资建民  邓海龙  王海军  周伟

华中科技大学土木工程与力学学院

 

摘  要：针对湖北沪蓉西高速公路特殊的地理条件和气候环境及交通荷载大的几个特点，本文从原材料优选、级配优化设计、水泥剂量的确定等几个角度，选取现行规范级配中值和调整后的建议级配共5条级配曲线开展了水泥稳定碎石配合比优化设计试验，尝试在炎热潮湿山区重交通荷载的特殊条件下，确定需要水泥用量较小的最优级配，从而达到改善其抗裂性能的目的。并为沪蓉西高速的合理基层设计提供了建议。

关键字：水泥稳定碎石 配合比设计 优化 骨架结构

 

0  引言

随着对基层材料技术要求的提高和对基层材料路用性能认识的深入，集料在半刚性基层混合料中的分布状态对混合料性能影响的重要性日渐显现。一方面，有必要在传统的级配及设计方法基础上对水泥稳定碎石的集料级配进行优化设计，通过改变水泥稳定碎石的结构类型即由传统的悬浮密实结构转变成骨架密实结构，以改善半刚性基层材料的力学性能、收缩特性、水稳定性及疲劳性能，最终减少早期损害出现的几率和严重程度；另一方面，长期的笼统的设计方法对于地域的差别没有针对性，导致设计出的基层没有达到较好的效果，有必要针对不同的地域的各种不同进行设计研究，以达到对某一地域的适用性。湖北沪蓉西高速公路所在区域属云贵高原东北部边缘的“鄂西高原”，路线所经区域属亚热带大陆性炎热潮湿气候区，冬夏温差大，气候多变。因而为了改善水稳基层的抗裂性能及提高其对地域的适用性,本文借鉴近年来国内修建高速公路所取得的研究成果，选取现行规范级配中值和调整后的5条级配曲线展开研究，提出适合本地区及周边地区特点的优良的级配。

1  原材料优选

1.1  碎石

采用渔洋溪采石厂的级配碎石，其技术指标列于表1。

表1    渔洋溪采石厂集料技术指标

该料场所生产的石料粒型较好，结构致密，吸水率低，针片状含量少，含泥量低且塑性指数小，各项指标均能满足《公路路面基层施工技术规范》JTJ034—2000的要求^[1]。

1.2  水

采用饮用水，经测定水质合格，可以用于混合料的施工。

1.3  水泥

水泥作为混合料中的结合料，其质量相当重要。标号为325或425的普通硅酸盐水泥，矿渣硅酸盐水泥和火山灰硅酸盐水泥都可用于水泥稳定基层。为使水泥稳定碎石有足够的时间进行拌和，施工时应选用初凝时间3h以上和终凝时间较长(宜在6h以上)的水泥。本项目采用葛洲坝水泥厂生产的P.S32.5水泥，经抽样检验，各项技术指标均满足规范要求。特别指出,为提高水泥稳定碎石的抗裂能力,关注其压折比,对于3天的压折比为4.2