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1、骨架密实型二灰碎石基层修筑技术研究摘要：采用无侧限抗压强度实验、干缩温缩实验、水稳定性实验以及抗冲涮实验，系统地研究了骨架密实型二灰稳定碎石的路用性能。骨架密实型二灰稳定碎石具有优良的力学性质，干温缩性能，水稳定性以及抗冲刷性。通过试验路三年的验证，也说明了骨架密实型二灰稳定碎石比现行规范规定的级配具有良好的路用性。关键词：骨架密实型；二灰碎石基层；修筑；路用性能一、问题的提出随着国民经济的高速发展,作为经济发展的基础建设项目,高等级公路的建设也有了飞速的发展,特别是近几年取得了可喜的成绩。截止1999年底,
2、我国高速公路通车总里程达到1万公里,而这些公路均为半刚性基层路面。与此同时,也有一些公路在运行的早期由于路面的设计、施工等不尽合理,造成了路面的早期破损。路面的早期破损虽然与面层类型、荷载大小、雨水等有关,但它与路面的主要承重层基层也有很大关系。据调查,相当部分的路面破坏均缘于基层,因此要提高高等级公路的路面修筑质量,首先要解决好基层的问题。在我国常用的半刚性基层主要有:水泥稳定粒料类、石灰稳定粒料类和石灰粉煤灰稳定粒料类。这些基层具有强度高、耐久性好、造价低等许多优点,因而它的出现受到工程界的普遍欢迎。二灰
3、碎石基层由于其具有较高的后期强度、板体性能,比其它混合料具有更好的抗裂性能和抗冻性能,在高等级公路的修筑中得到了越来越普遍的使用。尽管如此,也并非所有采用二灰碎石基层修筑的路面都获得了预期的效果。采用现行施工规范的二灰碎石结构层所暴露出来的粒料偏细、收缩性大、反射裂缝严重等问题也日益突出。究其原因主要为二灰碎石混合料的配合比不当,碎石骨料级配不合理。现行《公路路面基层施工技术规范》中对二灰集料类混合料应用于高等级公路的唯一指标是:混合料7天、浸水抗压强度不应小于0.5MPa。就其作为基层的受力特性来说是必要的
4、,而且是必须的,但设计时仅仅只考虑强度要求,有时甚至是单纯的追求强度,而忽视诸如抗温缩及干缩性能方面的要求,在温度条件变化、干燥失水以及行车荷载等外部因素的单独或综合作用下,势必造成混合料的温缩、干缩裂缝和混合料的松散,从而破坏了二灰碎石的板体性能,大大降低了其承重能力。有时裂缝反射到路面面层,形成反射裂缝,加剧了路面破坏。因此二灰碎石混合料的设计应在满足行车荷载对其强度要求的前提下,尽量减少其缩裂,达到充分发挥二灰碎石板体性能的目的,而二灰碎石混合料的强度、温缩、干缩以及抗冲刷性能与混合料的配合比、骨料的级
5、配组成、气候变化,施工条件等均有直接关系,其中混合料的配合比是其最主要的内在因素。随着重型振动压路机在道路施工中的应用,哈尔滨建筑工业大学王哲人教授提出了二灰碎石混合料的紧密骨架结构模型。他认为以前的二灰碎石结构模型概括为“松排骨架,紧密填充”,而当时基层施工都是采用静态碾压,在室内一律采用击实或加压成型。因而在二灰碎石中集料的用量,在一实方混合料中最多为一松方,压实后的混合料,集料刚刚靠扰而不密实,剩余空隙才有可能全为结合料所填充,使结合料的胶结和骨架作用共同发挥,然而这种二灰碎石在实践中的使用并未取得令人
6、满意的效果,它虽然解决了半刚性基层稳定性的问题,但其往往伴随着压密性差、早期强度低、耐疲劳性能差。实际使用中,尤其在北方,容易造成路面基层低温缩裂、路面面层反射裂缝,进而使路面破坏。由于目前在基层施工过程中普遍采用重型振动压路机,因而二灰碎石的组成符合紧密嵌挤骨架密实结构,突破松排骨架中集料的用量极限,减少收缩系数以提高混合料的耐裂性,再以具有振动状态下最大干密度的结合料来填充集料间的空隙,以最少量的填隙获得最大的填隙率,得到混合料的最大密实度,从而达到混合料最好的力学性能,提高半刚性基层各方面的性能指标。以
7、上列出的各种组成结构观点代表了二灰碎石从出现到逐渐走向成熟生产工艺的发展过程,也说明了在使用过程中,人们对二灰碎石的组成结构和性能的认识在不断地深入。并且随着路面结构要求的提高和生产工艺的改进,二灰碎石的路面结构使用性能也得到了改善。最初只是用于轻交通量的石灰粉煤灰混合料,接着是在二灰中加入一些粗颗粒的集料形成悬浮的二灰碎石,然后随着使用要求的提高,对集料进一步提出要求,有一定级配的颗粒粒径较小的集料取代了原先单粒径粗颗粒集料,形成骨架型的二灰碎石。目前由于大吨位振动压路机的使用,使得集料颗粒在二灰碎石混合料
8、中从以前的松散排列向紧密骨架结构过渡。二、骨架密实结构骨架密实结构应用广泛，骨架密实结构最合理，其密实性、强度和稳定性都较好，是一种较理想的结构类型。通俗的来说，骨架密实结构就是石子紧密堆积，而沙刚好填满石子空隙的状态。例如：沥青混合料按照其矿料级配组成特点，可形成“密实--悬浮”结构、“针架--空隙”和“密实—骨架”结构，分别具有不同强度特征和稳定性。其中悬浮密实型是按照最佳级配原理设计的，密度和
