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摘要：市政道路建设中，由于水泥稳定碎石基层的开裂而造成的路面开裂一直是后期维护所要面临的问题。通过施工过程中往基层中掺入聚丙烯纤维，能够良好地改善基层整体性状，从而延长道路寿命。本文主要分析了影响水泥稳定碎石基层材料寿命的主要因素、丙烯纤维增强机理，并概述了掺聚丙烯纤维的水泥稳定碎石在市政道路中的应用方法和注意事项，以期促进该项技术被广泛应用于市政道路施工中，并提高道路施工的水平和质量。
关键词：丙烯纤维；水泥稳定碎石；市政道路
随着社会经济的发展和城市化进程的不断推进，市政道路的建设日渐增多。为较快投入公共使用，需要较短的工期。在保障工程质量的同时，这就需要交通设施与道路建设同时进行，并且地下往往埋藏线路。如何使道路有更长久的寿命，成为研究的重点。
1.影响水泥稳定碎石基层材料寿命的主要因素
水泥稳定碎石基层材料是目前用于市政道路的建设上应用最为广泛的半刚性基层材料，具有抗冻性和抗渗性较好，强度和刚度较高等优点，整体性较好。但由于水泥稳定碎石材料本身具有的脆性，对温度和湿度都较为敏感。这就使得，不管是在施工过程中还是投入使用后，一旦经受反复的湿度温度变化，材料就会产生干燥收缩和温度收缩，从而产生收缩裂缝[1]。尤其是当水泥混凝土面板或沥青面层较薄的时候，基层的裂缝就会反射到面层上来。这就是所谓的反射裂缝。裂缝会不断生产、延伸，形成网状裂缝。究其原因就在于水泥稳定碎石材料的湿度温度敏感性。另一方面，路面在使用过程中，汽车在沥青或水泥混凝土面层的荷载作用，会动态传递给底下的基层，其主要有水平方向和垂直方向的作用力。这些作用力会引起基层内部出现拉应力。而材料本身的容许抗拉极限应力是有限的，动态的荷载作用终究会引起水泥碎石基层的开裂。因此，尽管半刚性基层材料在前期的建设施工投入较为节省，但在后期却要投入较高的维修费用。
2.丙烯纤维增强机理分析
聚丙烯纤维是一种高强聚丙烯束状纤维，在水泥基料中能够发挥很好的握裹力，能够在水泥稳定碎石混合料中分散均匀，成本低，与稳定粒料粘结性好，具有良好的抗拉强度和变形能力。水泥稳定碎石材料的抗裂性能主要取决于水泥稳定碎石本身，其与集料的级配、水泥的种类和剂量有着紧密关系，当掺入聚丙烯纤维后，其可以在以下几个方面改善
抗裂性能。
2.1增加劈裂强度
加入聚丙烯纤维后，其可在水泥稳定碎石中均匀随机的分布，当材料受到外部拉应力产生微量位移时，受拉处的纤维的拉力会突然增大产生一种联接作用阻碍位移变化的趋势
，从而增加了水泥稳定碎石的抗拉强度，减少裂缝的进一步发展[2]。
2.2增加抗弯拉强度
当掺聚丙烯纤维的水泥稳定碎石发生破坏时，内部的纤维丝由于是束状结构，其可以对折断处两侧的粒料产生拉扯作用，从而延缓水泥稳定碎石裂缝进一步的发展。在水泥稳定碎石材料发生温缩和干缩时，乱向分布的纤维丝也可以阻止这些裂缝的产生和进一步发展，降低裂缝尖端的应力大小。
2.3增强抗温缩性能
由于掺入的聚丙烯纤维温缩系数小，且分布为三维乱向分布，其膨胀系数仅是半刚性材料的十分之一，而其与水泥稳定碎石材料的复合可以降低整体材料对温度的敏感性能，故可达到降低平均温缩系数、增强抗温缩性能的目的。
2.4改善干缩性能
由于纤维的存在可以抑制水分的迁移，从而掺入聚丙烯纤维可以减少材料内部水分的损失，使得整体材料的失水率较小，再加上其分布为三向均匀随意分布，可以阻碍材料的收缩变形，故可改善材料的干缩性能[3]。
3.掺聚丙烯纤维的水泥稳定碎石在市政道路中的应用方法和注意事项
3.1应用方法
