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摘要：随着社会经济发展速度的不断提升，我国公路工程建设规模也随之扩大。通过增加强度、增大空隙率和降低细料含量等材料组成设计，能够明显的增强材料的抗冲刷性能；适当的增加水泥剂量可以提高水泥稳定碎石基层材料的疲劳寿命，在水泥剂量相同的情况下，偏细级配的水泥稳定碎石基层能具有更好的抗疲劳性能；水泥稳定碎石基层材料的强度不仅通过合适的水泥剂量获得，也取决于良好的级配；经过保湿能够有效的避免干燥收缩，防止其产生收缩裂缝。因此，本文主要对水泥稳定碎石基层材料设计进行分析探讨。
关键词：材料特性水泥稳定碎石；基层材料设计
引言
半刚性材料广泛应用在各种路面结构中，因为条件的限制，半刚性基层仍然会作为一种主要的路面基层形式。 但是水泥稳定碎石基层材料自身也存在诸多不足。现在所要做的是在研究其他基层材料的同时，继续研究水泥稳定碎石基层材料，认识其特性，并加以改善和利用。为了让水泥稳定碎石基层材料得到更为广泛的应用，有必要对其更深入的研究。
1.水泥稳定碎石基层材料设计概述
水泥稳定碎石基层材料由于其显而易见的优势被广泛地应用到高速公路建设中，但由于对水泥稳定碎石基层材料性能的把握不准，或设计匹配不精确，容易导致半刚性基层（水泥稳定类基层）产生裂缝现象，当裂缝宽度达到一定程度就会破坏沥青路面表面层的平整度。就目前来说，还缺乏良好的解决方案，同时在我国高速公路结构设计、面层材料设计、超重超载设计等，还存在不完善性，容易产生疲劳破坏，缩短公路使用寿命。
2 水泥稳定碎石基层材料性能研究
2.1 强度特性
（1）强度形成原理。水泥稳定碎石强度形成的主要过程可以分为前期的压实作用与后期水泥水化作用。前期的压实作用是水泥稳定碎石强度形成最开始的方式，压实作用又称为“物理—力学”作用，松散的颗粒通过这一作用得到重新排列，缩短了颗粒之间距离，使得有效的化学反应更加容易发生。
（2）强度设计影响水泥稳定碎石的强度因素主要分为水泥剂量与矿量级配。在基层材料组成中，形成良好级配的基础上增大粗集料的比例并且严格控制水泥剂量，这样就能得到高强且不易开裂的水泥稳定碎石基层。
2.2 刚度特性研究
结合水泥稳定碎石基层而言，刚度指的是基层的回弹模量。同时，刚性作为一个主要的检测指标之一，应该与公路的面层模量相匹配，如果刚度过大，在外界温度的影响下会导致开裂（热胀冷缩），而刚度过小会导致抗压性能不够，出现沉降或裂缝。通过研究表明，水泥剂量的提升会在一定范围内实现抗压回弹模量的明显增加。
2.3 收缩特性
水泥稳定碎石基层材料的收缩主要可以分为干缩和温缩两种，干缩主要在竣工后的初期阶段产生，混合料的水分在水泥与各种细集料拌合压实后会不断减少，这主要是因为水分蒸发与无机结合料的水化作用。水分的减少会导致吸附作用、毛细管作用、分子间力作用等，这会导致水泥稳定碎石材料产生体积收缩。温缩主要是因为在降温过程中组成水泥稳定碎石基层材料的三相相互之间作用的结果，导致水泥稳定碎石基层材料产生体积的温度收缩。
