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摘要：对透水性水泥稳定碎石材料，通过室内试验，研究分析了其在抗压回弹模量、劈裂强度、干缩特性及抗水冲刷方面的性能规律。对比普通水泥稳定碎石材料，给出了排水基层路面结构设计时透水性水泥稳定碎石的参数取值范围。
关键词：粉煤灰；碎石土；基层；施工
中图分类号：TQ172文献标识码： A
引言
透水性水泥稳定碎石基层能够迅速排除进入路面结构内部的水分，阻止地下水的毛细作用，防止沥青混凝土层材料的剥离损坏，并且其材料级配以粗集料为主，靠嵌挤作用形成强度，能够改善基层的收缩特性，减少沥青混凝土路面反射裂缝。有关分析和使用经验表明：设置透水基层的路面，其使用寿命要比未设置的提高30％（沥青混凝土路面）和50％（水泥混凝土路面）左右。
作为路面结构功能基层，关于透水性水泥稳定碎石材料在“结构支撑、路面抗裂、本身抗水”方面的性能研究，对于深入了解材料性质，指导材料设计与实际应用，具有重要的参考作用。
一、水泥稳定碎石底基层
1、水泥稳定碎石底基层概述
当公路路基铺设完成后，需要铺筑路面。由于路基受外界因素（如雨水等）影响，容易产生较大变形。因此必须有能够保护并稳定路基的结构，即路基稳定层。路基稳定层中，若采用水泥稳定级配碎砾石作为稳定层，那么直接接触路床的部分，即称为水泥稳定碎石底基层。
2、水泥稳定碎石底基层原理
水泥稳定碎石成活后遇水表面不泥泞，坚实可靠，是目前高级路面的理想基层材料之一。它以优良级配的碎石作骨料，用适当的胶凝材料和灰浆体积填充骨料的空隙，以嵌挤原理摊铺并压实，因此压实度就接近于密实度，水泥稳定碎石层的强度主要依靠碎石间的嵌挤锁结。它的初期强度高，并且强度随龄期的增加很快结成板体，因此具有较高的强度和良好的抗渗度和抗冻性。
二、试验级配
根据试验研究需要，本文优化选取了最大公称粒径分别为31mm和26.5mm，且符合强度与透水要求的两组透水性水泥稳定碎石级配。两组级配各筛孔通过率的数据如表1所示。
表1 透水性水泥稳定碎石级配数据
两组透水性水泥稳定碎石材料中，水泥采用p.042.5普通硅酸盐水泥，水泥用量为8.5％，水灰比0.35（掺加减水剂，控制水泥净浆流动度200m），振动成型（配重5kg）。相关强度与透水试验数据见表2。
表2透水性水稳碎石基本性能数据
由表2可以看出，本文所采用的材料级配在抗压强度与空隙率方面满足排水半刚性基层的力学强度及透水性要求。
三、力学性能
透水性水泥稳定碎石材料作为基层材料，应用于路面结构设计时，其回弹模量与劈裂强度是重要的参数指标。
1、回弹模量
抗压回弹模量试验时，采用15cm×15cm圆柱体试件（6个），成型后于（20±2）℃环境中养生，到规定龄期时，根据《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTGE51－2009）进行试验。数据见表3。
表3透水性水泥稳定碎石抗压回弹模量数据
由表3可知：28d龄期时，两种级配抗压模量均值差别不大，分别为2550MPa和2680MPa，差异幅度约为5.1％；90d龄期时，两种级配抗压模量均值差距有所增加，分别为2620 MPa和2955 MPa，差异幅度达到12.8％；不同级配不同龄期抗压回弹模量试验数据的变异系数较小，均约为10％。对比普通水泥稳定碎石半刚性材料（通常取20℃抗压回弹模量为1300-170 MPa），透水性水泥稳定碎石材料的模量值比较大。分析认为：这种差异主要与透水性水泥稳定碎石的结构类型和材料组成相关，其级配中细集料用量少、粗集料比例高，相互嵌挤形成骨架结构，由于石料自身的模量值很高，且较高水泥用量增加了水泥浆与集料的黏结强度，这些因素共同促进了透水性水泥稳定碎石模量的提高；同时，由于透水性水泥稳定碎石的级配更趋于单一，材料内部变异性减少，试验数据离散性减小，变异系数不大。
2、劈裂强度
劈裂强度试验根据《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTGE51-2009）进行。试验过程中，将外掺纤维（掺量0.5％）作为对比。数据见表4。由表4数据可知，劈裂强度发展呈现3个趋势：
