工,不可以撤掉土工布,要继续进行洒水养护7d,可以适当减少洒水量,每天洒水2-3次即可。
（4）收缩裂缝防治的辅助措施
在施工时，对水泥与砂石等一些原材料采取某些遮蔽措施，避免阳光对水泥稳定碎石基层原材料的直接照射，以防止其温度过高；当完成水泥稳定碎石基层的碾压后，应该在其表面覆盖保温材料，使水泥稳定碎石基层内外温差降低，避免基层材料水分的快速挥发与其温度的突然变化；在基层施工过程中，还要大力加强管理，以保证水泥稳定碎石基层施工质量提高。根据笔者的实践，可以知道，水泥稳定碎石基层材料不均匀的强度，大的离散性，碾压时高的含水量以及不符合要求规范的压实度都会造成基层收缩裂缝。
3.总结
虽然水泥稳定碎石结构有了广泛应用，但是水泥稳定碎石基层收缩裂缝现象不断产生，此时应该及时探讨出水泥稳定碎石基层收缩裂缝防治对策，争取在发现问题的时候就给予解决。
【参考文献】
[1]李亚梅.水泥稳定碎石基层裂缝原因分析与防治[J]. 交通科技 , 2003,(01).
[2]傅志勇,刘永贵. 怀新高速公路水泥稳定碎石基层开裂原因分析及处治[J]. 湖南交通科技 , 2007,(04).
[3] 陈虎. 浅谈水泥稳定碎石基层裂缝原因与防治[J]. 青海交通科技 , 2005,(04).
【关键词】水泥稳定碎石；基层；施工工艺
一、概述
水泥稳定碎石是利用水泥的水硬性与级配碎石拌合，洒水后压实，并经进一步硬化而形成的一种半刚性路基结构。不仅具有良好的整体性、水稳定性和抗冻性，还具有早期强度高、强度增加快、施工简易、成本低廉的特点，在许多道路工程中得到广泛应用。
二、施工工艺及注意事项
先进的摊铺设备、适宜的压实组合及压实方式、及时的养护，保证了工程的顺利施工，同时对施工中的每一环节、每一步骤都要结合具体的情况进行相应调节、控制，这样才能保证和提高工程质量。
1、铺筑试验段
铺筑试验路段的目的就是为了总结和确定施工过程中所需的各种参数，便于指导大面积的生产施工。经监理工程师批准，在已验收合格的底基层路段上铺筑100m 试验路段。具体实施步骤如下：
（1）施工前检查底基层的高程、横坡、平整度、宽度等指标并做详细记录。
（2）清除工作面上的松散粒料、灰尘、泥土和其他杂物。
（3）进行施工测量放样。由测量人员准确测量出路面中线、宽度线、高程，定出引导摊铺机行走的标高基准控制线，起到控制摊铺机行走方向和高程的作用。
（4）按拟定方案组织施工，详细记录，并及时监测摊铺厚度，摊铺机行走速度，压路机碾压速度和碾压遍数。
（5）试验段施工结束后，尽快验收试验段高程、厚度、平整度、压实度、强度和路拱等指标。
（6）根据现场获取的数据和验收检测结果，以及试验段施工过程中采用的施工方法，施工工艺，人员及机械设备等情况，总结分析确定大面积施工的施工方案。
（7）编制试验路段总结报告，报请监理工程师审批。
（8）监理工程师批准后，进行水泥稳定碎石基层的大面积施工。
2、基层施工
2.1 设备
根据工程进度和质量要求，混合料采用厂拌法施工，施工过程中即时检测含水量及水泥含量，确保水泥稳定碎石的材料质量。
另外，配备现代化技术含量高的摊铺机及振动压路机并配合15T以上自卸车，充分保证了工程的质量要求。
2.2 混合料的装卸及运输
水泥稳定碎石混合料运输采用大吨位自卸车运输。在装车时，要不停的移动位置，以防混合料离析。在运输中，要根据运距长短和天气情况决定是否遮盖。设专人指挥运料车卸料，并做好相应的记录。
2.3 混合料的摊铺和碾压
（1）应按松铺厚度均匀摊铺，如有离析现象，采用机械或人工进行修补。
（2）为了保证平整度，摊铺机应连续摊铺，运料车在摊铺前10-30cm处停止，在卸料时运料车不得撞击摊铺机，挂空档靠摊铺机推动前进。
（3）摊铺过程中摊铺机要保持稳定速度，同时拌和设备的生产能力与摊铺机速度相匹配，并保证每台摊铺机前有三辆以上运料车在等待卸料。