（1）干缩的控制。水泥稳定碎石基层材料的干缩是很难避免的，只能通过试验和施工经验寻找其内部变化规律，最大程度的减少其变化带来的不利影响。通过试验证明水泥稳定碎石基层材料的干缩规律是随着含水量的变化材料的收缩系数呈上凸型抛物线，含水量虽然在成型初期会丧失一些，但是干缩系数变化并不大，到了一个特定的含水量，干缩系数呈急剧上升的趋势，随后就减小。在成型含水量到最不利的含水量这个过程中也应特别注意保湿，这样能显著的控制干缩裂缝的出现。
（2）温缩的控制。严格的控制水泥剂量能有效的减少基层的温缩裂缝，水泥稳定碎石的收缩系数与水泥剂量有关。对一个特定的级配的沥青稳定碎石而言，存在着一个最佳的水泥剂量使得材料的温缩系数最小。在水泥稳定碎石基层施工时，对水泥剂量的严格控制能显著的减少基层的开裂。
2.4 冲刷特性
（1）基层冲刷机理
水泥遇水之后首先会形成水泥浆，水泥浆在搅拌过程中会附着在不同粒径的颗粒上，并且将颗粒包裹起来。 因为水泥稳定碎石具有各种粒径的集料，所以细颗粒被水泥浆包裹之后，在压实作用下进入到由大颗粒形成的空隙之中，主要起到粘结与填充的作用，从而形成了具有一定功能的结构，当冲刷作用较大时，较大的粗颗粒会有效的防止细颗粒受到过度的冲刷，这样就使得冲刷作用得到减缓。
（2）减小冲刷的途径
材料的合理组成能够较大的增强抗冲刷性能，主要是通过增大空隙率、增加结合强度和减少细料的含量来消除动水压力。 有研究表明，水泥稳定碎石在冲刷阶段冲刷量随着时间的延长冲刷量增长较为缓慢，在冲刷开始阶段冲刷量较大；并且冲刷量随着水泥剂量的增大显著的减小。
2.5疲劳特性
（1） 疲劳机理
水泥稳定碎石基层承受着由面层传递下来的荷载，如果面层太薄或者面层与基层之间的粘结较差时，车辆荷载的反复作用使得基层内的应力急速的增大，使得基层材料较容易破坏。 虽然车载的一次作用只能引起较小的基层底部压力，但水泥稳定碎石的抗拉性能远低于其抗压性能，在反复的荷载作用下仍然会导致基层疲劳开裂。
（2） 疲劳因素
级配和水泥剂量对疲劳性能影响显著。 研究表明，水泥稳定碎石基层的抗弯拉强度随着水泥剂量的增加而提高，进而提高了其抗疲劳的能力。 水泥剂量相同的情况下，偏粗级配水泥稳定碎石的疲劳次数比偏细级配的水泥稳定碎石少，其抗疲劳性能较差。 这主要是因为偏细级配的水泥稳定碎石混合料能够有效的填充空隙，所以偏细级配的水泥稳定碎石基层在反复的荷载作用下比偏粗级配的水泥稳定碎石基层具有更好的抗疲劳性能。
3 质量控制措施
（1）雨季施工。①及时掌握天气预报；②做好防雨准备；③建立完善排水系统，防排结合；④坚持拌多少、铺多少、压多少；⑤下雨来不及完成时，要尽快碾压，防止雨水渗透；⑥已摊铺的水泥稳定碎石混合料应尽快碾压密实。
（2）冬季施工。①水泥稳定碎石基层施工期的日最低气温不应低于 5 ℃，在冬季来临前半个月到一个月施工完成。山东地区一般在 11 月 10 日前应完成水泥稳定类基层的施工，冬期一般不应施工。②应在水泥稳定碎石基层完成后立即用塑料薄膜、草袋、土工布等材料覆盖加以保温，确保基层在冰冻之前达到设计强度，否则基层强度不足将造成基层松散，强度降低，板体性差，引起面层过早破坏。
材料的合理组成能有效的提高水泥稳定碎石基层的抗冲刷性能，减少细料含量、增加结合强度和增大空隙率这三种方法都能显著的提高水泥稳定碎石基层材料的抗冲刷性能。在具体的应用中还有很多技术细节需要完善，如不透水、易开裂等，有必要进一步进行优化和改良。
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