水泥稳定碎石基层施工工艺介绍p.doc

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1、水泥稳定碎石基层施工工艺介绍（中铁十七局集团一公司即平高速公路项目 李飨民）摘 要: 本文结合乐温高速公路工程详细介绍了水泥稳定碎石基层的配合比设计、施工工艺及施工中应注意的问题，可供同类型工程施工参考、借鉴。关键词：水泥稳定碎石 配合比 施工工艺一 工程概述国道主干线南昌绕城公路乐化到温家圳段是江西省会南昌市的东绕城高速公路，项目起于新建县乐化镇（与南九高速公路交汇），途经南昌县南新乡、蒋巷镇、幽兰镇、武阳镇、塔城乡、高新区昌东镇、麻丘镇，以及进贤县架桥镇、泉岭乡和温家圳，终于墨溪陈家枢纽互通立交，与沪瑞及京福相连，全长71.645km，采用双向六车道设计。其中A8合同段起迄桩号K25+53

2、1K28+780，全长长3.249km。乐温高速公路路面设计结构如下：上面层改性沥青（SBS）AK13中面层改性沥青（SBS）AC20下面层AC-25（普通沥青）水泥稳定碎石基层18cm(21cm)水泥稳定碎石基层20cm低剂量（3%）水泥稳定级配碎石基层（18cm）图1 乐温高速公路沥青路面结构型式二 混合料组成设计水泥稳定碎石是由几种材料混合而成，为了确定各种材料的组成比例，充分发挥各种材料的特性，获得性能优良的稳定材料，必须进行混合料的组成设计。水泥稳定材料的混合设计包括根据规定的材料指标要求，通过试验选取合适的集料和水泥；确定合理的集料配合比例、水泥剂量和混合料的最佳含水量。合理的水泥

3、稳定碎石组成必须达到强度要求，具有较小的的温缩和干缩系数（现场裂缝较少），施工和易性好（粗集料离析较小）。2.1 配合比的设计原则(1) 满足规范要求的强度值35MPa;(2) 对集料要求应有尽可能的级配，稳定结构的抗裂性能好;(3) 便于指导施工,控制施工作业时间;(4) 确定合理的水泥剂量,通过试验优化,求得最合理的用量。2.2 材料要求（1） 水泥普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥都可以用于水泥稳定碎石路面基层施工，禁止使用快硬水泥、早强水泥及其它受外界影响而变质的水泥。路面基层宜采用强度等级较低的水泥；水泥各龄期强度、安定性等应达到相应指标要求；要求水泥初凝时间3h以上

4、、终凝时间不得少于6h。如采用散装水泥，在水泥进场入罐时，要了解其出炉天数。刚出炉的水泥，要停放七天，且安定性合格后才能使用，夏季高温作业时，散装水泥入罐温度不能高于50，高于这个温度，若必须使用时，应采取降温措施。（2） 碎石碎石的最大粒径为31.5mm，轧石场轧制的材料应按不同粒径分类堆放，以利施工时掺配方便，采用的套筛应与规定要求一致。基层用级配碎石备料按粒径9.5-31.5mm、粒径4.75-9.5mm、粒径2.36-4.75mm和粒径2.36mm以下四种规格筛分加工出料。水泥稳定碎石混合料中碎石压碎值应不大于28%，针片状含量应不大于15%,集料中小于0.6mm的颗粒必须做液限和塑性

5、指数试验，要求液限小于28%，塑性指数9。集料的颗粒组成符合表1的规定。表1 水泥稳定碎石混合料中集料的颗粒组成级配通过下列筛孔（）的重量百分率（%）31.526.5199.54.752.360.60.075范围10090100728947672949173582207（3）水 凡饮用水皆可使用，遇到可疑水源，应委托有关部门化验鉴定。2.3 混合料组成设计（1） 取工地实际使用的集料，分别进行筛分，按颗粒组成进行计算，确定各种集料的组成比例。要求组成混合料的级配应符合表1的规定，关键是要控制好4.75、0.075的通过量。（2） 取工地使用的水泥，按不同水泥剂量分组试验。一般建议水泥剂量按4%

6、、4.5%、5%、5.5%四种比例进行试验（水泥：集料=4:100、4.5:100、5:100、5.5:100）。制备不同比例的混合料（每组试件个数为：偏差系数10%15%时9个，偏差系数15%20%时13个），用重型击实法确定各组混合料的最佳含水量和最大干密度。（3） 为减少基层裂缝，必须做到三个限制：在满足设计强度的基础上限制水泥用量；在减少含泥量的同时，限制细集料、粉料用量；根据施工时气候限制含水量。具体要求水泥剂量不应大于5.5%、集料级配中0.075以下颗粒含量不宜大于5%、含水量不宜超过最佳含水量的1%。（4） 根据确定的最佳含水量，拌制水泥稳定碎石混合料，按要求压实度（重型击实标

