论文：高等级公路路基水泥稳定碎石设计.doc

关于高等级公路路基水泥稳定碎石的设计研究 摘 要：高等级公路是现代文明的象征，一个国家的经济繁荣、社会进步、国际竞争等都离不开交通运输。目前我国高等级公路仍以水泥稳定碎石作为路面基底基层的主要结构形式，其在路面面层与路基中起着承上启下的重要作用，而且在路面工程的工作量中占有较大的比例。为此，设计一个经济合理的配合比显得尤为重要。 关键词：水泥稳定碎石；设计 引 言 水泥稳定碎石具有良好的力学性能和板体性、水稳性以及抗冻性等优点，被广泛用于修建高速公路路面基层或底基层。虽然其优点很多，使用范围也比较广泛，但是若对其特点了解不足，施工质量控制不好，就不能充分发扬其长处，甚至会留下工程隐患造成严重的后果。 1 水泥稳定碎石 公路等级是根据公路的使用任务、功能、和流量来进行划分的，中国大陆将公路划分为高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公路五个等级。在中国境内，二级以上的公路就被称为高等级公路，也就是说，高等级公路不光光是我们平时所说的高速公路。它们的使用年限也是有讲究的，高速公路和一级公路为20年，二级公路为15年，三级公路为10年，四级公路一般为10年，这些都和路基质量有着密切的联系。所谓的路基就是指按照路线位置和一定技术要求修筑的作为路面基础的带状构造物，是用土或石料修筑而成的线形结构物，它承受着自身的岩土自重和路面重力，以及同路面传递而来的行车荷载，是整个公路构造的重要组成部分。因此在高等级公路工程施工过程中，要对路基设计进行详细的分析。 1.1 水泥稳定碎石 水泥稳定碎石土（Cement Stabilized Rock Soil缩写为CSRS）就是在粉碎的或原来松散的土（包括各种粗、中、细粒土）中掺加一定量的碎石（一级不大于50%），掺入足量的水泥和水，经拌和得到的混合料在压实和养生后，形成符合规定抗压强度的板体结构，可作为高速公路和一级公路的底基层及低等级公路的基层。 1.2 作用原理 水泥稳定碎石是以级配碎石作骨料，采用一定数量的胶凝材料和足够的灰浆体积填充骨料的空隙，按嵌挤原理摊铺压实。其压实度接近于密实度，强度主要靠碎石间的嵌挤锁结原理，同时有足够的灰浆体积来填充骨料的空隙。它的初期强度高，并且强度随龄期而增加很快结成板体，因而具有较高的强度，抗渗度和抗冻性较好。水泥稳定碎石水泥用量一般为混合料的3～7%，7d的无侧限抗压强度可达50%MPa，较其他路基材料高。水泥稳定碎石成活后遇雨不泥泞，表面坚实，是高级路面的理想基层材料。 1.3 水泥稳定碎石的缺点 （1）强度形成以后易产生干缩裂缝，裂缝是水泥稳定碎石主要病害之一，能够引起上面层的开裂，而导致雨季时路基浸水，引起路堤早期破坏，缩短路的使用寿命。 （2）施工时易离析。 （3）强度形成后在车轮等外力作用下，表面易被剥落、磨耗。 （4）延迟时间短，即从拌和到碾压成型要在较短的时间内完成，要求施工节奏紧凑，对设备临时入库要有预防措施，以免造成材料浪费。 1.4 水泥稳定碎石的优点 作为高速公路底基层的水泥稳定碎石土是介于水泥稳定碎石和水泥稳定土之间的一种新型结构，兼其二者的优点，是一种理想的平原区高速公路的路面底基层结构。水泥稳定碎石底基层具有强度高、板体性好、承载力大、耐冲刷等优点，与水泥稳定碎石相比，水泥稳定碎石土除具有水泥稳定碎石的优点外，还有节约造价、施工易控制等优点。与水泥稳定土相比，水泥稳定碎石土克服了其不耐冲刷、抗裂能力差的缺点，又具有与基层强匹配好的优点。由于平原区大多石料匮乏，价格昂贵，水泥稳定碎石土有很高的性能价格比优势，具有一定的推广价值。 2 混和料的配合比设计 通过对工程实际应用的矿料分别进行筛分试验和测定其相对密度，根据各种矿料的颗粒级配和计算用量比调配出合理的级配曲线。由于水泥剂量对干缩性的影响，随集料平均粒径的增大而减少，集料平均粒径越大，水泥剂量对干缩性的影响越小；在相同条件下，水泥稳定中粗粒土的收缩性较细粒土的收缩性要小得多；对大多数混合料而言，随水泥剂量的增加，收缩性逐渐减少，并达到最小值，然随水泥剂量的增加，收缩性逐渐增大，水泥剂量过大，同样会产生收缩裂缝；混合料中若塑性细土的含量过大，采用水泥稳定时很容易产生干缩裂缝，并且随土含量的增大和塑性指数的增加而明显增加。因此为减少水泥稳定碎石或砂砾的收缩性和提高抗冲刷能力，级配曲线可成平顺圆滑的S曲线型，通过4.75mm筛孔的通过量应控制在35～39%；通过0.075mm筛孔的含量宜控制在2%左右，且应上粗下细，通过试验掺加减水剂或粉煤灰，在满足设计要求的情况下，用最少的水泥剂量，不宜超过6%。根据不同结构层及设计强度的要求，确定水泥用量，确定各种混和料的最佳含水量、最大干密度，以此矿料级配初步确定拌和机各料仓的供料比例。通过二次筛分，确定各料仓的比例，作为拌和机控制参数使用。