水泥稳定碎石基层产生裂缝的原因有两大方面，针对这两方面，人们一般采取以下几种方法。在水泥稳定基层中掺加膨胀剂，改善水泥稳定碎石基层的膨胀系数。但这种方法仍不能改善汽车动态荷载作用的影响。可以防止施工中的开裂，但在投入公共服务之后仍较易产生问题。预先切割出伸缩缝。同样可以改善水泥稳定碎石基层的收缩率。但增加了设计要求和施工工序，尤其在工期紧张之时，人为因素会造成较多误差，为后期工程带
来隐患。在水泥稳定碎石基层中增加粗集料。这种方法的最大优点是几乎不增加施工成本，但对施工工艺有着较高的要求。人为失误造成的隐患较大。加铺土工格栅。这是一种较好的方法，应用也较为广泛。其对聚丙烯、聚氯乙烯等高分子材料的应用对以下这种方法有着借鉴意义。在水泥稳定碎石基层材料中掺入聚丙烯纤维，改善基层的柔韧性。这种方法可以同时也对上述两大方面的原因造成的裂缝[4]。
3.2注意事项
由于水泥稳定碎石本身对于施工工艺和施工环境的要求较高，为了使得掺入的聚丙烯纤维最大限度地发挥其性能，在具体施工过程中要在聚丙烯纤维添加方法及掺聚丙烯纤维的水泥稳定碎石材料的拌和、运输、摊铺、碾压、养生等方面需注意以下几点。
3.2.1聚丙烯纤维的添加
采用短纤维喷洒机辅助添加，将聚丙烯纤维人工拆包后装入料仓，经风筒使得聚丙烯纤维均匀地添加至混合料中。为更好地控制聚丙烯纤维的掺量，应先根据拌和速度调试好喷洒机的出料速度。
3.2.2拌和和运输
混合料的拌和应采用集中厂拌生产，为保证准确计量材料，在拌和前应该标定好进料的速度并及时调整当天的配合比以确保施工时含水量比最佳含水量高些，在整个拌和过程应对其进行实时监控。装车运输时要将车前后移动三次装车以避免混合料的离析。在运输工程中为了防止水分损失影响最佳配合比，应采取措施覆盖混合料。当水泥初凝时间前无法运到摊铺现场时要废弃该混合料，故对较远运输应该提前进行合理规划。
3.2.3摊铺和碾压
在摊铺前应挂好控制钢丝线以确定控制高度，并根据松铺系数计算松铺厚度，在摊铺工程中为控制摊铺结构层的厚度应在摊铺机两侧均安装自动找平仪，同时使得摊铺连续匀速进行，应该严格控制前进速度（1.5m/min左右）。为了使掺聚丙烯纤维的水泥稳定碎石基层达到很好的压实效果，其在碾压过程的顺序为：静压1遍（振动压路机）→轻振碾压1遍（振动压路机）→重振碾压5遍（振动压路机）→胶轮压路机压2遍[5]。
3.2.4养生
由于水泥为主要的提供强度的材料，所以养生是很关键的一环。每次碾压完进行质量检测后应立即开始养生，具体应将湿润的土工布覆盖碾压的结构层表面，在7d内要保持湿润状态，28d内为正常养护即可。
4.结语
在市政道路施工中，受多种因素的影响，常易导致水泥稳定碎石基层材料寿命不长，发生开裂现象，为解决市政道路中水泥稳定碎石基层开裂的问题，采用掺入聚丙烯纤维的方法来改善水泥稳定碎石的抗裂性能，掺聚丙烯纤维的水泥稳定碎石结构层检测指标不仅能满足规范要求，且可以减少基层裂缝产生并改善水泥稳定基层的抗裂性能，为此，施工人员针对具体工程时，要结合具体施工环境和施工工艺具体分析，以便达到最佳效果。
参考文献：
[1]郜飞.掺聚丙烯纤维的水泥稳定碎石在市政道路中的应用研究[J].科技经济导刊，2016（04）：90.
[2]胡秀英.聚丙烯纤维水泥稳定碎石在市政道路中的应用[J].北方交通，2015（11）：103-106.
[3]李丹丹，李健.掺聚丙烯纤维水泥粉煤灰稳定碎石基层的应用研究[J].湖北理工学院学报，2015，31（05）：50-53.
[4]付春梅，齐善忠.聚酯纤维和聚丙烯纤维水泥稳定碎石力学性能研究[J].公路，2015，60（01）：37-42.
[5]徐建成.掺聚丙烯纤维的水泥稳定碎石在市政道路中的应用研究[D].扬州大学，2012.