水泥稳定碎石干缩性能研究

Ｃｅｍｅｎｔ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ水泥生产９　浅析夏季水泥稳定碎石基层干缩性裂缝　成因分析及防治　徐立志　（身份证号码：３２０１２３１９８１０９１７３２３０）　中图分类号：Ｔ０１７２　文献标识码：Ｂ　文章编号１００７—６３４４（２０１７）１０－０００９—０１　摘要：目前我国大部分地区高等级公路、城市主干道通常会采用水泥稳定碎石作为道路基层使用材料。由于水泥稳定碎石基层　（以下简称水稳基层）对水泥、集料、含水量及气温等要求较高，实际施工时常因工期限制，必须在夏季进行基层施工，而此季节　施工的水稳碎石基层极易产生以干缩性裂缝为主的收缩裂缝，对道路使用寿命影响很大。本文通过对南京绿水湾北路工程水泥稳定　碎石基层产生的裂缝进行分析，并结合现场实际情况提出有效的处理措施。　关键词：干缩性裂缝；原因分析；控制要点；处理措施　１基本概况　绿水湾北路工程位于南京市浦口区海峡两岸科工园内，道路等级为城市主干道　机动车道及非机动基层均采用　Ｋ泥稳定碎石铺设，厚度分别是３４ｅｍ和２０ｅｒａ。　２裂缝调查　经现场调查，在８月份施工的水稳基层Ｋｌ＋５００至Ｋ１＋９３０段半幅共出现了２６　道裂缝，裂缝呈横向分布，平均间距约２０ｍ，平均缝宽约２ｍｍ，最大缝宽约３ｍｍ。　经取芯查看，最大缝宽达到５ｃｍ，未出现贯穿性裂缝。　３裂缝形成原因及定性分析　水稳基层易产生收缩裂缝，其主要特征是在基层顶面出现有规则的横向裂缝，起　因是基层内产生干缩、温缩或两者共同作用产生ｔｆＪ－￣２ＪＪ大于其结构强度时引发表面开　裂。水稳基层收缩裂缝发育程度，一是基于水稳材料的干温缩特性；二是基于舡工　艺水准；三是基于施工外部环境（暴晒、蒸发、低温、温差）等自然因素。　３．１千缩裂缝产生机理　由于水分蒸发和混合料内部发生水化作用，其含水量会不断减少，在不断失　水的过程中，水稳基层内部产生干缩应力，体积产生收缩应变，由于道路横向约　束较小，体积收缩应变主要以产生均匀间距的横向收缩裂缝为主。主要有三个方　面的作用，具体如下：（１）毛细管张力作用。毛细水蒸发完后，由于相对湿度减小，　混合料中的吸附水开始蒸发，使颗粒表面水膜变薄、颗粒间距变小、分子间力增　大，在分子吸引作用下，晶粒间距也减小，表现为宏观体积的进一步收缩。（２堰　间水作用。混合料经水化、蚀化作用，生成大量的晶体如Ｃ—Ｓ—Ｈ、Ｃ—Ａ—Ｈ，它们　和混合料中本身包含的非晶体层与层之间，存在着大量的层间水或水化离子。由　于相对湿度下降，毛细水进一步蒸发，致使层间水也随之蒸发，晶格问距减小，　从而引起材料的宏观收缩。（３）碳化作用。是指混合料中游离的ｃａ（ＯＨ）　在与ＣＯ：反　应并生成ＣａＣＯ，过程中，析出水分而引起的体积收缩。　３．２温缩裂缝产生机理　组成水泥稳定碎石的集料、水和气体在降温过程中相互作用的结果，使压实　后的混合料产生体积收缩，即温度收缩，一般以横向贯穿性裂缝为主。主要作用　机理如下：（１）固体颗粒的热胀缩性。组成水泥稳定碎石混合料的各组成均具有热　胀冷缩的特性，各组成单元体间相互作用的“综合效应”使水泥稳定碎石基层产　生裂缝。（２冰对混合料温缩的影响。当温度高于冰点时，水的存在会使其温缩系　数显著增大；当温度低于冰点时，在含水量较大的情况下，水的冻结会引起整体　材料膨胀，从而使其温缩系数减小。　３－３国内外研究表明：　（１冰泥是影响水泥稳定碎石基层混合料干缩的主要因素，但对温缩的影响不　是非常显著。随着水泥用量增加，混合料干缩应变和干缩系数增大，而温缩应变　和温缩系数略有下降。（２）７ｋ泥剂量增加，会导致干温缩增大，裂缝增多；抗拉强　度增大，裂缝宽度增加。（３）粗集料增加，混合料干缩应变与干缩系数减小，而温　缩应变增大，温缩系数略有增大。（４）干缩系数大小变化于１００—４００　ｓ，温缩系　数变化于ｌ０—３０　８，综合考虑干温缩影响，施工初期干缩系数远大于温缩系　数。（５）环境温度对水泥稳定碎石基层的温缩性很敏感；含水量对温缩性变化有一　定影响。