水泥稳定类基层强度确定的研究.doc

水泥稳定类基层强度确定的研究
摘要：国内大部分高速公路路面基层都采用水泥稳定类材料，从路面性能来说，水泥稳定类基层有其独特的优点，如与柔性基层相比，强度高、承载力大、水稳性好、板结性强、原材料易得、能充分利用当地砂石材料，近年来设计、施工单位都积累了大量水泥稳定基层的施工经验。半刚性基层材料有突出的优点同时也存在一些不足，突出问题是：当原材料选择不当、混合料配合比设计不当时或水泥用量过大、强度过高、含水量控制不当、施工离散性过大等都容易引起半刚性基层出现收缩裂缝，最终导致沥青面层出现反射裂缝，使路面造成损坏。本文对水泥稳定类基层强度确定进行了研究。关键词：水泥稳定；基层；粉煤灰
1强度确定的原则及方法水泥稳定类基层的强度随水泥强度增长逐渐增高，其无侧限抗压强度值在1Mpa-10Mpa（7d龄期）。水泥稳定类基层的强度值选择，应从设计方面、路用性、经济性等方面综合考虑。1.1交通部标准的规定及解释《公路路面基层施工技术规范》JTJ034－2000中关于水泥稳定土7d无侧限抗压强度规定见表1表1水泥稳定土的抗压强度标准
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对于基层：当设计累计标准轴次小于12×106的公路可采用低限值；当设计累积标准轴次超过12×106的公路可采用中值；主要行驶重载车辆的公路应用高限值。某一具体公路应采用一个值，而不用某一范围。对于底基层：二级以下公路可取低限值；行驶重载车辆的公路，应取较高的值；二级公路可取中值；行驶重载车辆的二级公路应取高限值。某一具体公路应采用一个值，而不用某一范围。1.2路面设计参数与材料组成设计抗压强度关系1.2.1．水泥稳定类基层的重要特点之一是强度和模量随龄期的增长而不断增长，逐渐具有一定的刚性性质。由于材料的强度不仅与材料品种有关而且与养生、龄期、级配组成有关。根据《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》的规定，材料组成设计一般以7d的无侧限抗压强度为准，而路面设计中以龄期为90d的材料抗压弹性模量，抗弯拉强度或劈裂强度为依据。材料在标准条件下7d、28d的无侧限抗压强度与抗压弹性模量Ep，劈裂强度σsp劈裂模量Ep参数之间有何关系呢？邓学均、黄晓明在《路面设计原理与方法》一书中总结了水泥稳定碎石抗压强度（R），抗压回弹模量（Ep）、劈裂强度(σsp)和劈裂模量（Esp）与龄期的关系见表2表2水泥稳定碎石与龄期关系
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按照水泥7d与28d强度增长规律推定，对于普通水泥一般情况R7/R28≤60%。使用普硅水泥稳定基层7d与28d强度关系可按混凝土抗压强度换算公式估算：lg7/lg28=0.584，即对应7d无侧限抗压强度值约为4.49×0.584=2.62Mpa。如果使用矿渣水泥，按水泥强度增长规律推定，则R7/R28=45%，若按45%计算时，其对应7d无侧限抗压强度约为4.49×0.45=2.02Mpa。可见在进行设计时如果取Ep=3097Mpa，σsp=0.634Mpa，Esp=926Mpa。则7d无侧限抗压强度强度只需2.02Mpa-2.62Mpa就可以满足要求。1.2.2长安大学张嘎吱、沙爱民关于《水泥粉煤灰稳定碎石基层的龄期和强度》的研究中，对于水泥粉煤灰稳定碎石基层，给出了几个关键性能指标。即7d龄期抗压强度值、设计龄期和设计龄期时的参数值。选用五种水泥粉煤灰稳定碎石基层级配见表3
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水泥粉煤灰稳定碎石基层7d龄期抗压强度值、劈裂强度值及抗压回弹模值见表4、表5、表6：表4水泥粉煤灰稳定碎石基层7d龄期抗压强度值Mpa
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结果分析：以上数据显示在给定原材料条件下，水泥粉煤灰稳定碎石基层劈裂强度σ0.95处在0.45Mpa-0.88Mpa之间，因此基层劈裂强度设计区间为0.45Mpa-0.9Mpa；水泥粉煤灰稳定碎石基层抗压回弹模量Ep0.95处在1035Mpa-1290Mpa之间，因此基层抗压回弹模量参考设计参数区间为100Mpa-1300Mpa。水泥粉煤灰稳定碎石基层7d无侧限抗压强度R0.95处在2.06Mpa-3.99Mpa之间，因此基层抗压强度标准宜取2Mpa-4Mpa。1.2.3．选用同一碎石级配进行试验配比分别为：水泥：粉煤灰：碎石=5：10：85和水泥：碎石=5：95进行试验，结果见表7、表8。表7水泥粉煤灰稳定碎石力学特性与龄
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结果分析：对于表7水泥粉煤灰碎石如果按7d/28d=45%估算。则7d强度为5.78×0.45=2.60Mpa。对于表7水泥稳定碎石基层如果按lg7/lg28=0.584换算，7d无限抗压强度应为：4.32×0.584=2.52Mpa。可见如果水泥稳定碎石基层设计90d的Ep取1295Mpa，则7d强度取2.52Mpa就能满足要求；如果水泥粉煤灰稳定碎石基层设计90d的Ep取1028Mpa，则7d强度2.60Mpa就能满足要求。2结论