表４透水性水泥稳定碎石劈裂强度数据
最大公称粒径较小级配在各个龄期的劈裂強度整体上稍大于最大公称粒径较大的级配；对比28d和90d龄期，同一级配的劈裂强度增长有限；掺加纤维后，两种级配各个龄期的劈裂强度均有显著的提高，提高幅度约为50％。分析认为：透水水泥稳定碎石为骨架空隙结构，不掺纤维时，主要依靠胶凝材料的强度增长来实现劈裂强度增长，因此材料内部接触点较多的级配，即最大公称粒径较小的级配，在劈裂强度具有一定的优势；添加纤维之后，水泥石中相当于增加了不定向的筋体，纤维本身的抗拉性能大大提高了材料的劈裂强度；且当龄期超过28d后，胶凝材料强度增长趋于停止，纤维成为劈裂强度的最大影响因素，材料劈裂强度就不再随级配不同而有规律性变化。
四、水泥稳定碎石施工质量控制措施
1、科学选择最大粒径
按照《公路沥青路面设计规范》（JTGD50—2006）和《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034—2000）规定，集料最大粒径不超过31.5mm，防止发生离析现象。
2、集料级配合理
混合料以接近级配中值为宜，此时的强度最高且水泥剂量较低，钻芯取样好，经济合理。
3、控制水泥剂量
在保证水泥质量的前提下，对于水稳基层的施工，水泥剂量的控制则变得尤为重要。
3.1拌和站水泥剂量的控制
对于拌和站水泥剂量的控制，由于取料的均匀性难掌握以及不同滴液配制的误差，可能导致水泥剂量滴定结果离散性很大，不能实际反映拌和站的水泥剂量情况。在进行试验段前，充分做好拌和站的调试工作，对各电子秤计量装置进行标定，务必使每一档集料计量准确，误差在-50-50kg之间；采用电子秤对水泥剂量进行多次校核标定，使水泥的计量准确，误差在-1-1kg之间范围内，标定准确后输入数据试拌，同时在稳定时进行EDTA滴定。
根据温度的不同，控制水泥剂量偏规范的上限或下限
由于掺加了水泥，水稳碎石的强度受气温影响较大。根据施工经验，当平均气温为20℃（指外界大气温度）以上时，4.2％-4.5％（为PO32.5缓凝）的水泥剂量完全可以达到强度3.0-5.0MPa的要求，同时钻芯取样完整，成型好（若是PO42.5，则强度在3.5MPa左右即可）；若平均气温在30℃以上，4.0％（PO32.5缓凝水泥）左右的水泥剂量完全能保证取芯完整，强度达3.0MPa以上；当温度为0-10℃时，水泥剂量应略微提高到4.8％-5.0％为宜，此时水泥剂量的增加对水稳碎石基层强度影响很大，同时也不会因为水泥剂量过高而使基层出现裂缝。当温度在0℃以下时则不宜施工。笔者认为根据气温的高低控制水泥剂量，可以在保证基层强度的同时，有效减少由于水泥原因带来的水稳基层裂缝，并且可以节约资源。
4、选择适宜的含水量
一般试验室用重型击实确定的最佳含水量可以满足水泥水化的需要，但在实际工作中，由于水稳混合料运输及施工中碾压过程滞后（必须提供30m左右的工作面供压实），要损失一部分水分，碾压混合料的合理含水量宜较最佳含水量大0.5％-1.0％，以满足水泥水化的需要，这样形成的路面基层不会出现弹簧、易于压实、强度高、钻芯芯样完整、成型好。
5、压实度应符合要求
压实度测定中要尽量减少误差，定期对试验用的标准砂清洗筛选；对标准砂密度、锥体砂质量定期标定；测含水量时，最好把挖出的全部混合料烘干后再测其含水量，若用部分试样测定其含水量，试样中粗集料的多少将对混合料含水量产生较大的影响。
结束语
当路面结构设计采用透水水泥稳定碎石基层时，透水水泥稳定碎石级配中未掺纤维，普通水泥稳定碎石参数采用设计规范推荐值。不同最大公称粒径的透水性水泥稳定碎石在使用性能上差异较小，而透水性水泥稳定碎石与普通水泥稳定碎石、普通水泥混凝土相比，其在抗压回弹模量、干缩应变和抗冲刷能力方面具有一定的优势。
参考文献
[1]黄继薇.水泥稳定碎石底基层试验段施工技术探讨[J].科技信息,2014,05:238+278.
[2]李宏波,毛明杰,郑建峰,沈杰.粉煤灰水泥稳定碎石土基层的试验研究与应用[J].科学技术与工程,2014,01:269-272.
[3]张超.透水水泥稳定碎石使用性能试验与分析[J].公路,2014,03:161-164.