（６）基层施工过程中，含水量越大，蒸发散失的水分就越多，越容易产生　干缩裂缝。　３．４．裂缝定性分析　对照以上研究结论，调查分析后发现本工水稳基层现场施工存在以下问题：　（１　漫计水稳基层的水泥含量为５％，水泥含量不低，且水稳碎石混合料为购买的成品　料，未严格按照骨架密实型抗裂级配生产，理论上存在配比缺陷。（２）由于施工期　间处在夏伏天，温度高，料场离摊铺现场距离较远，经现场实测含水量偏高。（３）　由于工期紧，白天气温高仍进行水稳摊铺，未能避开高温。　综上所述，本工程出现的裂缝应为干缩性为主的收缩裂缝。　４裂缝控制要点　４．１原材料及配合比控制　４．１．１水泥　水泥标号不能太高，采用３２．５普通硅酸盐水泥为宜；夏季高温作业时，散装　水泥人罐温度不能高于５Ｏ摄氏度；夏季施工时，气温较高，为保证水稳基层施工　时有足够的时间运输、摊铺和压实，水泥终凝时间应尽可能达到１０ｈ；水泥剂量控　制在４—５％之间为宜。　４．１．２集料　压碎值不大于３０％，针片状含量不大于１５％，硫酸盐含量不超过Ｏ．２５％、有　机质含量不超过２％、泥土杂物含量小于１％集料中小于Ｏ．５ｍｍ的颗粒做液限和塑　性指数试验，要求液限小于２８％，塑性指数＜９。　４．１－３含水量　夏季施工时，考虑到混合料在运输、碾压过程中还有水分蒸发很快，含水量　应控制在比最佳含水量大１％左右，还要根据施工时的时间段、运距及车辆配备　等情况做适时调整。切记不可洒水碾压，容易洒水掉浆，反而会产生裂缝。　４．１．４集料配合比　生产配合比按照骨架密实型抗裂水稳设计，要确保４．７５ｒａｍ矿料通过率接近　中值，４．７５ｒａｍ以上通过率偏上限，增加粗骨料的含量；严格控制０．０７５ｍｍ以下石　粉含量。　４．２施工控制要点　４．２．１摊铺施工要点　为避免纵缝出现，机动车道路幅较宽时采用２台摊铺机呈梯形同步作业，前　后距离控制在５—１０ｍ。摊铺机摊铺水稳时，速度控制在３－－４ｍ／ｒａｉｎ，摊铺压实后　厚度每层不超过２０Ｑｍ，保持匀速，连续作业。２台摊铺机之间的搭接点，在碾压　前安排专人平整，测量员随时对摊铺后的标高进行核对。　４．２．２碾压施工　碾压时因注意压路机不得随意停顿、掉头、急刹。遵循先轻后重，先静后振，　先慢后快，直线段由边缘向中心碾压，超高曲线段由内侧向外侧碾压，每道碾压　与上道碾压相重叠１／２轮宽，后轮必须超过两段的接缝处。　４．３养护期控制　摊铺碾压完成，及时覆盖麻袋、土工布，并进行洒水养护。　４．４环境控制　水稳基层在夏季施工时，尽可能避开白天高温时段施工，尽量利用早晚时间　施工；宜设置缩缝，缝深不小于基层厚度１／４，并采用沥青填缝。　５裂缝处理措施　对裂缝处进行处理：（１）对于裂缝缝宽在１．５ｍｍ以下，且缝隙只在表层的，　用鼓风机吹净表面后，直接在裂缝处铺设玻纤格栅（ＧＳＢ６０／ＧＥ），并用加装铁皮的　钢钉固定。玻纤格栅搭接处要求纵向搭接宽度不小于１５ｃｍ，横向搭接宽度不小于　１０ｅｒａ。施工时要求玻纤格栅铺设平整，拉伸有力且无破损。（２）对于裂缝缝宽在　１．５—３ｍｍ之间，进行灌缝处理。即在施工前对裂缝段表面使用鼓风机吹净浮尘、　石粒，灌缝材料选用改性乳化沥青。灌缝时选用喷枪灌缝，每道裂缝灌注一遍后，　观察片刻若乳化沥青还在向下渗进，则待破乳后继续灌进，直至灌满为止。（３）　对于裂缝缝宽在３ｍｍ－－５ｍｍ，则需要同时采用以上两种方法，即先在水稳层裂缝　处采用改性乳化沥青灌缝，完成后铺设玻纤格栅。　６结束语　按照本文预防措进行控制，本工程后期施工的水稳基层裂缝数量大幅度减少，　得到了业主、监理一致好评，产生了较大社会经济效益，也为企业今后水稳基层　在高温季节施工提供了宝贵经验。　参考文献　【ｌ】沙庆林．高等级公路半刚性基层沥青路面【Ｍ］．北京：人民交通出版社，１９９７．　［２］方新雨、曾辉．半刚性基层收缩裂缝成因分析及防治．２００５　［３］陈志明．苏通大桥北接线水稳基层裂缝防治措施探讨［Ｊ］．公路交通科技：应用　技术版，２０１０，（１）：２Ｏ一２２．

