多孔水泥排水基层组织与材料研究

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1、多孔水泥排水基层组织与材料研究第一章绪论1.1问题的提出近十多年来，我国公路一直保持着高速、持续、平稳的发展境况。至2008年底，我国高速公路通车里程己经达到6万多公里，位居世界第二。但是在良好发展的同时，公路仍然出现了较为严重的早期损坏问题，路面使用寿命远达不到设计的使用寿命。通常在通车两三年后路面就出现了较为严重的路面病害，不得不面临着大修，结果是不仅影响了公路的正常运营，而且浪费了大量的人力与财力。很大部分路面出现早期损坏通常是由于结构处于水饱和状态下承受重载车辆所引起的，尤其是在多雨季节地区，所以解决水损害也一直是路面工研究的重点。长期以来

2、，我们沥青路面采用的大多是密实结构的面层和半刚性基层。据统计国内高速公路中有85%以上为半刚性基层。这种路面结构推动了我国公路的快速发展，但不容忽视的是水一旦进入路面结构内部，由于半刚性基层致密性，进入结构内部的水并不能及时排除，这对路面破坏是致命的。水透过沥青面层滞留在半刚性基层顶面，在大量快速行车作用下，自由水产生很大的压力并冲刷基层混合料表面的细料，形成各种形状的裂缝并可能使路面产生网裂或变形，形成恶性循环最终导致路面损坏。因为混合料设计、施工离析，中央分隔带渗水，裂缝，路面病害等诸多原因，在路面使用期间雨水不可避免地渗入面层到达基层顶面。水

3、泥混凝土面层由于接缝的存在，雨水也容易进入路面内部造成损害，在水泥混凝土面层也都应该铺设排水基层，避免路面出现卿泥、冲刷等破坏。《公路排水设计规范》也要求在特定的条件下重视内部排水的问题，也都是考虑到这个因素。因此，有效防治或减轻路面水损坏应从路面内部排水入手，即设置路面结构内部排水系统。排水基层是路面结构内部排水系统的重要组成部分，它可以很好的改善路面使用性能，多孔隙水泥稳定碎石排水基层正是基于这一考虑提出的。而未经处治的碎石施工过程中会出现如强度不够、不易压实、容易离析、发生变形等许多问题，在高等级公路建设中通常不考虑使用。多孔水泥稳定碎石排水

4、基层(CementTreatedPermeableBase，以下简称CTPB)材料，是一定级配的较少细料的集料与水泥结合在一起，经适当的压实功压实后，形成一种具有稳定结构的多孔水泥碎石混合料。铺筑水泥稳定碎石排水基层与排水系统目的是形成结构内部综合的排水体系，迅速排除积滞在路面结构内的自由水，解决路面的水损害问题，提高路面的服务质量，延长路面的使用寿命。而且这种路面结构层力学行为接近于半刚性基层，它具有较高的强度和承载能力，板体性好，取材方便、经济等优点，可以较好地适应高等级公路重交通、重载对道路的要求。1.2国内外研究现状1.2.1国外研究现状关

5、于水对路面的损害，很早就引起了人们的注意，并进行了相关的研究。1973年，美国联邦公路局制订了路面结构内部排水系统设计指南，促使在公路建设中采用路面内部排水系统。到1986年，又进一步在AASHTO设计指南中，把路面结构排水作为一项设计因素考虑在内，现在在美国己成为一项普遍的技术措施。联邦公路局调查了曾使用排水基层的13个州[3]，大多数州使用的排水基层级配只是在传统密级配碎石剔除一部分细料或添加胶结料进行处治。美国明尼苏达州运输部进行的现场试验表明，排水基层的排水量占降雨量的25%~40%，并且排水性基层通常在降雨结束后两小时内排走95%以上的渗

6、入水。美国Forsyth等人在加里福尼亚州试验路段上得到了结论:有效的排水不仅能延长路面寿命，而且还可取得明显的经济效益;排水系统对路面寿命有很大影响。国外的一些对比分析和试验路段观察结果表明，设排水基层的路面，其使用寿命要比未设的提高30%(沥青混凝土路面)和50%(水泥混凝土路面)左右。在美国，由于路面结构层比较厚，对基层力学强度的要求相对也低些，较多的排水层都没有经过稳定处理，而是有一定级配的集料组成。德国也较早的研究过排水基层，在设计上表现有:在混凝土板下面采用10cm厚的沥青材料或水泥处治的基层或贫混凝土，底基层是75cm厚的粒料层，从一

7、侧向另一侧是2.5%倾斜。在日本，路面内部排水较早的引起了重视，从1980年开始先后铺筑了许多试验路，19%年出版了《排水性路面技术指南》，针对排水性路面的适用范围、结构设计、材料组成、生产、施工、质量控制以及使用过程中注意的事项都有详尽的叙述，为排水性路面的实践发展积累了丰富的经验。法国也是较早研究路面内部排水的国家，在设置路面内部排水系统方面做了大量的研究，在1974年和1976年分别修建了多孔贫水泥混凝土路面试验路。第二章排水基层及排水系统的结构组合设计路面设计主要包括材料的组成、结构的组合、厚度的计算等。关于多孔水泥碎石的材料组成将在第三章

8、中详细论述，本章将研究排水基层及排水系统的结构组合设计、水力计算进行排水厚度确定和排水设施的布置等问题。排水基层及排水系统