7、准:98%）制备混合料试件，在标准条件下养护6天，浸水一天后取出，做无侧限抗压强度。（5） 水泥稳定碎石试件的标准养护条件是：将制好的试件脱模称重后，应立即放到相对湿度95%的养护室内养生，养护温度为252。养生期的最后一天（第七天）将试件浸泡在水中，在浸泡水之前，应再次称试件的质量，水的深度应使水面在试件顶上约2.5，浸水的水温应与养护温度相同。将已浸水一昼夜的试件从水中取出，用软的旧布吸去试件表面的可见自由水，并称试件的质量。前六天养生期间试件质量损失（指含水量的减少）应不超过10g，质量损失超过此规定的试件，应予以作废。(6) 水泥稳定碎石7天浸水无侧限抗压强度代表值应满足R代3.0MP

8、a5.0Mpa。设计累计标准轴次小于12106的高速公路用低限值；设计累计标准轴次大于12106的高速公路用中值；主要行驶重载车辆的高速公路应用高限值。(7)试件室内试验结果抗压强度的代表值按下式计算：R代=R（1-ZaCv）式中： R代抗压强度代表值，Mpa； R该组试件抗压强度的平均值，Mpa；Za保证率系数，高速公路保证率95%，此时Za=1.645；Cv试验结果的偏差系数（以小数计）。(8)取符合强度要求的最佳配合比作为水泥稳定碎石的施工配合比，用重型击实法求得最佳含水量和最大干密度，报监理工程师批准，以指导施工。三 水泥稳定碎石基层施工工艺路面基层是沥青结构的主要承重层。在路面基层的

9、施工中，必须层层把关，严格要求，进一步优化施工工艺，将路面基层的施工质量提高到新的水平。在施工中要防止在水泥稳定碎石基层中出现原材料质量不合格、配合比不准确、拌和不均匀、摊铺不平整、粗集料离析、碾压不密实、接缝不平整等质量问题，避免形成起皮、松散、裂缝、翻浆、强度不合格等质量缺陷，确保路面基层的工程质量。3.1 准备工作3.1.1 施工机械必须配备齐全的施工机械和配件，作好开工前的保养、试机工作，并保证在施工期间一般不发生有碍施工进度和质量的故障。路面基层施工，一律要求采用集中厂拌、摊铺机摊铺，按层次施工，配备足够的拌和、运输、摊铺、压实机械。每层最大压实厚度不大于20cm，以确保施工质量。水

10、泥稳定碎石施工要求单幅分两层梯队摊铺作业，因而必须配备以下主要机械。(1) 拌和机 根据高速公路的技术要求和摊铺日进度，必须配置产量大于400T/H的拌和机，要保证其实际出料（生产量的80%）能力超过实际摊铺能力的10-15%。拌和机必须采用定型产品，并在多个工程中应用，且用户反映良好。为使混合料拌和均匀，拌缸要满足一定长度。至少要有五个进料斗，料斗口必须安装钢筋网盖，筛除超出粒径规格的集料及杂物。拌和机应配有大容量的储水箱。所有料斗、水箱、罐仓都要求装配高精度电子动态计量器，所有动态计量器应经有资质的计量部门进行计量标定后方可使用。(2)摊铺机 应根据路面基层的宽度、厚度，选用合适的摊铺机械

11、。基层施工应采用两台摊铺机梯队作业。但要求两台摊铺机功能一致，最好为同一机型，而且机型较新，功能较全，以保证路面基层厚度一致，完整无缝，平整度好。(3)压路机 至少配备12T左右轻型压路机1-2台，18-20T的稳压用压路机2-3台，振动压路机2-3台和胶轮压路机2台。压路机的吨位和台数必须与拌和机和摊铺机的生产能力相匹配，使从加水拌和到碾压终了的时间不超过2h，保证施工正常进行。(4)自卸汽车、装载机、洒水车数量应与拌和设备、摊铺设备、压路机相匹配。(5)水泥钢制罐仓 可视摊铺能力决定其容量，可用两个50T的，也可用一个80-100T，罐仓内应有水泥破拱器，以免水泥起拱停流。 以上机械数量至

12、少要满足每个工点，每日连续正常生产及工期要求。3.1.2 质量检测仪器（1） 水泥胶砂强度、水泥凝结时间、安定性检验仪器（2） 水泥剂量测定设备（3） 重型击实仪（4） 水泥稳定碎石抗压试件制备与抗压强度测定设备（5） 标准养护室（6） 基层密度测定设备（7） 标准筛（方孔）（8） 土壤液、塑限联合测定仪（9） 压碎值仪（10） 针片状测定仪器3.1.3 底基层的检查与验收（1） 底基层外形检查底基层外形检查内容有高程、中线偏位、宽度、横坡度和平整度。（2）底基层压实度检查、修补与验收 底基层应进行压实度检查，凡不符合要求的路段，应分别采用补充碾压、换填好的材料等，并按相关的规定进行检查与验收