[4]刘美玲.水泥稳定碎石底基层试验路施工探讨[J].建材世界,2013,01:38-41.
关键词：粉煤灰；碎石土；基层；施工
中图分类号：TQ172文献标识码： A
引言
透水性水泥稳定碎石基层能够迅速排除进入路面结构内部的水分，阻止地下水的毛细作用，防止沥青混凝土层材料的剥离损坏，并且其材料级配以粗集料为主，靠嵌挤作用形成强度，能够改善基层的收缩特性，减少沥青混凝土路面反射裂缝。有关分析和使用经验表明：设置透水基层的路面，其使用寿命要比未设置的提高30％（沥青混凝土路面）和50％（水泥混凝土路面）左右。
作为路面结构功能基层，关于透水性水泥稳定碎石材料在“结构支撑、路面抗裂、本身抗水”方面的性能研究，对于深入了解材料性质，指导材料设计与实际应用，具有重要的参考作用。
一、水泥稳定碎石底基层
1、水泥稳定碎石底基层概述
当公路路基铺设完成后，需要铺筑路面。由于路基受外界因素（如雨水等）影响，容易产生较大变形。因此必须有能够保护并稳定路基的结构，即路基稳定层。路基稳定层中，若采用水泥稳定级配碎砾石作为稳定层，那么直接接触路床的部分，即称为水泥稳定碎石底基层。
2、水泥稳定碎石底基层原理
水泥稳定碎石成活后遇水表面不泥泞，坚实可靠，是目前高级路面的理想基层材料之一。它以优良级配的碎石作骨料，用适当的胶凝材料和灰浆体积填充骨料的空隙，以嵌挤原理摊铺并压实，因此压实度就接近于密实度，水泥稳定碎石层的强度主要依靠碎石间的嵌挤锁结。它的初期强度高，并且强度随龄期的增加很快结成板体，因此具有较高的强度和良好的抗渗度和抗冻性。
二、试验级配
根据试验研究需要，本文优化选取了最大公称粒径分别为31mm和26.5mm，且符合强度与透水要求的两组透水性水泥稳定碎石级配。两组级配各筛孔通过率的数据如表1所示。
表1 透水性水泥稳定碎石级配数据
两组透水性水泥稳定碎石材料中，水泥采用p.042.5普通硅酸盐水泥，水泥用量为8.5％，水灰比0.35（掺加减水剂，控制水泥净浆流动度200m），振动成型（配重5kg）。相关强度与透水试验数据见表2。
表2透水性水稳碎石基本性能数据
由表2可以看出，本文所采用的材料级配在抗压强度与空隙率方面满足排水半刚性基层的力学强度及透水性要求。
三、力学性能
透水性水泥稳定碎石材料作为基层材料，应用于路面结构设计时，其回弹模量与劈裂强度是重要的参数指标。
1、回弹模量
抗压回弹模量试验时，采用15cm×15cm圆柱体试件（6个），成型后于（20±2）℃环境中养生，到规定龄期时，根据《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTGE51－2009）进行试验。数据见表3。
表3透水性水泥稳定碎石抗压回弹模量数据
由表3可知：28d龄期时，两种级配抗压模量均值差别不大，分别为2550MPa和2680MPa，差异幅度约为5.1％；90d龄期时，两种级配抗压模量均值差距有所增加，分别为2620 MPa和2955 MPa，差异幅度达到12.8％；不同级配不同龄期抗压回弹模量试验数据的变异系数较小，均约为10％。对比普通水泥稳定碎石半刚性材料（通常取20℃抗压回弹模量为1300-170 MPa），透水性水泥稳定碎石材料的模量值比较大。分析认为：这种差异主要与透水性水泥稳定碎石的结构类型和材料组成相关，其级配中细集料用量少、粗集料比例高，相互嵌挤形成骨架结构，由于石料自身的模量值很高，且较高水泥用量增加了水泥浆与集料的黏结强度，这些因素共同促进了透水性水泥稳定碎石模量的提高；同时，由于透水性水泥稳定碎石的级配更趋于单一，材料内部变异性减少，试验数据离散性减小，变异系数不大。
2、劈裂强度
劈裂强度试验根据《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTGE51-2009）进行。试验过程中，将外掺纤维（掺量0.5％）作为对比。数据见表4。由表4数据可知，劈裂强度发展呈现3个趋势：
表４透水性水泥稳定碎石劈裂强度数据