（4）摊铺机振动和振捣频率要均匀一致，不要随意调整。
（5）分两层摊铺基层时，在摊铺上层前对下层表面洒水湿润，然后洒布适量水泥，保证两层板结性与强度要求。
（6）碾压以振动压路机为主，碾压时遵循“先轻后重、先慢后快、先外侧后内侧”的原则。压路机后轮重叠1/2轮宽，压路机折回不应处在同一横断面上，碾压层厚度控制在15-20cm之间。相邻两段的接头处碾压时，压路机成横向45°的碾压状，碾压速度设定在1.5km/h左右。对于靠近纵缝部分，必须碾压到位。从拌和到碾压完成，一般控制在2h内完成，不能延误时间，影响强度。施工过程中如局部低洼，可翻松新鲜混合料重新碾压。
2.4 接缝的处理
施工中应避免纵向工作缝或减少横向工作缝，工作缝应采用与表面垂直的平接缝，严禁采用斜接缝。
2.5 养生
每一段碾压完成并经压实度检测合格后，应立即开始养生。养生期不宜少于7天，基层在养生期间不得开放交通。不能完全封闭交通时，应限制重车通行，并禁止车辆在上面调头或急刹车，以免影响强度。养生结束后应及时喷洒乳化沥青作封层，减少基层干缩、温缩引起的裂缝。必要时，水稳层应覆盖草帘、麻袋或塑料薄膜养生。
三、结语与建议
水泥稳定碎石作为基层起着承上启下的作用，由于其水稳性能好、早期强度高被广泛使用，若要使之达到应有的效果，还应注意以下几点：
（1）控制好水泥的质量和剂量；
（2）严格控制住混合料的级配；
（3）含水量直接影响压实效果，因此施工过程中应做好料场与施工现场的衔接，力求混合料在最佳含水量下压实；
（4）水泥稳定碎石施工应尽量避免高温天气；
关键词:振动法;抗裂水泥稳定碎石;施工质量控制;公路路面
中图分类号:U415
文献标识码:A
文章编号:1009-2374(2009)18-0123-02
要保证水泥稳定碎石的抗裂性能,首先应通过混合料的配合比设计予以保证。静压法设计混合料配合比的主要缺点是最大干密度过小、水泥剂量过大、级配不良、压实度偏小、强度低,如需提高强度,所需水泥剂量增大,易产生干缩性裂缝,缝宽也越大。新近推广的振动法设计混合料的配合比区别于重型击实与静压成型,它是采用振动压实仪确定最大干密度,后用振动压实仪成型试件,作为室内试验设备,它能更好的模拟现场压实情况,通过调节它的激振力和频率可以达到现场压路机的压实效果。振动法配合比设计的主要特点是最大干密度大、水泥剂量低、强度高、干缩小,因此这种接近骨架密实型的粗级配具有较好的抗裂性能以及提高强度的最优效果。
一、项目概述
郑州至石人山高速公路路面五标(K56+730～K67+800)全长11.07km,采用四车道高速公路标准建设,设计速度120公里/小时,路基宽度28米。其主要工程有:4cm厚改性沥青混凝土上面层,6cm厚改性沥青混凝土中面层,10cm厚沥青稳定碎石下面层,改性乳化沥青下封层,36cm厚水泥稳定碎石基层,18cm厚水泥稳定碎石底基层等。水泥稳定碎石基层K66+800～K67+800采用静压法设计配合比施工,K56+730～K66+800采用振动法优化后的设计配合比施工。
二、水泥稳定碎石基层混合料振动成型配合比设计
(一)原材料性质分析
1.水泥。水泥作为稳定剂,其质量至关重要,尤其是对基层的干缩裂缝、温缩裂缝而言,除了尽量使用水化热低,终凝时间较长的水泥外,水泥品牌的选用应考虑其质量稳定性、生产数量、运距等各种因素,要选用抗折强度较大的水泥,因为抗折强度越大,混合料抵抗内部温度应力的抗拉强度越大,就越不易产生温缩裂缝。快硬水泥、早强水泥以及受潮变质的水泥严禁使用。
2.石料。水泥稳定碎石基层的强度主要依靠碎石本身的强度、石料的嵌挤锁结作用和水泥材料的稳定胶结作用而形成的,就碎石而言应满足《公路路面基层施工技术规范》(JTJ034-2000)的规定,此外,经过大量的试验总结,同时考虑到施工控制的可行性,碎石的针片状含量应