13、。（4） 底基层沉降检查底基层的表面沉降速率应达到连续两个月小于5mm/月才可铺筑基层。3.2 试铺正式开工之前，应进行试铺。试铺段应选择在经验收合格的底基层上进行，其长度为300600m左右，每一种方案试验100m200m。水泥稳定碎石混合料采用中心站集中拌和（厂拌）法施工，由两台摊铺机梯队摊铺作业，应避免纵向接缝。试铺路段的拌和、摊铺、碾压各道工序按现行路面基层施工技术规范（JTJ034-2000）进行。试铺路段要决定的主要内容如下：（1） 验证用于施工的集料配合比例1） 调试拌和机，分别称出拌缸中不同规格的碎石、水泥、水的重量，测量其计量的准确性。2） 调整拌和时间，保证混合料均匀性。3

14、） 检查混合料的含水量、集料级配、水泥剂量、7天无侧限抗压强度。（2） 确定一次铺筑的合适厚度和松铺系数（约为1.201.30）（3） 标准施工方法1)混合料配比的控制；2)混合料摊铺方法和适用机具（包括摊铺机的行进速度、摊铺厚度的控制方式、梯队作业时摊铺机的间隔距离）；3)含水量的增加和控制方法；4)机械的选择和组合，压实的顺序、速度和遍数,建议：12-15t双钢轮压路机静压一遍（速度1.5-1.7km/h）；18-20t双钢轮压路机静压一遍（速度1.5-1.7km/h）；激振力20-25t三轮或双钢轮压路机振动碾压2遍（速度1.8-2.2km/h）；激振力大于40t三轮或双钢轮压路机振动碾

15、压2-3遍（速度1.8-2.2km/h）；轮胎压路机碾压1-2遍（速度1.5-1.7km/h）。5）拌和、运输、摊铺和碾压机械的协调和配合；（5） 确定每一作业段的合适长度（一般建议50m-80m）；（6） 严密组织拌和、运输、碾压等工序，缩短延迟时间。检验标准见下表2，其中试铺路段的检验频率应是标准中正式路面的2-3倍。当使用的原材料和混合料、施工机械、施工方法及试铺路面各检验项目的检测结果都符合规定，可按以上内容编写试铺总结，经监理工程师审查确认后，经总监批准，即可作为申报正式路面施工开工的依据。3.3 施工3.3.1 一般要求（1） 清除作业面表面的浮土、积水等，并将作业面洒水湿润。（2

16、） 开始摊铺的前一天要进行测量放样，按摊铺机宽度与传感器间距，一般在直线上间隔为10m，在平曲线上间隔为5m，做出标记，并打好导向控制线支架，根据松铺系数算出松铺厚度，决定导向控制线高度，挂好导向控制线，（测量精度按部颁标准控制）。用于控制摊铺机摊铺厚度的控制线的钢丝拉力应不小于800N。（3） 下层水泥稳定碎石施工结束7天后即可进行上层水泥稳定碎石的施工。建议两层水泥稳定碎石施工间隔不长于30天。3.3.2 混合料的拌和（1） 开始拌和前，拌和厂的备料应能满足3-5天的摊铺用料。（2） 每天开始搅拌前，应检查场内各处集料的含水量，计算当天的配合比，外加水与天然含水量的总合要比最佳含水量略高。

17、实际的水泥剂量可以大于混合料组成设计时确定的水泥剂量约0.5%，但是，实际采用的水泥剂量和现场抽检的实际水泥剂量应小于5.5%。同时，在充分估计施工富余强度是要从缩小施工偏差入手，不得以提高水泥用量的方式提高路面基层强度。（3） 每天开始拌和之后，出料时要取样检查是否符合设计的配合比，正式生产之后，每1-2小时检查一次拌和情况，抽检其配合比、含水量是否变化。高温作业时，早晚与中午的含水量要有区别，要按温度变化及时调整。（4） 拌和机出料不允许采用自由跌落式落地成堆、装载机装料运输的办法。一定要配备带活门漏斗的料仓，由漏斗出料直接装车运输，装车时车辆应前后移动，分三次装料，避免混合料离析。3.3

18、.3 混合料的运输（1） 运输车辆在每天开工前，要检验其完好情况，装料前应将车厢清洗干净。运输车数量一定要满足拌和出料与摊铺需要，并略有富余。（2） 应尽快将拌成的混合料运送到铺筑现场。车上的混合料应覆盖，减少水分损失。如运输车辆途中出现故障，必须以最短时间排除，当有困难时，车内混合料不能在初凝时间内运到工地，或碾压完成最终时间超过2小时，必须予以废弃。3.3.4 混合料的摊铺（1） 摊铺前应将底基层或基层下层适当洒水湿润。（2） 摊铺前应检查摊铺机各部件运转情况，而且每天坚持重复此项工作。（3） 调整好传感器臂与导向控制线的关系，严格控制基层厚度和高程，保证路拱横坡度满足设计要求。（4） 摊

