淺談常用公路基層材料及半剛性基層材的應(yīng)用

陳冬良

【摘要】隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，對交通工程的質(zhì)量提出更高的要求，半剛性基層材料的研究使用也進(jìn)入了它的春天。目前我國高速公路瀝青路面絕大部分采用半剛性基層，但是半剛性材料有其明顯的特點(diǎn)。本文分析了常用的公路基層材料，并對常用的半剛性材料分析和研究，對公路建設(shè)中使用材料進(jìn)行了詳細(xì)分析，同時(shí)對半剛性材料的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行了分析及煤油的瀝青參配進(jìn)行了研究。對公路建設(shè)材料的選擇進(jìn)行討論和探索，為公路材料的選擇提供了一定的依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】公路基層材料；半剛性；分析

公路建筑因?yàn)殚L期在露天的惡劣環(huán)境下工作，并且還要長期的經(jīng)過車輛的壓碾，這都對公路材料提出了更高的要求，公路鋪設(shè)材料的好壞直接關(guān)系到公路的壽命，車輛的行車安全。其耐久性、耐久度等技術(shù)要求，都是現(xiàn)代公路建筑設(shè)計(jì)師首先關(guān)心注意的指標(biāo)。

半剛性材料基層通常具有板體性強(qiáng)、材料強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，所以國內(nèi)外的許多高級公路的公路基層材料都無一例外的選擇了半剛性材料。近年來，隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展進(jìn)步，國內(nèi)車輛的激增，公路交通運(yùn)輸量的不斷加大，國內(nèi)公路里程的不斷增加，所以半剛性材料的研究也越來越受到重視。

一、常用公路基層材料的分類

1 碎石基層

碎石基層一般需要對大塊的石頭進(jìn)行粉碎，選取尺寸均勻的碎石作為基本材料，再以石屑、粘土或石灰石作為粘合劑，經(jīng)壓實(shí)而成的結(jié)構(gòu)層。碎石層的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，主要靠碎石顆粒間的嵌擠作用以及填充結(jié)合料的粘結(jié)作用。

2 級配碎石基層

粗、細(xì)碎石料和石屑各占一定比例的混合料，當(dāng)其顆粒組成符合密實(shí)級時(shí)，稱為級配碎石。級配碎石基層強(qiáng)度因?yàn)橛兴槭旧韽?qiáng)度及碎石顆粒間的嵌擠力，所以廣泛用于各等級公路的基層和底基層。級配碎石有時(shí)用作較薄瀝青面層與半剛性基層間的中間層，不僅具有減緩半剛性瀝青路面反射裂縫的作用，同時(shí)也具有較好的抗疲勞能力。

3 水泥類基層

水泥穩(wěn)定類基層是在粉碎的土中，摻入適量的水泥和水，按照技術(shù)要求給定的比例配方，經(jīng)攪拌，在最佳含水量下壓實(shí)成型，保證其抗壓強(qiáng)度符合規(guī)定要求，以此修建的路面基層稱為水泥穩(wěn)定類基層。用水泥和土制成的材料，成為水泥土，當(dāng)用水泥和砂礫配比成的成為水泥砂。因?yàn)樗嗍撬残越Y(jié)合料，所以土和水泥能良好的結(jié)合，當(dāng)其按照一定比例配比以后，就可以有穩(wěn)定的物理力學(xué)性能，能廣泛用于各種不同的氣候條件與水文地質(zhì)條件。水泥穩(wěn)定類基層具有良好的整體性、足夠的力學(xué)性能、水穩(wěn)定性和抗凍性。并且擁有特別長的壽命，并且隨著時(shí)間的增加，車輛的壓碾，其強(qiáng)度不斷增強(qiáng)。但是其不能擁有良好的耐磨性能，所以一般水泥穩(wěn)定土可用于路面結(jié)構(gòu)的基層和底基層，但是在高速公路和一級公路上一般把其作為基層材料。

4 石灰類基層

石灰類基層的配制一般是采用粉碎的土，再摻合適量石灰，按照特定的比例，攪拌以后，然后晾干，壓實(shí)得到的材料。土中摻加石灰石后會產(chǎn)生一系列的物理、化學(xué)變化，其能改變土的性質(zhì)，通常情況下可以發(fā)生以下化學(xué)反應(yīng)：離子交換作用、結(jié)晶硬化作用等。但是其缺點(diǎn)是石灰穩(wěn)定土有良好的扳體性，但其水穩(wěn)性、抗凍性以及早期強(qiáng)度不如水泥穩(wěn)定土。石灰穩(wěn)定土的干縮和溫縮特性十分明顯，且都會導(dǎo)致裂縫。所以一般其嚴(yán)格禁止用于高等級路面的基層，只能用作高級路面的底基層。

二、半剛性基層材料的使用及其細(xì)節(jié)

