[发明专利]一种低裂水泥稳定级配碎石基层材料及制备和施工方法

说明书

本发明提供了一种低裂水泥稳定级配碎石基层材料及制备和施工方法，涉及公路和市政工程技术领域，能够具有较高的强度和较低的收缩开裂率，从而提高水泥稳定级配碎石基层的整体承载能力和路面的使用寿命；该基层材料配比包括：矿料2100‑2300质量份、矿渣硫铝酸盐水泥和/或矿渣铁铝酸盐水泥70‑110质量份，水100‑115质量份；加筋材料1.5‑2.2质量份；所述基层材料的7天无侧限抗压强度大于等于5MPa，干缩系数小于0.01。本发明提供的技术方案适用于基层路面铺筑的过程中。

【技术领域】

本发明涉及公路和市政工程技术领域，尤其涉及一种低裂水泥稳定级配碎石基层材料及制备和施工方法。

【背景技术】

水泥稳定碎石基层材料具有承载能力高、刚性大、整体性能优良、水稳定性和冰冻稳定性较好等优点，是目前我国高等级公路路面结构的主要形式。设计优良的半刚性水泥稳定碎石基层能满足公路“足够的强度、适宜的刚度和耐久性、较小的变形”的技术要求。但是在实际的应用中也只单纯强调了半刚性基层的抗压强度和模量，加之施工、经济投入和交通量增长过快等诸多因素，已经建成的许多道路出现了开裂、冲刷唧浆等早期损坏现象，其中裂缝问题最为突出，并已成为该半刚性路面结构的主要缺陷。不仅严重影响道路的服务功能，而且破坏沥青路面结构的连续性；同时，大量水分可以通过裂缝进入路面乃至土基，诱发各种病害，对道路的使用寿命产生严重的不良影响。对于高速公路和一级公路，相对于《公路路面基层施工技术规范》(JTJ034-2000)，新规范《公路路面基层细则》(JTG/TF20-2015)对基层的抗压强度进行了细化和提升。当设计强度很高时(如5MPa)，增加水泥剂量的情况不可避免，当水泥剂量达到一定水平时，混合料抗裂性变差，基层易出现裂缝，进而影响沥青面层使用性能。

为延长道路使用寿命，需要针对水泥稳定碎石基层材料采取合理改善措施。我国道路科技工作者希望通过采取一定的措施，在保证水泥稳定碎石原有技术优点的基础上，适当地降低材料刚度，提高材料柔性，以增加其抗变形能力，更好地适应环境温度和湿度的变化，减少或阻止其产生开裂，从而提高路面使用性能并延长寿命。

目前，公路行业科研及工程技术人员主要集中在水泥稳定级配碎石基层的抗开裂研究上，技术措施主要有如下几类：

(1)改善水泥稳定碎石的级配，减小半刚性基层材料的收缩系数，增强基层的抗裂性；

(2)在满足设计强度的基础上限制水泥用量，并且尽量选用低标号、水化热小、干缩性小的水泥，适当加入缓凝减水剂、缓凝阻裂剂、减缩剂等外加剂，为提高后期强度，减少收缩裂缝可用粉煤灰代替部分水泥剂量等；

(3)在水泥稳定碎石材料组成设计中掺入添加剂或者是加筋材料(有机纤维、聚合物纤维或玄武岩纤维等)来限制其收缩；

(4)用水泥和特殊沥青乳剂综合稳定使水泥与沥青混合以防水分的蒸发，而沥青乳剂中的水分则供给水泥硬化，使收缩系数随沥青剂量的增加而减小。

值得指出的是，能同时提高水泥稳定碎石材料强度并降低水泥稳定碎石基层收缩开裂率的技术措施，且实体工程实用效果较好的技术措施，尚未见报道。

因此，有必要研究一种低裂水泥稳定级配碎石基层材料及制备和施工方法来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。

【发明内容】

有鉴于此，本发明提供了一种低裂水泥稳定级配碎石基层材料及制备和施工方法，能够具有较高的强度和较低的收缩开裂率，从而提高水泥稳定级配碎石基层的整体承载能力和路面的使用寿命。

一方面，本发明提供一种低裂水泥稳定级配碎石基层材料，其特征在于，所述基层材料配比包括：矿料2100-2300质量份、矿渣水泥和/或钢渣水泥70-110质量份，水100-115质量份；

钢渣水泥为钢渣硫铝酸盐水泥；矿渣水泥为矿渣硫铝酸盐水泥和/或矿渣铁铝酸盐水泥；