19、铺机宜连续摊铺。如拌和机生产能力较小，在用摊铺机摊铺混合料时，应采用最低速度摊铺，禁止摊铺机停机待料。根据经验，摊铺机的摊铺速度一般在1m/min左右。（5） 基层混合料摊铺应采用两台摊铺机梯队作业，一前一后应保证速度一致、摊铺厚度一致、松铺系数一致、路拱坡度一致、摊铺平整度一致、振动频率一致等，两机摊铺接缝平整。（6） 摊铺机的螺旋布料器应有三分之二埋入混合料中。（7） 在摊铺机后面应设专人消除集料离析现象，特别应该铲除局部粗集料“窝”，并用新混合料填补。3.3.5 混合料的碾压（1） 每台摊铺机后面，应紧跟三轮或双钢轮压路机静压，振动压路机和轮胎压路机进行碾压，一次碾压长度一般为50m-8

20、0m。碾压段落必须层次分明，设置明显的分界标志，有技术人员旁站。（2） 碾压应遵循试验路段确定的程序和工艺。注意稳压要充分，振压不起浪、不推移。压实时，可以先稳压（遍数适中，压实度达到90%）开始振动碾压在重振动碾压最后胶轮稳压，压至无轮迹为止。碾压过程中，可用核子仪初查密实度，不合格时，重复再压（注意检测压实时间）。碾压完成后用灌砂法检测压实度。（3） 压路机碾压时应重叠1/2轮宽。（4） 压路机倒车换档要轻且平顺，不要拉动基层，在第一遍初步稳压的一头换档倒车位置错开，要成齿状，出现个别拥包时，应专配工人进行铲平处理。（5） 压路机碾压时的建议行驶速度：第1-2遍为1.5-1.7km/h，以

21、后各遍应为1.8-2.2km/h。（6） 压路机停车要错开，而且离开3米远，最好停在已碾压好的路段上，以免破坏基层结构。（7） 严禁压路机在已完成的或正在碾压的路段上调头和急刹车，以保证水泥稳定碎石层表面不受破坏。（8） 碾压宜在水泥终凝前及试验确定的延迟时间内完成，并达到要求的压实度，同时没有明显的轮迹。（9） 为保证水泥碎石基层边缘强度，应有一定的超宽。3.3.6 横缝设置（1） 水泥稳定类混合料摊铺时，必须连续作业不中断，如因故中断时间超过2小时，则应设横缝；每天收工之后，第二天开工的接头断面也要设置横缝；每当通过明涵、明通，在其两边需要设置横缝，基层的横缝最好与桥头搭板尾端吻合。要特别

22、注意桥头搭板前水泥碎石的碾压。（2） 横缝应与路面中心线垂直设置，其设置方法如下：1） 人工将含水量最合适的混合料末端整理整齐，紧靠混合料放两根方木，方木的高度应与混合料的压实厚度相同，整平紧靠方木的混合料。2） 方木的另一侧用砂砾或碎石回填3米长，其高度应略高出方木。3） 将混合料碾压密实。4） 在重新开始摊铺混合料之前，将砂砾或碎石和方木撤除，并将作业面顶面清扫干净。5） 摊铺机返回到已压实的末端，重新开始摊铺混合料。6） 如摊铺中断超过2h，而有未按上述方法处理横向接缝，则应将摊铺机附近及其下面未压实的混合料铲除，并将已碾压密实且高程和平整度符合要求的末端挖成与路中心线垂直并垂直向下的断

23、面，然后再摊铺新的混合料。横缝的设置如下图所示。3.3.7 养生及交通管制（4） 每一段碾压完成后应立即开始养生，并同时进行压实度检查。（5） 养生方法：应将草袋或麻布润湿，然后人工覆盖在碾压完成的基层顶面。覆盖2小时后，再用洒水车洒水。在7天内应保持基层处于湿润状态，28天内正常养护。不得用湿粘土、塑料薄膜或塑料编织物覆盖。上一层路面结构施工时方可移走覆盖物，养生期间应定期洒水。养生结束后，必须将覆盖物清除干净。（6） 用洒水车洒水养生时，洒水车的喷头要用喷雾式，不得用高压式喷管，以免破坏基层结构，每天洒水次数应视气候而定，整个养生期间应始终保持水泥稳定碎石层表面湿润。（7） 基层养生期不应

24、少于7d。养生期内洒水车须在另外一侧车道上行驶。（8） 在养生期间应封闭交通。四 质量管理及检查验收4.1一般要求（1） 水泥剂量的测定用料应在拌和机拌和后取样，并立即（一般规定小于10分钟）送到工地试验室进行滴定试验。（2） 水泥用量除用滴定法检测水泥剂量外，还必须进行总量控制检测。即要求记录每天的实际水泥用量、集料用量和实际工程量，计算对比水泥剂量的一致性。4.2水泥稳定碎石基层质量标准水泥稳定碎石的质量控制要求见表2。表2 水泥稳定碎石基层质量标准检查项目质量要求检查规定备注要求值或容许误差质量要求频率方法压实度（%）98符合技术规范要求4处/200米/层每处车道测一点，用灌砂法检查采用