付春梅，等：聚酯纤维水泥稳定碎石抗裂性能试验研究　・７７・　

聚酯纤维水泥稳定碎石抗裂性能试验研究　

付春梅，施小明　

（黄河水利职业技术学院，河南开封４７５００４）　

摘要：为有效解决水泥稳定碎石材料易产生裂缝的问题，将聚酯纤维掺加到水泥稳定碎石中以　防止其收缩开裂。通过干缩和温缩试验，研究了不同掺量的聚酯纤维对水泥稳定碎石收缩开裂的影　

响，获得了干缩系数和温缩系数，并提出了聚酯纤维适宜的掺量。结果表明：聚酯纤维水泥稳定碎石　

抗裂效果显著。　

关键词：聚酯纤维；水泥稳定碎石；干缩系数；温缩系数　

中图分类号：Ｕ４１６．２　文献标志码：Ａ　文章编号：１００３—８８２５（２０１２）０３—００７７—０４　

０　引言　水泥稳定碎石作为一种路面基层材料，已广泛应　用于公路、市政、矿区等道路建设中…，但易出现收　

缩开裂。　针对水稳碎石开裂问题，目前国内公路部门的主　要研究成果有：蒋应军　指出在水泥稳定材料中掺加　

集料，可提高其抗裂性。薄立明等（２００４）认为外掺　粉煤灰等量代替水泥可提高水泥稳定碎石抗裂性　

能　。张成基　提出了各等级公路水泥稳定碎石粉　煤灰掺加比例的推荐值。杨红辉等　得出掺膨胀剂及　聚丙烯纤维可提高水泥稳定碎石抗裂性能的结论。　

通过增加水泥稳定碎石中粗集料的含量，或掺加　

一定剂量的粉煤灰、聚丙烯纤维等，虽然起到一定抗　

裂效果，但尚存在众多不足之处。　

在我国将聚酯纤维应用于沥青混凝土的防裂取得　了很好的效果　’　。但目前尚无将聚酯纤维应用于水　泥稳定碎石防裂方面的研究。鉴于此，本文从提高水　

泥稳定碎石抗裂性能出发，将聚酯纤维掺入水泥稳定　碎石中，研究聚酯纤维对其干缩系数和温缩系数的影　

响。分析各指标的变化规律，阐述其作用机理，从而　进一步提高水稳碎石的抗裂性能，使水稳碎石材料更　广泛地应用于道路工程。　

１试验方案　

在满足试件粒径尺寸的情况下，干缩和温缩试验　均采用直径１５０　ｍｍ、高１５０　ｍｍ的圆柱体试件，采用　

第３６卷第２６期　２　０　１　０年９月　山　西　建　筑　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲ／　Ｖｌ０Ｉ＿３６Ｎｏ．２６　Ｓｅｐ．２０１０　・１５１・　文章编号：１００９—６８２５（２０１０）２６—０１５１—０２　掺粉煤灰水泥稳定碎石路用性能研究　王俊岭　摘要：对不同剂量粉煤灰的水泥稳定碎石性能指标试验研究，并利用扫描电子显微镜分析其路用性能形成机理，试验　结果表明：３０％水泥被粉煤灰等量取代的稳定碎石路用性能最好，尤其是具有较好的抗裂性能。　关键词：粉煤灰，水泥稳定碎石，路用性能　中图分类号：Ｕ４１６　文献标识码：Ａ　０引言　水泥稳定碎石基层因外界温、湿度变化，较大的收缩变形而　开裂并反射至沥青面层，水的侵入又危及整个路面结构，引起路　面破坏。如何改善和提高水泥稳定碎石基层路用性能特别是抗　裂性能，对公路建设意义重大。经多年大量试验证明水泥稳定碎　石掺入粉煤灰可实现此目标。　１配合比设计　集料级配采用ＪＴＪ　０１４—９７公路沥青路面设计规范所推荐级　配ｌ　，其组成见表１。　表１集料级配　集料规格／ｎⅡｎ　规范推荐值／％　本课题采用值／％　３Ｏ～２０　２～１９　１１　２０～１０　２Ｏ～３８　２９　１０～５　１０～３Ｏ　２０　５～２．５　２～２２　１３　２．５～１．１８　８～ｌ１　９　１．１８～０．６　４～７　５　Ｏ．６～０．０７５　６～１３　９　＜０．０７５　０～６　３　以水泥：集料＝５：９５为基准配合比，然后用粉煤灰按３０％，　４０％，５０％，６０％等量替代水泥。