连续与间断铺筑的水泥稳定基层力学性能对比研究

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水泥稳定基层在我国因其强度和刚度较大,具有良好的路用性能,材料易得等特点被广泛运用于我国的各等级公路。由道路设计中的结构性要求,我国高速公路基层厚度设计值一般在30cm以上,但限于实际工程中缺少大型摊铺机且功率有限,整体一次性摊铺的基层容易出现施工质量问题。为了解决此问题,传统基层施工将混合料分成两层分别摊铺,即待下基层混合料摊铺碾压完成并养生七天后再摊铺上基层,这种分层间断的施工方式与基层设计思想相违背,实际使用时有很多缺点。因此,近年出现了分层连续铺筑的施工工艺,有研究表明采用这种施工工艺可缩短施工工期节约成本,同时层间受污染程度大大降低,层间联结性变强从而获得基层整体性的提高。考虑到由荷载产生的应力沿路基深度方向传递的递减规律,当基层分两层摊铺时,上下基层采用同一种混合料组成在一定程度上会造成下层混合料强度的浪费,且将不同基层材料进行组合时对基层整体力学性能会产生不同的影响,本研究设计了上下层为不同混合料组成的两类试件,每类试件分别模拟双层连续与间断摊铺的施工技术进行制件,其中对间断摊铺的试件进行层间处置,将两类试件在不同养生期(7d、30d)、三种试验条件(常温、低温、冻融)下,采用相同压实度标准进行无侧限抗压强度、劈裂抗剪强度试验,再根据连续摊铺的特点,通过进行无侧限抗压强度和直接剪切强度试验,分析不同的下层压实度对连续摊铺基层力学性能的影响,在研究过程中从集料配合比、摊铺工艺、压实方式等方面提出了道路水泥稳定基层的理论设计体系。研究得出分层连续摊铺的两类材料结构组合的水稳基层无侧限抗压强度、劈裂抗剪强度均比间断摊铺的基层好,且对于不同层间处置下的分层间断摊铺基层来说,力学性能大小顺序为:层间有水泥浆无污染>层间有水泥浆有污染>层间无水泥浆无污染;在不同温度试验条件下各组试件强度数据显示:低温>常温>冻融,水稳碎石与水泥稳定土的结构组合形式的基层对低温和冻融条件更加敏感,且不同层间处置和温度试验条件对强度的影响随养生期的增加而减小。连续摊铺基层的抗压和直剪强度与下层压实度具有相关性:在下层压实度从69%增大到96%的过程中,下层压实度较低时对基层早期强度有促进作用,无侧限抗压强度有增大趋势,而直接剪切强度有减小趋势,且两层为水泥稳定碎石的基层直剪强度增长率比水稳碎石与水泥稳定土结合形式的基层大;冻融试验条件对抗压强度和直剪强度的降低率方面,在下层压实度为75-85%的范围内,对水稳碎石与水泥稳定土结合的基层影响较大。研究结论对水稳基层混合料的结构组成设计及分层连续摊铺施工技术的扩大应用具有一定的理论支持意义和实际意义。
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