3.水。不用含有机杂质的水,凡人畜饮用水及其它清洁无化学物质、无污染的水均可使用。
(二)混合料配合比设计
本项目联合了天津市市政工程设计研究院进行了振动法优化配合比的设计,混合料级配设计计算见表1及图1,确定的各种混合料最佳含水量、最大干密度结果见表1:
(三)目标配合比设计结果
目标配合比设计结果见表3,从工程经济性和现场拌和、施工工艺考虑,基层上部水泥稳定碎石的水泥剂量确定为3.5∶100,基层下部水泥稳定碎石的水泥剂量确定为3.0∶100。
三、施工质量控制要点
施工质量控制与《公路路面基层施工技术规范》(JTJ034-2000)中的相关规定一致,需注意以下几点:
(一)质量控制要点
质量控制的项目、频率和质量标准基本与《公路工程质量检验评定标准》(JTG F80/1-2004)中的相关规定一致,需特别指明的是水泥稳定碎石基层龄期7～8d应能取出完整的钻件(钻件尺寸φ15),上基层与下基层必须连接取出。
(二)拌和控制要点
混合料要经过试拌、检测、调整后正式拌和,应加强原材料筛分检测频率,严格控制级配,每3小时筛分一次,并根据筛分结果及时调整原材料比例,施工过程中,每施工3公里时随机取料在室内振动成型试件,进行强度试验。在施工过程中水泥剂量增加0.5%,含水量视天气及运距而定增加0.5%～1.0%。
(三)摊铺控制要点
摊铺前应将表面清扫干净,并洒水润湿,通过总结大量的施工经验来看,下基层施工时在底基层喷洒水泥浆,上基层施工时也在下基层表面喷洒水泥浆,这种方式从连接效果来看是比较合适的(水灰比C∶W=1∶3)。摊铺机挡板前加钢板避免上下离析。
(四)碾压控制要点
振动法设计的水泥稳定碎石基层混合料的碾压包括初压、复压和终压,碾压共计6～7遍:初压可使用胶轮压路机或振动压路机静碾压1遍;复压使用振动压路机振动碾压4遍;终压可使用胶轮压路机或振动压路机静压1～2遍。严格控制碾压时的含水量,施工碾压时含水量越大,结构层越易产生干缩裂缝。碾压后的基层表面粗糙、均匀,不出现起皮、光滑现象。
(五)养生控制要点
每一段碾压完成并经压实度检测合格后,立即进行养生,采用土工布覆盖养生,覆盖前洒足水,而且时间不宜少于7d。合理的养生既是保证水泥稳定碎石强度的需要,又是减少和避免干缩裂缝的措施,如果铺筑后养生不及时或忽干忽湿,导致水分散失较快,干缩应力急剧增大而此时的抗应变能力还较低,就易产生干缩裂缝,并随时间增长裂缝增加。
(六)对离析现象的控制
1.避免原材料离析现象的发生。
2.混合料装车要前后移动,避免形成锥体造成混合料离析。
3.对摊铺现场出现的离析,派专人进行处理,局部挖除换填均匀的混合料,禁止补洒细集料处理。
4.保证摊铺机料槽内混合料在螺旋器2/3高度处,尽量避免摊铺离析。
(七)强度与基层裂缝间距的关系对比
本项目通过对振动成型与静压成型的水泥稳定碎石混合料无侧限抗压强度与裂缝间距关系对比(如图2所示)可知水泥稳定碎石混合料无侧限抗压强度与裂缝间距有较显著的相关关系。抗压强度越高,裂缝间距越小,即相同长度段裂缝数量越少。说明为提高半刚性基层抗裂能力,不宜采用提高水泥剂量的途径增加强度。另一方面,与静压成型试件强度相比,振动成型试件强度与裂缝间距相关关系更为显著。
四、结论
本项目采用振动成型方式设计的水泥稳定碎石基层级配组成与静压成型方式设计结果相比水泥剂量降低1%～1.5%,强度提高1.5～2倍,相同水泥剂量下,振动成型试件干缩抗裂系数是静压成型条件下的1.5倍,表明振动成型材料抗裂及抗冲刷能力大幅度提高,且此种混合料在振动压实作用下施工的基层弯沉值小,表明基层板体性好,承载能力高。水泥稳定碎石基层均匀、密实、强度、厚度等均满足规范及设计要求。
参考文献
[1]公路路面基层施工技术规范(JTJ034-2000)[S].北京:人民交通出版社,2000.