25、重击发击实标准平整度（mm）8平整、无起伏用三米直尺连续量10尺，每尺取最大间隙按省高指文件要求执行纵横高程（mm）+5，-10平整顺适1断面/20米每断面35点用水准仪测量厚度（mm）代表值-8均匀一致1处/200米/车道每处3点，路中及边缘任选挖坑丈量极值-15宽度（mm）不小于设计边缘线整齐，顺适，无曲折1处/40米用皮尺丈量横坡度(%)0.33个断面/100米用水准仪测量水泥剂量%0.5每2000m26个以上样品EDTA滴定及总量校核拌和机拌和后取样级配符合规范范围每2000m2一次水洗筛分拌和机拌和后取样强度（MPa）3-5符合设计要求2组/每天7天浸水抗压强度上、下午各一组含水量（

26、%）2最佳含水量随时烘干法外观要求（1） 表面平整密实，无浮石，弹簧现象；（2） 无明显压路机轮迹注：水泥稳定碎石基层7d龄期必须能取出完整的钻件，如果取不出完整钻件，则应找出不合格界限，进行返工处理。其它质量控制的指标按公路工程基层施工技术规范（JTJ034-2000）执行。五 施工中应注意的问题5.1 施工时限根据本项目的施工经验,每施工段以6080米为宜向前逐步推进,基本控制拌和时间11.5h,压实时间22.5h。施工段过短,则不利于机械的大面积作业,也是不经济的;施工段过长,则在较短的时间内完成很困难,工程质量难以保证。每一施工段从开始拌和到碾压完成所占用的时间应控制在水泥的终凝时间之

27、内。5.2 施工中含水量的控制方法含水量的调整一定要安排在拌和之前,避免在拌和后的混合料中补水,这样可以缩短施工时间。另外拌和后在混合料中补水也是造成完成后的水泥稳定碎石顶面有一层剪切面的一个重要原因，因为表层水分大，压路机碾压时的推移使表层和下部不能形成一个整体。当然压实成型后不能及时得到养护，造成表面快速失水，不能与下部形成一个整体也是顶面剪切面形成的一个原因。剪切面在施工面层前一定要清除，否则将是路面质量的一个隐患。5.3 其它问题由于施工采用机械化流水作业,因此施工的机械设备一定要配套,且保证机械的完好率和使用率,加强指挥调度,以减少作业时间,这是确保施工质量的一个关键。参考文献：1

28、沙庆林 ，高等级公路半刚性路面，北京：中国建筑工业出版社，1998；2 任惠清，林秀娴，半刚性基层材料参数的研究，华东公路，1996；3 中华人民共和国行业标准，公路工程技术标准 JTG B01-2003;4 中华人民共和国行业标准，公路路面基层施工技术规范 JTJ 034-2000。水泥稳定碎石基层的干温缩性能初探（中铁十七局集团一公司即平高速公路项目 李飨民）摘 要: 本文介绍了半刚性基层裂缝问题的成因及施工中应注意的问题，可供同类型工程施工参考、借鉴。关键词：半刚性基层 裂缝问题 控制措施1 道路半刚性基层的典型病害1.1 半刚性基层的特点半刚性基层主要有水泥稳定粒料土类、石灰稳定粒料土

29、类及石灰、粉煤灰稳定粒料土类，这类基层强度高，具有较小的变形，完全满足高等级公路“足够的强度、适宜的刚度和耐久性、较小的变形”的要求，具有优良的工程性质和显著的经济效益和社会效益，因而在近年来我国高等级道路建设中深受人们的欢迎，成为道路基层首选材料。但是，它也有明显的缺点，那就是在其上修建的沥青面层往往在通车不长时间后就出现裂缝，裂缝在行车荷载及路表面雨水的共同作用下不断加宽，致使路面强度降低，甚至严重危及道路的使用。1.2 半刚性基层裂缝问题半刚性沥青路面开裂的原因和裂缝形式是多种多样的，影响裂缝轻重程度的主要原因有沥青和沥青混合料的性质、基层材料的性质及组成设计、气候条件（特别是冬季气温及