最大公称粒径较小级配在各个龄期的劈裂強度整体上稍大于最大公称粒径较大的级配；对比28d和90d龄期，同一级配的劈裂强度增长有限；掺加纤维后，两种级配各个龄期的劈裂强度均有显著的提高，提高幅度约为50％。分析认为：透水水泥稳定碎石为骨架空隙结构，不掺纤维时，主要依靠胶凝材料的强度增长来实现劈裂强度增长，因此材料内部接触点较多的级配，即最大公称粒径较小的级配，在劈裂强度具有一定的优势；添加纤维之后，水泥石中相当于增加了不定向的筋体，纤维本身的抗拉性能大大提高了材料的劈裂强度；且当龄期超过28d后，胶凝材料强度增长趋于停止，纤维成为劈裂强度的最大影响因素，材料劈裂强度就不再随级配不同而有规律性变化。
四、水泥稳定碎石施工质量控制措施
1、科学选择最大粒径
按照《公路沥青路面设计规范》（JTGD50—2006）和《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034—2000）规定，集料最大粒径不超过31.5mm，防止发生离析现象。
2、集料级配合理
混合料以接近级配中值为宜，此时的强度最高且水泥剂量较低，钻芯取样好，经济合理。
3、控制水泥剂量
在保证水泥质量的前提下，对于水稳基层的施工，水泥剂量的控制则变得尤为重要。
3.1拌和站水泥剂量的控制
对于拌和站水泥剂量的控制，由于取料的均匀性难掌握以及不同滴液配制的误差，可能导致水泥剂量滴定结果离散性很大，不能实际反映拌和站的水泥剂量情况。在进行试验段前，充分做好拌和站的调试工作，对各电子秤计量装置进行标定，务必使每一档集料计量准确，误差在-50-50kg之间；采用电子秤对水泥剂量进行多次校核标定，使水泥的计量准确，误差在-1-1kg之间范围内，标定准确后输入数据试拌，同时在稳定时进行EDTA滴定。
根据温度的不同，控制水泥剂量偏规范的上限或下限
由于掺加了水泥，水稳碎石的强度受气温影响较大。根据施工经验，当平均气温为20℃（指外界大气温度）以上时，4.2％-4.5％（为PO32.5缓凝）的水泥剂量完全可以达到强度3.0-5.0MPa的要求，同时钻芯取样完整，成型好（若是PO42.5，则强度在3.5MPa左右即可）；若平均气温在30℃以上，4.0％（PO32.5缓凝水泥）左右的水泥剂量完全能保证取芯完整，强度达3.0MPa以上；当温度为0-10℃时，水泥剂量应略微提高到4.8％-5.0％为宜，此时水泥剂量的增加对水稳碎石基层强度影响很大，同时也不会因为水泥剂量过高而使基层出现裂缝。当温度在0℃以下时则不宜施工。笔者认为根据气温的高低控制水泥剂量，可以在保证基层强度的同时，有效减少由于水泥原因带来的水稳基层裂缝，并且可以节约资源。
4、选择适宜的含水量
一般试验室用重型击实确定的最佳含水量可以满足水泥水化的需要，但在实际工作中，由于水稳混合料运输及施工中碾压过程滞后（必须提供30m左右的工作面供压实），要损失一部分水分，碾压混合料的合理含水量宜较最佳含水量大0.5％-1.0％，以满足水泥水化的需要，这样形成的路面基层不会出现弹簧、易于压实、强度高、钻芯芯样完整、成型好。
5、压实度应符合要求
压实度测定中要尽量减少误差，定期对试验用的标准砂清洗筛选；对标准砂密度、锥体砂质量定期标定；测含水量时，最好把挖出的全部混合料烘干后再测其含水量，若用部分试样测定其含水量，试样中粗集料的多少将对混合料含水量产生较大的影响。
结束语
当路面结构设计采用透水水泥稳定碎石基层时，透水水泥稳定碎石级配中未掺纤维，普通水泥稳定碎石参数采用设计规范推荐值。不同最大公称粒径的透水性水泥稳定碎石在使用性能上差异较小，而透水性水泥稳定碎石与普通水泥稳定碎石、普通水泥混凝土相比，其在抗压回弹模量、干缩应变和抗冲刷能力方面具有一定的优势。
参考文献
[1]黄继薇.水泥稳定碎石底基层试验段施工技术探讨[J].科技信息,2014,05:238+278.
[2]李宏波,毛明杰,郑建峰,沈杰.粉煤灰水泥稳定碎石土基层的试验研究与应用[J].科学技术与工程,2014,01:269-272.
[3]张超.透水水泥稳定碎石使用性能试验与分析[J].公路,2014,03:161-164.
[4]刘美玲.水泥稳定碎石底基层试验路施工探讨[J].建材世界,2013,01:38-41.