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摘要：通過對城市道路中水泥穩(wěn)定碎石層的施工工藝的研究和分析，提出了適合于江蘇地區(qū)的材料組成及性能，從而提高了水泥穩(wěn)定碎石層的強度值，使其具有良好的整體性和耐久性，可逐步取代城市道路中應(yīng)用較多的石灰土基層。

關(guān)鍵詞：道路；水泥穩(wěn)定碎石；工藝流程；組成；性能；效益

隨著城市交通的不斷發(fā)展，對道路的質(zhì)量要求越來越高，因此道路結(jié)構(gòu)基層的材料成為影響道路質(zhì)量和使用壽命的主要因素。在部分城市道路結(jié)構(gòu)中基層應(yīng)用較多的是石灰土，當(dāng)?shù)缆访鎸映霈F(xiàn)裂縫或其抗?jié)B性較差時，水就會滲入基層和路基，會發(fā)生軟化，唧泥等情況，導(dǎo)致基層強度降低，路面破壞加速。水泥穩(wěn)定碎石層相對于石灰土是一種良好的基層材料，因為水泥穩(wěn)定碎石具有強度高、穩(wěn)定性好、耐久性好的特點，因此可廣泛應(yīng)用于各級道路、特別是高等級道路的基層或底基層。

1 水泥穩(wěn)定碎石基礎(chǔ)原理及工藝流程

水泥穩(wěn)定碎石層是將水泥、級配碎石、石屑和水按一定比例混和攪拌，攤鋪碾壓后形成的一種半剛性結(jié)構(gòu)層。當(dāng)水泥與級配碎石拌合后，水泥礦物與集料上的水分發(fā)生水化反應(yīng)，其主要的水化產(chǎn)物是水化的硅酸鈣、鋁酸鈣和氫氧化鈣。前兩種是主要的膠結(jié)成分，而氫氧化鈣則從溶液里分離出來參與各種反應(yīng)；各種水物產(chǎn)生后有的自身繼續(xù)進行反應(yīng)，主要有離子交換及團粒化作用、硬凝反應(yīng)及碳酸化作用。級配好的集料經(jīng)壓實后，本身就有較高的強度和穩(wěn)定性，添加了適當(dāng)水泥后更能增加其強度和穩(wěn)定性，使水泥穩(wěn)定粒料滿足高等級道路對基層的強度和穩(wěn)定性要求。

水泥穩(wěn)定碎石工藝流程：

原材料進場檢驗→混合料試配→混合料集中廠拌→自卸車運料→攤鋪機攤鋪→輕壓→平地機整平、整型→重型壓路機碾壓成型→養(yǎng)生→取樣檢測

2 水泥穩(wěn)定碎石層的組成及性能

2.1 水泥穩(wěn)定碎石層原材料的選擇

2.1.1 水泥

普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥和火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥都可用于水泥穩(wěn)定碎石，但應(yīng)選用終凝時間較長（宜在6h以上）的水泥，最好采用標(biāo)號低的水泥（如32.5MPa）。

2.1.2 碎石

碎石的級配采用《公路工程集料試驗規(guī)程》（JTJ058—2000）路面基層及底基層用集料規(guī)格，一種碎石很難滿足要求，需采用幾種碎石進行級配調(diào)整。級配碎石可用10～20mm、16～31.5mm碎石、石屑組成，其中16～31·5mm中的30mm以上的粒徑極少，石屑中又含有一定石粉，通過多次篩分選用其比例組成為20%、40%、34%，篩分結(jié)果見表1。

另外經(jīng)檢測碎石的壓碎值為13%，通過0.075mm篩孔的顆粒含量小于7%，這樣可減少水泥穩(wěn)定粒料的收縮并能提高其抗沖刷能力。

2.1.3 水

拌合水泥穩(wěn)定碎石的水采用自來水即可。

2.2 水泥穩(wěn)定碎石層混和料的組成設(shè)計

由于穩(wěn)定級配碎石已滿足上述試驗規(guī)程要求，所以混和料組成設(shè)計僅需確定必須的水泥劑量和混合料的最佳含水量。選一個水泥用量（占級配碎石的質(zhì)量百分比），假定一個最大干密度（水泥和碎石的質(zhì)量和）按照下表中各用水量（占水泥和級配碎石的質(zhì)量百分比）進行擊實，結(jié)果見表2

從表2可見在其他材料用量不變時，當(dāng)用水量低于5%時隨著用水量的增加，干密度不斷增大，當(dāng)用水量高于5%后，干密度停止增長，當(dāng)用水量>7%時拌和物溶液開始流出，導(dǎo)致?lián)酎c的干密度降低，故按上述方確定水泥穩(wěn)定碎石的用水量為W=5.1%