混合料配合比及击实结果［３　见　表２。　表２配比及击实试验结果　水泥：粉煤灰：矿料　代号　ｗ０／％　ｐｄⅡ】ａｘ／ｇ・ｃｒｎ一　５：０：９５　Ｂ　６．０　２．３１　３．５：１．５：９５　ａｊ３　６．３　２．３８　３：２：９５　ａ１４　６．２　２．３３　２．５：２．５：９５　Ｃ　６．１　２．３７　２：３：９５　ＣＦ６　６．３　２．３３　２路用性能试验结果及分析　２．１　无侧限抗压强度和劈裂强度　表３强度试验结果　不同材料强度／ＭＰａ　项目　龄期／ｄ　Ｂ　ａ码　ａ１４　ａ　Ｃ　７　１．８７　ｌ　８９　１．５３　１．４３　１．１３　２８　４．１５　５．３２　４　８９　３　９２　２．８４　抗压强度　９０　６．７８　８．８３　７．６　６　８　５．４２　１８０　７．４７　１０．２　８．６７　７．８６　６．７　７　０．１７　０．１６　０．１６　２８　０．３９　Ｏ．３７　０．３２　０．２　０．３２　劈裂强度　９０　０．５６　０．７９　０．７７　０．７１　０．５２　１８０　０．７１　０，９６　０．８９　０。８１　０．６９　表３数据表明，掺粉煤灰水泥稳定碎石的强度随龄期增大，　但剂量影响较大，３０％剂量强度最高，它７　ｄ强度与水泥稳定碎石　相当，而后期强度则远大于水泥稳定碎石。因此，在后续试验中　多以ＣＦ３和Ｂ进行对比试验。　２．２无侧限抗压模量　表４抗压模量试验结果　不同龄期的模量值／ＩＶＩＰａ　材料　７　ｄ　２８　ｄ　９０　ｄ　１８０　ｄ　Ｂ　６７４　１　０１４　１　３７７　１　４２８　ＣＦ３　５５４　８６Ｏ　１　４３２　１　５７７　表４表明，其刚度、强度增长规律基本一致。稳定类材料刚　度取决于原材料本身模量、反应生成物模量及其组成结构形式　等。初期刚度主要由材料组成及本身模量决定，表现为较小。随　着反应的进行，胶结物不断生成，颗粒间连接和整体结构逐步加　强，刚度逐步增大；而后反应减弱，刚度增长趋于平稳。　２．３抗冻性能　在冻融循环反复作用下半刚性基层材料强度逐渐下降，产生　薄弱面甚至开裂破坏。因此提高抗冻性能可一定程度地缓解基　层开裂破坏的发生。试验结果见表５。　表５冻融试验结果　不同材料的抗冻系数／％　龄期／ｄ　Ｂ　ａ码　ａ１４　ａｊ５　７　９３．２５　９０　０　７６．０３　２８　８３　６３　８５．３　８７．７６　９１．５８　９０　９１．５８　９２．６５　由表５可知，掺粉煤灰的抗冻性能优于不掺粉煤灰。这是由　于粉煤灰的微填充及其火山灰二次反应的作用，使混合料空隙率　相对减小及整体性进一步加强，从而改善了其抗冻性能。　２．４收缩性能　１）温缩特性。从表６中数据看出，粉煤灰等量水泥后其温度　收缩系数得以减小。因为粉煤灰温度收缩系数小、温度敏感性　差。另外粉煤灰密度小，同重量其体积大于水泥，多的粉煤灰可　填充材料结构中的孔隙，最大限度达到颗粒接触，颗粒压缩比孔　隙气体压缩要小的多，表现出温度收缩应变小。该原因同样影响　到干缩。　表６温度收缩系数　不同龄期下温缩系数／×１０—５　材料　试验条件　７　ｄ　２８　ｄ　９０　ｄ　１８０　ｄ　３０℃～１０℃　８．９　１１　２　１１．８６　１２　３３　Ｂ　１０℃～５０℃　８．０２　９．６４　１０．５８　ｌ１．１４　总平均　８．４６　１０．４２　１１．２１　１１．７３　一３０℃～１０℃　８．１９　１０．３１　１２．４　１１．９１　ａ　１Ｏ℃～５Ｏ℃　７．４２　８．８　９．３４　９．９４　总平均　７．８ｌ　９．５４　１０．８７　１０．９３　２）干缩特性。表７表明掺粉煤灰水泥稳定碎石材料平均干　收稿日期：２０１０．０５．２６　作者简介：王俊岭（１９６４一），男，高级工程师，濮阳市公路管理局，河南濮阳