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[3]周诚喜.水泥稳定碎石基层抗裂机理的微观分析[J].上海公路,2005,(2).
[4]李美江.道路材料振动压实特性研究[D].长安大学硕士学位论文,2002.
关键词：水泥稳定基层裂缝形成过程、；裂缝分类；产生原因
中图分类号：U416.214 文献标识码：A
一、引言： 水泥稳定基层在施工完成及使用终结过程中，由于结构本身、材料特性，外载影响及自然因素的影响等，会产生不同层次及结构的裂缝破坏，我们把这一过程可分为施工前过程，施工过程，使用及维护过程。
施工前过程
施工前过程是指在公路路基、垫层及底基层施工完成后至水泥稳定碎石施工前这一阶段。水泥稳定基层是一个半刚性基层，对基础的强度，稳定性，路基的均匀性更为重要，路基施工中由于设计，施工及特殊地质造成的路基的强度，稳定性及均匀性不足或缺陷我们称作施工前过程。所以我们要想获得良好的基层效果，必须加强这一过程的设计及施工控制，真正做成强基薄面。为基层病害的防治做好第一步。
施工过程
施工过程是指路基底基层验收开始施工水泥稳定基层至交付使用这一过程。这一过程是水泥稳定碎石基层成败的关键，从底基层的修补与验收，原材料的选择与控制，施工过程的拌和摊铺及养生，交通开放。其中的每个环节都将对水泥稳定基层的施工成败产生决定作用。这是水泥稳定碎石基层的裂缝形成主要阶段，是裂缝产生的源头。我们要控制好这一阶段的施工工艺，我们的水泥稳定基层施工已成工大半。
（三）使用及维护过程
公路是一个动态的受力体，不但受到汽车等荷载的影响，更受到其它自然物质的侵害，如雨雪等。我们只有防微杜渐，从头做起，及时有效防护，才能有效地把在施工中造成，使用中扩大的病害有效制止。同时提高公路的运输效力，降低养护成本，获得良好的经济和社会效益。
裂缝类型水泥兆定碎石基层的裂缝破坏主要经历了三个阶段。原材料融期的收缩裂缝，使用中的内应力作用裂缝及后期外力裂缝阶段，其分类如下。
收缩裂缝，水泥稳定基层的各原材料在加水经抖合铺筑辗压后至强度达至稳定的28天内产生。主要是由于压实后的水泥稳定基层中的水不断蒸发和水泥水化作用使水分不断减速少，产生毛细管作用、吸附作用、分子间力作用以及材料矿物晶体、凝胶体层间水的作用、碳化收缩作用等，使水泥稳定基层压实体产生体积收缩，形成收缩裂缝。此时裂缝一般较小并主要为横向。一般深约2-3cm，宽约1mm左右。
内应力裂缝：由于收缩裂缝的原因，水泥稳定基层在经过一个完整季节后，由于受内应力影响，水泥稳定基层自身材料干缩及温差等因素过程完成，此时的受力体已重新进行组合分配形成新的受力体，水泥稳定基层形成了长度不等的相对独立的受力板块。一般开裂间距为7米左右，缝宽进一步增大。应力裂缝主要还是横向裂缝为主。
后期裂缝：中期内应力裂缝产生并成型后，水泥稳定基层形成相对无限连续的简支板受力体系。由于收缩裂缝及内应力裂缝的不断增大，并同时伴有纵向裂缝的形成，最终会愉网裂片区的形式出现。此时由于受外力作用特别是车辆造成裂缝进一步扩大，加之自然原因特别是水的侵害，裂缝中由水的侵入导致路基强度降低，裂缝两边的水泥稳定基层逐步悬空形成相对悬臂板，以至整个基层的破坏。此阶段裂缝发展快，破坏段以网状出现，水泥稳定基层形成独立板块。并随之造成路基的连带影响。如遇雨季则由于水的浸入导致翻浆。
三、裂缝产生原因；裂缝形成原因是多种多样的，并且之间交错影响是相小当的大，单从某一方面同梓无法从根本上，只有通过大量的试验及实践不断总结。但万变不离其中，我们只要抓住主要的，从源头上，就能从根本上控制其 生，并在实践中不断探索，最终有效解决这一问题。总结起来主要有以下几方面的原因。