30、其变化）、交通量以及施工因素等。就其开裂的主要原因，有以下两类：一类荷载型裂缝，另一类是非荷载型裂缝。荷载型裂缝主要原因是因强度不足或路面在车辆等荷载反复作用下而引起的疲劳破坏等原因造成的，一般高等级公路实测弯沉值均远小于规范标准，不长的时间引起的裂缝亦不可能是疲劳开裂，因此目前沥青路面产生的裂缝的原因主要为非荷载型裂缝。多数路段的裂缝属非荷载型裂缝，其缝上端开口宽，沿深度向下变窄即证明了这一点，由下层裂缝促成面层由底到顶产生的裂缝称为反射裂缝，其主要原因是由于路面下部基层和底基层材料因水分散失及温度变化而引起的干缩与温缩造成的裂缝，反射到沥青面层上。在近年的道路工程学会学说交流会的专家们，也

31、普遍认为半刚性基层沥青路面的裂缝产生原因主要为基层收缩而引起的反射裂缝或对应裂缝。如何减轻裂缝的危害，主要从三个方面研究：第一是针对基层材料本身；第二是针对半刚性基层和沥青面层之间设置的隔离裂缝中间层或应力吸收层；第三是针对沥青面层。如在沥青面层与基层之间铺设土工织物，采用级配碎石中间层及采用优质沥青或改性沥青等措施，福州大学周瑞忠等人采用边界元等数值方法分析了高等级公路应用土工织物层阻滞路面裂缝的机理及防治效果。本文主要从基层材料本身的组成设计探讨其抗裂性能。半刚性基层中的矿料通过水硬性胶结料结合成整体，对于高等级公路的路面基层，为了达到一定的强度及稳定性，要求矿料质地均匀，有一定的级配组成

32、。横向收缩裂缝是半刚性基层沥青路面的普遍现象，有许多技术措施可以用来减少收缩裂缝向沥青面层的延伸。但是最根本的措施应该是减少基层材料的本身的收缩变形。依据研究，基层结构强度及刚度越高，则收缩裂缝越严重，因此有许多国家，以限制最高强度来约束裂缝的发展，所以既要求基层具有较高的强度与刚度，但又不可片面的追求高强度与高刚度。国外对高等级公路半刚性基层沥青路面裂缝问题也研究比较多（各国采用的半刚性路面示例如表1），其成因认为主要是由无机结合类材料收缩产生的，其裂缝无法避免。M.F.maggs等人认为减少横向裂缝的方法，应从限制基层的强度与刚度入手，不可片面追求高强度、高刚度，并严格控制施工加水量。阻止

33、裂缝反射所需要的沥青面层的最小厚度。对高等级公路而言，大多数国家认为以15cm-20cm为宜。在基层之上加碎石隔离层，采用浸渍沥青的土工织物插入层等方法来防治反射裂缝，均有一定效果。国家沥青面层厚度（cm）半刚性基层厚度（cm）底基层厚度（cm）日本20-30水泥碎石，30-40荷兰20-26水泥碎石，40-15德国30贫混凝土，15另有防冻层英国9.5-16.9贫混凝土，35-19级配砂砾，15瑞典12.5水泥沙砾，30南非17.5贫混凝土西班牙8水泥粒料，20当前规定西班牙13-21水泥粒料，20级配砂砾瑞士18水泥沙砾，20高速公路路面裂缝问题在我国东北地区表现特别突出，据有关资料的调查

34、，东北地区高等级公路路面开裂有以下规律： 半刚性基层的沥青路面竣工后第一个冬季即产生横向裂缝，裂缝率为2555m/1000m2，开裂间距为3040m，以后路面开裂逐年增加，增加数量与路面结构、基层成型好坏有关，基层成型好的路面裂缝增加少且都是一些细小的裂缝，而基层成型不好的路面裂缝增加的较多。 裂缝最宽出现在每年的2月初，最宽可达20mm，到4、5月份裂缝可缩小45mm；在冬季宽度4mm以上的裂缝占65%左右，贯通的横向裂缝宽度几乎都在4mm以上，这些裂缝的宽度以后很少发生变化，而一些宽度在24mm的裂缝其宽度在增加； 裂缝绝大部分从沥青面层开始贯穿整个基层，底基层有的开裂，有的未开裂，裂缝大

35、部分是竖直的，也有竖向倾斜的，裂缝有上宽下窄的，也有上窄下宽的； 路面上长23米的细小裂缝，基层也已开裂，但末端基层未开裂，还有一些细小裂缝，沥青面层只竖向开裂一半，而基层也已开裂。总之半刚性基层沥青路面裂缝问题是半刚性基层典型病害，其主要成因是由于半刚性材料的干、温缩变形引起的。可以通过多种方法来减轻这种路面反射裂缝的病害，如优化半刚性基层材料的组成设计、严格施工等等。2 半刚性基层的干温缩变形的成因2.1. 半刚性基层的干燥收缩机理干燥收缩系指半刚性基层材料因内部含水量变化（水分损失）而引起的体积收缩现象，其基本原因是由于水分的蒸发而产生的“毛细管作用”、“吸附水及分子间作用力”、矿物晶体

