水泥稳定碎石变形性能及其影响因素研究

沐爱铭

摘 要：随着社会的发展和基础设施的完善，人们对道路的性能要求也越来越高。水泥稳定碎石作为一种新型的基层材料，不仅具有较高的强度和刚度，还具有较好的稳定性、整体性和抗冻性等，受到广泛的应用。同时，水泥稳定碎石变形性能也产生了很多不利影响，还需要不断地完善和改进，本文将对水泥稳定碎石的变形性能及影响因素进行讨论。

关键词：水泥稳定碎石；干缩变形；温缩变形

1 水泥稳定碎石

1.1 水泥稳定碎石的应用

水泥稳定碎石是一种新型的道路路面结构，利用水泥的水硬性与级配碎石结合，通过压实、固化等一系列机械操作及化学变化使其结成板体，是一种半刚性结构，具有较高的强度和刚度，同时还具良好的水稳性、整体性和抗冻性。水泥稳定碎石是一种理想的道路结构，因此主要应用于高级路面的基层及底基层，是路面结构的主要承重部分。水泥稳定碎石层简称“水稳层”，通过承受纵向的车辆荷载压力，并将压力传导、扩散至垫层或土基。水稳层需要足够的强度、刚度以及水稳定性，防止由于潮湿等自然因素导致的路面损坏。

1.2 水泥稳定碎石的作用

水泥稳定碎石是硬质路面和土质路基的过渡层，能够有效地与路面及路基相结合，形成一个整体；由于水稳层具有较高的强度和刚度，能够承载足够的负荷和压力，达到公路建设施工要求，因此能有效地减少建设成本；水稳层具有一定的韧性，能将压力扩散至路基，增加承压压力；由于水稳层的水稳性及抗冻性，能有效减少恶劣环境的负面影响，保持路面稳定。

2 水泥稳定碎石变形性能的影响因素

2.1 水泥稳定碎石的温缩变形

水泥稳定碎石基层在温度骤然下降或回升时，易发生温缩变形。为了具体研究这一特性，可设计实验研究，首先选取标准极配的水泥稳定碎石，通过液式压力机将其压缩成形，放置标准养护室进行保温养生。7d后取出将其进行干缩实验，对风干状态下的水泥稳定碎石进行温度实验，并记录温缩系数和温缩应变，同理进行饱水状态的实验。实验显示，在骤然变温时，水泥稳定碎石基层材料的温缩系数和温缩应变会急剧变大。风干状态下，在-10～10℃之间，饱水状态下，在30～40℃之前和-20～-10℃之间，温缩变形系数和温缩应变较大。

2.2 水泥稳定碎石的干缩变形

水泥稳定碎石作为公路建设基层材料，会因内部发生的水化作用使水分减少，形成干缩，造成路面的反射裂缝。产生干缩裂缝一般有两个时段，首先在水泥稳定碎石压实成形至养护时期，这一时期由于水泥稳定碎石材料自身的水分蒸发，易发生干缩变形；其次在养护时期至沥青封层过程中也容易从饱水状态转变到干燥状态，产生基层的裂缝。

2.3 含泥量及材料级配

材料级配是保证工程施工质量首先要考虑的问题，水泥稳定碎石集料及配合要符合相关规定。水泥稳定碎石的干缩性主要与水泥的含量有关，随着含泥量的增加，水泥稳定碎石的干缩率也增大。实验显示，含泥量为6%的水泥稳定碎石比含泥量4%和5%的水泥稳定碎石干缩率大了许多，因此在满足密度、强大等指标的前提下，应考虑尽量减少水泥的含量。

2.4 外加剂和混合辅料

水泥稳定碎石中可以添加适量的外加剂，有效控制其收缩变形。如在水泥稳定碎石中添加纤维，能够减少基层材料刚性，提高抗裂能力。由于掺和纤维对水泥稳定碎石的路用性能影响因素较大，因此应慎重选择，保证水泥稳定碎石基层质量。通过添加膨胀剂、钢渣、煤灰、钢筋等材料也能对水泥稳定碎石的变形产生影响。

3 水泥稳定碎石变形性能不利影响的解决措施

3.1 添加膨胀剂，增加稳定性

膨胀剂是一种水泥混凝土中常用添加剂，目前使用较多的膨胀剂主要有CaO或MgO类和钙矾石类，由于钙矾石类膨胀剂性能稳定，使用更多。通过专家们的不断研究和改进，发现通过添加膨胀剂可以有效地补偿水泥稳定碎石的干缩变形，7%左右的剂量最佳，能够有效减小水泥稳定碎石在环境湿度变化时产生的变形，但是过量的膨胀剂也会削弱其效果，并降低水泥稳定碎石的强度，因此，在添加膨胀剂时应注意剂量。

3.2 掺和钢渣等材料，抑制收缩变形

钢渣具有潜在的水化活性，钢渣的颗粒可以在水泥稳定碎石混合料中作为填充料，增加水泥稳定碎石的密实性。水泥稳定碎石基层材料在压实成形后，会由于干燥和内部水化等原因造成水分的挥发减少，水泥稳定碎石的体积也因此收缩，在材料中加入钢渣对比发现，加入钢渣的水泥稳定碎石的变形明显减小，并随着掺量的增加，效果也越好。在钢渣的选择中也发现，细微的钢渣效果会更好，较粗的钢渣虽然也能对其产生一定影响，但不如细小的钢渣明显。

3.3 加强养护，控制变形

加强养护，及时进行保湿养生，也可以减少水分的发挥。由于水泥稳定碎石内部的水化作用是放热的，因此在浇注初期，内部温度较高，但是由于散热较快，影响较小。在正式投入运行后，外部环境气温的变化，如季节变化及昼夜温差变化，则会引起基层的变形，因此在养护初期，要充分考虑其温度收缩性能，加强养护。

3.4 基层横切缝预处理

在路面进行人为切缝，锯缝深度以板厚为止，控制在5～10cm，缝宽则以一个锯片厚度为宜，约为0.5cm，锯完之后用高压风机进行清缝，保持缝内清洁；切缝后及时用热沥青灌缝，灌缝后在切缝处平铺玻璃纤维格栅，缝在所铺玻璃纤维格栅的中线处，平铺砍断约2m。施工中要注意路面清洁，对局部坑洞、路面严重不平的路段进行整平；在摊铺玻璃纤维格栅时，先喷洒粘层油，再铺开玻璃纤维格栅，先将一段玻璃纤维格栅固定，另一端用人工或机械固定。

4 结束语

由于水泥稳定碎石会受一定条件和因素的影响，产生变形，因此还需要不断地探索和实践。通过在水泥稳定碎石中加入膨胀剂和钢渣等材料，能够增加水泥稳定碎石的稳定性，减小收缩变形的影响，在不影响路面承载能力的基础上，延长路面的使用寿命。

参考文献

[1]孙兆辉，许志鸿，陈兴伟，等.水泥稳定碎石基层材料干缩变形特性的试验研究[J].公路交通科技，2006，23（4）：27-32.

（作者单位：南通市交通建设工程有限公司）