（一）路基排水功能，路基的整体稳定是所有稳定的前提，水是造成路基不稳的主要因素，特别是在地下水丰富的地区修筑公路，路基的排水更是重中之重，所以做好路基的排水系统显得犹为重要，基层是一个处在面层与底基层之间的主承重层，它的稳定是整 个路基的关键。在路基施工别要处理好路基排水，特别是地下水，必须保证地下水位在路基中不至影响路基强度，否则一切者将是多余。在雨较多地区还应采取增大路拱横坡的方法加快路基水的排除，保证路基不长时间受水的影响。
（二）底基层强度及均匀性，底基层是一个承上启下的结构层，主要作用是吸收和分散车辆的下传力以及水泥稳定基层的拉应力，减速轻车辆荷载对路基的作用力，排除路面渗水，隔断路基地下水和毛细水上升等。其强度、刚度及稳定性是至关重要和显而易见的，公路施工中合格证其强度、刚度容易做到，但水泥称定基层一个半刚性基层，它的受力不但要求其底基层有足够的强底和刚度更有其均匀性，如底基层的强度不均匀，使水泥稳定基层相对形成无限连续简支板受力体系，会导致承受能力的不同，虽都能满足强底要求，但在日积月累的受力过程中，由其是动载使用过程，会导致基层的疲劳损坏而产生不均匀沉降，产生裂缝。
（三）材料性质及结构，路基基层本身材料的物理及化学屯基层的稳定性，路基基层作为一个不断受外力干扰的物体，其本身的性质决定着在自然条件下的稳定性。因而水泥稳定基层选和石应为强度、磨耗及压碎值都能满足要求的石料。否则将是水泥稳定基层病害的潜在因素。一个不合理的路面结构，犹如一个只具华丽外表的人，最终经不住事实的考验。
（四）外部环境因素，外部环境因素是指受自然侵害，地质条件，地貌，水力水文等影响。是基层在受主要荷载破坏时起到推波助澜的作用。加速且加重其破坏程度。
综上所述，水泥稳定基层的裂缝原因是一个多因素综合的过程，它与工程地质，水利水文，公路选线，路基稳定，路面结构层厚度设计，原材料的选用，施工控制及使用都有很大的关系，单从某一方面支研究和控制，都将不会成功，只有全面的，一切从实际出发，实事求是地开展工作，通过大量的实践与试验，才能从中掌握其主要因素，从而抓住主要问题及影响其性能的主要所在，从而更加合理，有效地应用好这一基层结构。
参考文献：
1、孙杰慧、王岳平，《水泥稳定碎石基层中水泥范围试验》.
2、邓有左，《半刚性基层沥青路面开裂原因及防治措施》.
3、李继业、刘经强、张玉稳，《现代道路材料与施工工艺》.
关键词： 水稳基层；双层连铺；施工工艺
中图分类号：U416.1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）16-0115-02
0 引言
近年来，随着我国高等级公路路面建设的迅速发展， 在高等级公路路面基层施工中通过采用水泥稳定粒料半刚性基层的方式进行处理。水泥稳定粒料的优势，主要体现在：早期强度高，水稳定性好。传统的施工方式在摊铺刚刚完成时，水泥没有水化反应，强度比较低，需要养生，导致交通阻塞，因养生延长施工时间。当前道路工程技术人员特别关注提高水泥稳定粒料施工进度的问题。本文结合施工经验，遵循国家、行业的相关标准和规范，经过准备和不断试验，采用较为实用的水泥稳定粒料基层连铺的施工方法对即平高速公路基层进行施工。
山东省公路网主框架为“五纵、四横、一环”，即平高速公路工程全长94.276km，路基宽28m，双向四车道，设计时速120km/h，把青岛市与同三高速、潍莱高速、威乌高速进行连接，北至京、津及华北大部分地区，西达山西、内蒙等地，是对山东省公路网的补充和完善。
即平高速公路路面底基层为18cm的水泥稳定砂砾；上、下基层为18cm水泥稳定碎石，基层设计强度为3.2Mpa。通过水泥稳定粒料基层连铺的方式进行施工，在施工过程中，采用两层同时摊铺、同时施工，即上基层的摊铺碾压工作在下基层水泥稳定碎石初凝前完成。节省7天对下基层的养生时间，在一定程度上提高了施工效率，这是水泥稳定碎石的优势所在。通过进一步研究水泥稳定碎石的双层连铺技术发现：采用双层连铺处理的水稳基层其整体力学性能十分良好，避免了因上、下基层连接处理不到位出现基层破坏现象，半刚性基层的路用性能得到有效提高。因此，研究水泥稳定碎石双层连铺工艺现实意义重大。
