水泥稳定基层防拱胀结构试验分析

阿布力孜·艾海提

（新疆交通规划勘察设计研究院有限公司，新疆 乌鲁木齐 830000）

随着我国经济社会的飞速发展，道路货物运输迅猛增长。为应对交通量的大幅增加，公路设计中开始大量采用水泥稳定类半刚性基层。近几年研究人员发现新疆、内蒙古、甘肃等省份环沙漠地带修建的多条公路出现了水泥稳定基层拱胀变形的新型路面病害，严重影响了公路服务水平和使用寿命。

现阶段对于水泥稳定基层拱胀病害的研究，主要侧重于温度场作用下的拱胀研究，忽略了水泥稳定材料含盐量、集料级配、施工方法等因素作用下的拱胀变形影响，现有的防拱胀方法也不能很好地抑制拱胀发展，亟需提出一套完善的水泥稳定基层防拱胀方法和措施。针对上述问题，本文对水泥稳定基层防拱胀结构展开试验探究，旨在提出经济且有效的防拱胀水泥稳定基层结构，减少基层拱胀变形，保证公路行车的舒适性和安全性，减少养护投入。

一、试验路方案

共设置5种试验路方案，对比评价多种方案的防拱胀效果。各试验路方案采用的级配类型、胀缝纵向距离、胀缝深度、填缝材料及胀缝顶部铺设的玻纤格栅宽度等技术参数选取，如表1所示。

表1 试验路方案设置及技术参数一览表

表2 C-B-3优化级配范围一览表

二、监测方案及结果分析

（一）监测方案

通过分析不同季节路面各层位温度及应变数据的变化规律，建立温度条件与路面拱胀的内在联系；分析不同季节路面各层位湿度及应变数据的变化规律，建立环境湿度与路面拱胀的内在联系；通过不同时间段易溶盐数据变化，建立含盐量与路面拱胀的内在联系。

（二）结果分析

1.温度影响分析

不同方案水泥稳定基层中部应力测试结果及测试周期内温度变化情况，如图1所示。

图1 试验路温度—应变变化规律

由图1中温度—应变时变规律可知：

不同方案的水泥稳定基层中部应变随着温度的变化而变化，尤其是在施工完成160h后，应变波动与温度波动基本一致。可见，级配设计和胀缝设置均不会影响水泥稳定基层的拱胀基本规律。

方案一和方案五均设置了2cm/50m胀缝，但是方案一使用C-B-1级配，方案五采用C-B-3优化级配，方案一的应变较方案五的应变大。可见，C-B-3优化级配相比C-B-1级配可以更好地抑制因温度变化导致的水泥稳定基层拱胀。

方案一、方案二和方案三均采用C-B-1级配，但是3种方案分别设置了2cm/50m，5cm/50m和50cm/150m的胀缝。随着胀缝宽度的增加和间距的减少，水泥稳定基层的应变下降，说明胀缝结构的设置可以从一定程度抑制水泥稳定基层拱胀发生。

2.湿度影响分析

不同方案水泥稳定基层中部应力测试结果及测试周期内湿度变化情况，如图2所示。

图2 试验路湿度—应变变化规律

由图2中湿度—应变时变规律可知：

不同方案的水泥稳定基层中部应变随着湿度的变化而变化，应变波动与湿度波动基本一致。可见，级配设计和胀缝设置均不会影响水泥稳定基层的拱胀基本规律。

方案一、方案五均设置了2cm/50m胀缝，但是方案一使用C-B-1级配，方案五采用C-B-3优化级配，方案一较方案五的应变大。可见，C-B-3优化级配从一定程度上抑制了因基层含水率和环境湿度变化导致的水泥稳定基层拱胀。此外，随着胀缝宽度的增加，水泥稳定基层应变随湿度的变化幅度减少，这说明宽胀缝可以减少湿度和盐分迁移对水泥稳定基层拱胀的影响。

3.含盐率影响分析

不同方案水泥稳定基层中部应力测试结果及测试周期内含盐率变化情况，如图3所示。

图3 试验路含盐率—应变变化规律

由图3中含盐率—应变时变规律可知：

方案一、方案五均设置了2cm/50m胀缝，但是方案一使用原级配，方案五采用C-B-3优化级配，方案一的应变较方案五的应变大。可见，C-B-3优化级配可以更好地抑制因基层含盐量变化导致的水泥稳定基层拱胀。

方案一、方案二、方案三均采用C-B-1级配，但3种方案分别设置了2cm/50m、5cm/50m和50cm/150m的胀缝。随着胀缝宽度的增加和间距的减少，水泥稳定基层应变下降，这表明方案一与方案五胀缝结构可以更好地抑制水泥稳定基层拱胀发生。

三、结语

基于原材料选择级配及应力释放结构设计等，探究水泥稳定基层防拱胀结构，对比评价不同胀缝设置方案拱胀防治效果可知：C-B-3优化级配可更好地抑制水泥稳定基层拱胀的发生；随着胀缝宽度增加和间距减少，水泥稳定基层的应变下降，2cm/50m胀缝应力释放结构对水泥稳定基层拱胀发生具有很好的抑制效果。