36、或胶凝体的“层间水作用”以及“碳化脱水作用”而引起的整体微观体积的变化。半刚性基层材料毛细管中水的弯液面存在着内外压力差（即毛细管张力），其大小与毛细管半径成反比，当水分蒸发时，毛细管水面下降，弯液面曲率半径变小，致使毛细管张力增大，从而产生收缩。毛细管水蒸发完毕后，半刚性基层材料中吸附水开始蒸发，使颗粒表面水膜变薄，其间距变小，分子力增大，导致其宏观体积进一步收缩。这一阶段的收缩量要比毛细管作用的影响大得多。当吸附水膜减薄到一定程度后，收缩量逐渐减小，直到终止收缩。半刚性基层材料中的一些层状结构物质（如粘土矿物、C-S-H、C-A-H等）层间夹有大量层间水及水化离子，随着层间水的蒸发，晶格间

37、距减小，也会引起整体材料的收缩。碳化收缩，是指Ca(OH)2与CO2反应生成CaCO3过程中析出水分而导致体积收缩。2.2温度收缩机理半刚性材料是由固相（组成其空间骨架结构的原材料）、液相（存在于固相层面与空隙中的水和水溶液）、气相（存在于空隙中的空气）组成。所以，半刚性基层材料的外观胀缩性是其基本体的固、液、气相的不同温度收缩性的综合效应。一般气相大部分与大气贯通，在综合效应中影响较小，可以忽略。因此半刚性基层材料的胀缩性可主要从固相胀缩、液相胀缩以及两者的综合作用三方面进行研究。就组成固相的矿物而言，原材料各矿物一般有较小的收缩性，其中粘土矿物的收缩性较大，粉煤灰的收缩性最小；而胶结物（反

38、应生成物）则具有较大的温度收缩性。存在于半刚性基层材料内部大空隙、毛细孔、凝胶孔中的水，通过“扩张作用”、“表面张力作用”和“冰冻作用”对其热胀冷缩性产生极大的影响。水本身的胀缩性比固相颗粒大得多。在一定的温度范围内，温度上升，水膨胀扩张压力使颗粒间距增大；温度下降，扩张压力消失，使颗粒靠近。当毛细水存在时，温度下降，水的表面张力增大，致使颗粒靠近而产生收缩。其次，由于颗粒靠近及水的收缩使毛细管半径变小，毛细管压力增大，加剧了材料收缩性。应当指出的是，当温度低于冰点时，空隙中的水冻结后体积膨胀，使半刚性基层材料膨胀。从以上分析可以认为，（1）固相部分的收缩系数取决于各固相成分及其含量配比；（2

39、）随着化学反应，新生物结晶硬化，半刚性基层材料的收缩系数不断增大；（3）水对半刚性基层材料的胀缩性影响极大，当温度高于冰点时，水的存在会使材料的收缩系数显著增大；（4）半刚性基层材料强度的增长，又会一定程度上制约水的作用。3 减少干温缩性变形的技术措施3.1级配优化工作半刚性基层材料级配对基层的抗裂性能有较大影响，级配悬浮型混合料由于混合料中细集料较多，基体（小于5mm以下的颗粒含量）含量偏多，粗集料浮于细集料组成的基体中，混合料将会产生较大的收缩变形。近年来江西水泥稳定碎石基层为了防止其收缩裂缝的病害，级配设计上基本上是在规范的范围之内，适当靠近规范的下限，混合料抵抗干温缩变形能力有所提高。

40、不同地域的材料差别较大，应根据材料情况，在规范范围之内进行混合料配合比优化设计，从强度、变形性能等方面选定最佳的级配。乐温高速公路工程根据江西交通集团材料情况进行详细的配合比设计优化及力学强度性能、变形性能的试验，寻求最佳配合比。3.2严格的施工保证措施施工中首先应保证原材料质量稳定，优质的原材料是水泥稳定碎石基层质量最为重要的保证，必须杜绝不合格原材料进厂。严格的含水量控制也是水泥稳定碎石减小水泥碎石基层收缩变形的重要技术保证措施，为了减少材料的干温缩变形，原则上要求混合料的碾压含水量应略低于最佳含水量的情况下压实，可以减少混合料的干温缩变形。因此，混合料的含水量控制相当重要。实际施工中，施

41、工单位在水泥碎石基层施工以前往往会提前数周，甚至数月将各种粒径的集料大量的堆放在露天场地备用，对于控制含水量的理想情况是：用于拌制混合料的各种粗、细集料都处于较为干燥状态。但在实际过程中，如果遇到雨天，料堆淋雨后，就会造成集料含水量分布相当不均匀，集料越细，这种情况越明显。解决这种问题的最好办法是依靠拌和楼的控制人员在拌料过程中了解随时抽查细集料和新拌制好的混合料的含水量，并据此来调节拌和时的加水量。在混合料的运料过程中，混合料的水分会随着汽车的颠簸流到车厢底部；二是天气炎热时，水分也会由混合料表面大量蒸发，施工时，气温高低不同，混合料中水分蒸发情况差异很大。水泥稳定碎石的压实是影响基层质量的