1 原材料
与传统的水泥稳定碎石基层相比，双层连铺在水泥的初终时间方面存在差异。在双层连铺施工时，由于双层连铺时存在时间跨度，要在下层水泥初凝前完成上层施工。所以，该工艺受水泥初凝时间的长短影响较大。经论证水泥初凝时间达到6h以上，因此，施工时要详细考虑到运距、摊铺、碾压等实际情况。
即平高速公路施工时，为了满足初凝时间达到6h以上，通过采用添加缓凝剂的方式处理水泥，使水泥的初凝时间由189分钟提高到312分钟，符合了水泥的初凝时间的要求。
2 试验段试验
2.1 试验段的目的
2.1.1 确定合适的工作段落。施工段落长度的合理性，要根据水泥初凝时间和施工效率进行确定。如果摊铺段落过短时由于过于频繁移动摊铺机相应生产效率较低，当摊铺段落过长，上基层很难保证在下基层水泥初凝时间内完成碾压等工作。本工程通过不同段落的试验段试验，最终确定了双层连铺的合理段落长度为100m～150m。
2.1.2 检验各项指标能否达到规范与设计要求。上基层摊铺完毕后，对下基层进行扰动和破坏，验证各项指标是否满足规范与设计的要求；为了缩短下基层的养生过程，下基层完成摊铺后立刻对上基层施工，这样对下基层的强度是否产生影响；7d验收时钻出的芯样是否符合要求。
2.1.3 确定各项施工参数。通过试验段施工，确定含水量、压实遍数等施工参数。
2.2 试验段的实施 取100米的施工段落，以正常施工速度进行施工，2小时完成下基层的施工，紧接进行上基层的施工。施工过程中随机检测混合料到场的含水量，及时与拌合场沟通，控制好混合料的含水量。保证混合料的供应及时，严格控制碾压遍数，及时检测压实度，以保证碾压密实。
3 相关试验检测
水泥稳定碎石的双层连铺试验检测主要有摊铺过程中的压实度、含水量和在双层碾压完成后强度试验等。
3.1 碾压过程中试验检测 水泥稳定碎石双层连铺过程中与常规摊铺方法唯一不同的就是压实度的过程检测，本工程压实度检测控制标准为98%。
双层连铺的前提条件为下层压实度必须满足相关技术文件的要求。为此施工单位在进行双层水稳基层连铺作业时，应加强对摊铺现场压实效果的检验，特别是现在本标段工作面较多的情况下，适当增加了现场试验技术人员，保证每一个作业面至少2名试验检测人员，在下层摊铺完成后及时对碾压效果进行检验。
3.2 双层养生结束后试验检测 当双层连铺养生结束后，应按照要求对双层水泥稳定碎石基层进行取芯，取芯结果应保证双层连铺的水稳基层完整、密实，能取出双层水稳芯样，该工作主要是验证水稳碎石双层连铺成功与否。对不能取出完整芯样的段落，首先对其进行分析、总结，然后确定出不能取出芯样的段落重新进行铺筑工作。
3.3 试验段取样结果及数据分析 7d后分别对四处不同位置进行取芯，调查数据如表1所示。
4 双层连铺水稳基层
芯样强度采用7d无侧限抗压强度，对表1中数据进行分析可知：双层连铺的下基层芯样强度全部合格，均大于设计强度；个别芯样有缺边现象但不松散，符合设计工艺结果。
本工程各合同段经过加长钻头取芯均能取出完整芯样，常规施工方法相比双层连铺水稳基层间连接较好、两层为一整体，分体现了双层连铺的优越性。同时大大缩短了施工工期。
经过本工程的实践总结，可以看出水泥稳定碎石的双层连铺技术具有如下几点优点：①双层连铺基层具有双层基层连接效果佳，整体力学性能较好，能够有效提高路面结构层整体承载力。②减少了下基层的养生工作，从而减少施工养护相关费用。③工序衔接紧凑，工作效率更高，明显加快工程进度，大大缩短了工期。④及时喷洒透层油，使透层油充分渗透、封水，既减少了污染，又提高了保水养生能力，还提高了整体基层强度。
通过对水泥稳定碎石基层的双层连铺工艺在即平高速公路的应用可知，该工艺与传统工艺相比具有明显的优越性。因此广泛推广水泥稳定碎石的双层连铺工艺具有较为重要的现实意义。
参考文献：
[1]JTJ034-2000.公路路面基层施工技术规范[S].