通過對其他水泥用量的擊點試驗，用水量在5%左右。

按5%的用水量選定占級配碎石用量的4%、5%、6%、8%四組不同水泥劑量進行試驗，分別成型7d做無側(cè)限抗壓強度試件，放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護室按規(guī)定齡期試驗。

2.2.1 無側(cè)限抗壓強度試驗結(jié)果如表3：

從表3可見，7d齡期抗壓強度隨水泥劑量增加而增加，若僅從抗壓強度方面考慮，水泥劑量4%強度低于高等級公路要求，而8%的強度明顯偏高。

2.2.2 抗壓回彈模量試驗

試驗表明，水泥劑量在4%～6%范圍內(nèi)時試件的回彈模量隨水泥含量的增加而線性增長，而8%的水泥劑量增加值則明顯高于這一關(guān)系。

2.2.3 干縮試驗

從試驗中可知：4%水泥劑量試件的干縮應(yīng)變量大，干縮系數(shù)也較高，6%水泥劑量的試件有最小的干縮應(yīng)變和干縮系數(shù)；8%的水泥劑量的干縮系數(shù)最高。

綜合現(xiàn)行規(guī)范和試驗結(jié)果，可以認為8%的水泥劑量在試驗中僅作為對比劑量，不宜使用，因為過高的強度和剛度與瀝青面層的強度相差過大，是對面層結(jié)構(gòu)不利的，且高的水泥劑量對應(yīng)較大的收縮和較多裂縫，故強度穩(wěn)定性滿足要求的情況下，建議水泥劑量為5%～5.5%

3 經(jīng)濟、社會效益分析

3.1 采用新結(jié)構(gòu)與原結(jié)構(gòu)的價格比較

（1）原建道路結(jié)構(gòu)以機動車道設(shè)計為例。

1 5cm厚中粒式瀝青砼

2 6cm厚黑色碎石

3 2.5kg/cm2瀝青穩(wěn)定碎石

4 12cm厚碎石承重層

5 35cm厚2∶8灰土基層

價格計算：取道路面積參數(shù)10000m2，采用現(xiàn)價計算，單位經(jīng)濟指標(biāo)76.51元/m2，總造價765107元。

（2）采用15cm碎石穩(wěn)定層設(shè)計結(jié)構(gòu)：

1 5cm厚中粒式瀝青砼

2 6cm厚黑色碎石

3 15cm厚水泥穩(wěn)定碎石層，水泥含量6%

4 25cm厚2∶8灰土基層

價格計算：取道路面積參數(shù)10000m2，采用現(xiàn)價計算，單位經(jīng)濟指標(biāo)79.27元/m2，總造價792668元。

（3）兩種類型設(shè)計結(jié)構(gòu)單位經(jīng)濟指標(biāo)價格比較

按上述結(jié)果推斷：新型道路結(jié)構(gòu)（采用15cm厚水泥穩(wěn)定碎石層）與原道路結(jié)構(gòu)價格比較，新式道路結(jié)構(gòu)單位經(jīng)濟指標(biāo)每平方米造價提高3.6%。

兩種類型結(jié)構(gòu)價格比較計算基數(shù)，均采用同種基期基價計算，即計費水平一致。

（4）15cm厚水泥穩(wěn)定碎石層（水泥含量6%）單位經(jīng)濟指標(biāo)20·17元/m2是目前投標(biāo)工程參照的價格依據(jù)之一。

3.2 經(jīng)濟效益分析

根據(jù)3.1價格比較，新型道路結(jié)構(gòu)單位經(jīng)濟指標(biāo)每平方米造價提高3.6%。

3.3 社會效益分析

（1）該水泥穩(wěn)定碎石實施后，與2∶8灰土基層比較，提高了道路基層的施工質(zhì)量和耐久性，減少養(yǎng)護費用。

（2）水泥穩(wěn)定碎石采用集中拌合，避免施工現(xiàn)場灰土拌合，減少粉塵的污染，同時減少施工現(xiàn)場拌合灰土占用面積，適合于交通量大，道路改建工期要求快的工程。

（3）用水泥穩(wěn)定碎石取代2∶8灰土做道路基層，避免石灰的燒制過程中對環(huán)境的污染。

4 結(jié)語

水泥穩(wěn)定碎石層由于該結(jié)構(gòu)原材料來源豐富，價格較低，施工易操作、易于控制質(zhì)量和加快施工速度、環(huán)保、經(jīng)濟等優(yōu)點，將有逐步取代灰土基層的趨勢，它特別適用于城市道路和城市管道開挖施工后道路恢復(fù)時的基層。同時與2∶8灰土基層相比，施工中減少了粉塵污染，節(jié)約土地資源，使用期間又可減少養(yǎng)護費用，社會效益和經(jīng)濟效益顯著，易于在城市道路中大力推廣。