42、关键工序之一，水泥稳定碎石材料混合料压实效果的好坏取决于两个方面：混合料含水量的控制、压实机械的选择、压实工艺。由于大多数施工采用拌和厂集中拌料，混合料中含水量的控制较以前有很大的改善，压实效果更多的取决于压实作业本身。目前水泥稳定碎石基层施工中，常用的是振动压路机、光面钢轮压路机、轮胎压路机。静力光面钢轮压路机碾压路面材料时，在滚轮的作用下产生的压实力主要集中在表层，由于碾压轮与基层材料接触面积大，单位压力较小，压实厚度较小且上层密实度大于下层。静力压路机的主动轮和被动轮对被压实材料的作用是不同的，在压路机的被动轮前常会形成波纹，从而影响路面的平整度，而主动轮对被压材料层的表层作用是不同的，

43、它对表层的的推挤作用较为明显，因此，在水泥碎石基层施工中，轻型和中型光面钢轮压路机可以用作预压、稳压，重型光面钢轮压路机则不宜用来碾压水泥碎石基层。振动压路机的压实原理与静力压路机的原理有所不同且压实功能较高，振动压路机一般都设有调频和调幅装置，可根据需要调成不振、弱振、强振。因而它兼有重量轻、体积小、速度快、效率高、操纵灵活等优点，是目前水泥稳定碎石基层施工中最常用的压实机械。与其它压路机相同，影响振动压路机的压实效果主要因素首先是自身的静质量和线压力，在其他参数不变的情况下，施加于被压实材料的动态压力与静质量成正比。振动压路机的振幅和振动频率对压实效果也有很大影响。在频率不变的情况下，增大

44、振幅可明显增加压实功。对于振动频率，有资料表明：频率为35-40Hz时最好，振动频率过高反而会影响压实效果，其原因是振动轮在过大的振动强度作用下脱离了地面，使表层受到严重的不规则冲击和过度碾压。振动压路机适合水泥碎石混合料的碾压成型，但在实际使用时，应注意选择适宜的振动频率、振幅。一般来讲，当摊铺厚度较厚时应选择高频率大振幅，达到一定压实遍数后应及时调整，采用高频率小振幅，当压实轮出现跳动现象时应停止压实。轮胎压路机是利用充气轮胎及其悬挂装置的可变性，使轮胎与水泥碎石基层间保持一定接触面。由于它具有可以借助附加荷载增减、调节自身重量，与被压实材料层的接触面大且有效压实深度大，更重要的是轮胎压路

45、机对被压材料有一定的揉搓作用，不易将骨料压碎，这种性质特别有利与压实粒料类材料。4 水泥碎石基层混合料抗裂性能检验及评价水泥碎石基层混合料在干、温缩作用下，如果产生的收缩应变超过了材料自身所能承受的最大拉应变，基层便产生裂缝。在对混合料进行抗裂性能评价中，首先由干、温缩试验得到水泥稳定碎石基层混合料的干、温缩系数，再结合抗弯拉强度和抗弯拉回弹模量试验得到基层混合料的极限弯拉应变，形成耐湿性及耐温性系数，以此指标进行混合料抗裂性能的评价与分析。4.1计算极限弯拉应变通过对混合料进行弯拉强度及弯拉模量实验，得出混合料的抗弯拉强度及弯拉回弹模量，计算极限弯拉应变大小表征了混合料抗裂性能的高低，公式如

46、下：max=R/ERmax-计算极限弯拉应变（）；R-极限弯拉强度（Pa）ER-抗弯拉回弹模量（MPa）4.2耐湿性系数和耐温性系数混合料耐湿性系数表征了材料能承受多大含水量变化不开裂，耐温性系数表征了材料能承受多大温度变化不开裂，显然对于二者值越大，抗裂性越强。混合料耐湿性系数和耐温性系数的得出由计算极限弯拉应变，结合干、温缩系数，按下式计算：W= max/adT = max/atW- 耐湿性系数,%T - 耐温性系数,max-计算极限弯拉应变,即极限抗弯拉强度和抗弯拉回弹模量的比值；ad-平均干缩系数，由混合料干缩试验得出， /%at-平均温缩系数，由混合料温缩试验得出， /%4.3抗干缩耐用性指数，抗温缩耐用性指数在环境最不利得壮况下，含水量、温度的最大变化范围与其自身固有的耐湿性系数、耐温性系数的比值称为抗干缩耐用性指数、温缩耐用性指数。Sd=Wf/WSt=Tf/T Sd, St-抗干缩耐用性指数，抗温缩耐用性指数Wf, Tf-分别为当地最不利情况下，含水量变化最大范围，温度变化最大范围。显然，混合料的抗裂设计要保证设计的混合料，在最不利的情况下含水量和温度变化最大范围小于混