半剛性基層指的是用無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土鋪筑的能結(jié)成板體并具有一定抗彎強(qiáng)度的基層。半剛性基層通常分為三種類型，即上述的水泥類基層、石灰穩(wěn)定基層和綜合穩(wěn)定基層。半剛性材料因?yàn)槠湓靸r(jià)低、取材方便，所以其在我國的應(yīng)用及其廣泛，通常作為我國的傳統(tǒng)基層材料，但是因?yàn)槲覈媳睖夭畲螅赜驐l件、氣候復(fù)雜，所以在以后的發(fā)展中，我們應(yīng)該積極的研究新型的、適合當(dāng)?shù)氐赜虻穆坊牧稀?/p>

1 半剛性基層的優(yōu)缺點(diǎn)

1.1半剛性基層具有較高的剛度，具備較強(qiáng)的荷載擴(kuò)散能力，板體性強(qiáng)，剛度強(qiáng)，且具有一定的抗拉強(qiáng)度、抗疲勞強(qiáng)度、良好的水穩(wěn)定及收縮裂縫小等特性。近幾年被作為高等級公路的基層得到了一定的應(yīng)用。半剛性基層能有效的承載路面的載荷，具有較高的強(qiáng)度和承載能力，其后期的強(qiáng)度會隨著時(shí)間的增加而不斷的增強(qiáng)。并且半剛性基層具有較高的水穩(wěn)定能力，使得其在冰凍條件下，也能良好的發(fā)揮其作用。

1.2但是其內(nèi)部的膠結(jié)材料通常都是細(xì)小的粉末狀，使得其碾壓后形成的材料具有很好的整體性，內(nèi)部非常密實(shí)，無法形成嵌擠型結(jié)構(gòu)，所以其不透水或滲水性很差，水從各種途徑進(jìn)入路面并到達(dá)基層后，不能從基層迅速排走，只能沿瀝青面和基層的分界面擴(kuò)散、積累。半剛性基層瀝青路面的內(nèi)部排水性能差是其致命的弱點(diǎn)。另外半剛性材料不耐磨，不能做面層。路面由于車輛載荷的作用，會產(chǎn)生摩擦，半剛性材料不耐磨，不能適應(yīng)路面面層的要求。半剛性基層有很好的整體性，但是在使用過程中，半剛性基層材料的強(qiáng)度、模量會由于干濕和凍融循環(huán)以及反復(fù)荷載的作用下因疲勞而逐漸衰減。這就會使得其不斷的碎化，最終導(dǎo)致路面的損壞。另外半剛性基層瀝青路面在損壞以后就難以恢復(fù)，難以進(jìn)行修補(bǔ)，基層一旦破壞，便無法恢復(fù)，除了挖掉重建，別無他法，這將對瀝青路面的維修養(yǎng)護(hù)造成很大的困難。

2 半剛性基層路面在施工過程中需要注意的問題

首先在半剛性基層路面的鋪設(shè)過程中，需要注意其材料的質(zhì)量控制，嚴(yán)格把控施工工藝，要嚴(yán)格把控煤油和瀝青的摻配比例，因?yàn)閾脚浔壤牟煌瑫?dǎo)致年度和滲透深度的參數(shù)發(fā)生巨大的變化，摻入煤油可以降低瀝青的粘度，有利于瀝青的滲透，但是煤油含量過多會影響透層的粘結(jié)作用和防水作用。另外會污染施工區(qū)域的環(huán)境，以及造成施工成本的急劇增加。半剛性材料、瀝青材料對溫度和濕度變化比較敏感，在其強(qiáng)度形成過程中以及運(yùn)營期間會產(chǎn)生干縮裂縫和低溫收縮裂縫。所以在修建半剛性基層路面的時(shí)候要預(yù)留縫，并且要在施工中注意濕治養(yǎng)護(hù)并及時(shí)做封層處理以防止基層初期破壞和干縮裂縫，及由于其早期強(qiáng)度低，攤鋪碾壓成型后，在一定時(shí)間內(nèi)施工車輛在其上行駛，可導(dǎo)致其表面起毛、松散，甚至破壞，影響正常施工和使用質(zhì)量。尤其是在低溫季節(jié)，早期強(qiáng)度更低，限制了該結(jié)構(gòu)的廣泛推廣應(yīng)用。因此，提高半剛性基層材料早期強(qiáng)度逐漸引起了人們的重視。

結(jié)語：我國的公路建設(shè)任重而道遠(yuǎn)，在公路修建過程中，半剛性基層因?yàn)槠洳牧线x擇容易，優(yōu)越的整體性，承載能力強(qiáng)，所以得到了大力的發(fā)展。但是其容易開裂，與面層的粘接性能差。經(jīng)過多年的設(shè)計(jì)，我國的高速公路上絕大多數(shù)的基層結(jié)構(gòu)都是半剛性材料，通過合理的采用半剛性材料及其它材料的使用材料的組合從而增強(qiáng)其抗壓性強(qiáng)度，從而能滿足長壽命路面對基層的功能要求，在合適的地方使用半剛性材料，它明顯的可以提高路面基層的使用壽命。從而才能有效的發(fā)揮其作用，同時(shí)為未來公路材料選材提供示范。

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