第２７卷第４期　２０１１年１２月　交通科学与工程　Ｊ０ＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＴＲＡＮＳＰＯＲＴ　ＳＣＩＥＮＣＥ　ＡＮＤ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　Ｖｏ１．２７　ＮＯ．４　Ｄｅｅ．２０１１　

文章编号：ｌ６７４—５９９Ｘ（２０１１）０４－－０００６－－０６　

骨架密实结构水泥稳定碎石性能试验研究　

何昌轩　

（上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海２０００９２）　

摘要：采用振动成型法，进行了骨架密实型水泥稳定碎石混合料的设计，研究了振动时间对混合料性　能的影响．振动时间对混合料的最大干密度影响不明显，但对水泥稳定碎石强度有较大的影响．选取不　同的４．７５　ｍｒａ通过率、水泥的质量分数以及水的质量分数的混合料分别进行击实、强度和干温缩试验．　击实和强度的试验结果表明：对于同样的级配，水泥的质量分数越大，其最大干密度、无侧限抗压强度和　劈裂强度就越大；水泥的质量分数相同的情况下，４．７５　ｍｍ通过率为３０％混合料的最大干密度最大、强　度最佳．干温缩的试验结果表明：在水的最佳质量分数下，随着水泥质量分数的增加，混合料的干缩系数　变大，温缩应变增加．４．７５　ｍｍ通过率为３Ｏ％混合料的温缩应变最小．　关键词：骨架密实结构；水泥稳定碎石；振动成型法；无侧限抗压强度；劈裂强度；干缩系数；温缩应变　中图分类号：Ｕ４１６．２１４　文献标识码：Ａ　

Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｔｅｓｔ　ｆｏｒ　ｃｅｍｅｎｔ　ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ　ａｇｇｒｅｇａｔｅ　

ｃｏｍｐｏｓｅｄ　ｏｆ　ｓｋｅｌｅｔｏｎ　ｄｅｎｓｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　

ＨＥ　Ｃｈａｎｇ—ｘｕａｎ　（Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｍｕｎｉｃｉｐａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｇｅｎｅｒａｌ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ（Ｇｒｏｕｐ）Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０００９２，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｅｍｅｎｔ　ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ　ａｇｇｒｅｇａｔｅ　ｃｏｍｐｏｓｅｄ　ｏｆ　ｓｋｅｌｅｔｏｎ　ｄｅｎｓｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ｂｙ　ｖｉｂｒａｔｏｒｙ　ｃｏｍｐａｃｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ，ｈｏｗ　ｔｈｅ　ｔｉｍｅ　ｏｆ　ｖｉｂｒａｔｉｏｎ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｔｈｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｍｉｘｔｕｒｅｓ　ｉｓ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ，ｖｉｂｒａｔｉｏｎ　ｔｉｍｅ　ｈａｓ　ｎｏ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｍａｘｉｍｕｍ　ｄｒｙ　ｄｅｎｓｉｔｙ　ｂｕｔ　ｈａｓ　ｏｂｖｉｏｕｓ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｎ　ｕｎｃｏｎｆｉｎｅｄ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ．Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｐｅｒｃｅｎｔ　ｐａｓｓｉｎｇ　ｆｏｒ　ｓｉｅｖｅ　ｐｏｒｅ　ｏｆ　４．７５　ｍｍ，ｃｅｍｅｎｔ　ｃｏｎｔｅｎｔ，ｗａｔｅｒ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ａｒｅ　ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ　ｆｏｒ　ｃｏｍｐａｃｔｉｏｎ