石爱民

【摘 要】通过对二灰碎石组成材料特性的分析，进而对二灰碎石基层强度、稳定性进行分析；通过道路面层破坏实例的分析归类，提出防止二灰碎石基层产生裂缝的措施。

【关键司】二灰碎石基层；强度和稳定性；破坏类型；裂缝；预防措施

二灰碎石是由石灰、粉煤灰、碎石加水，经拌合、碾压和养生后具有一定强度的一种无机稳定材料。用二灰碎石铺筑的道路基层称为二灰碎石基层，是市政道路工程中常见的基层结构。二灰碎石是一种缓凝性硅酸盐材料，在一定的温度、湿度下，其强度随龄期的延长而增长，后期强度高。二灰碎石基层具有良好的力学性能、板体形态、水稳定性和抗冰冻稳定性等特性。其缺点是早期强度低、抗变形能力小、耐磨性差，在温度或湿度变化时易产生开裂。构成二灰碎石的粉煤灰含具有活性的氧化硅和氧化铝，氧化硅和氧化铝在石灰的碱性激发作用下，生成含水的硅铝酸钙，硅铝酸钙具有较强的胶结力和稳定性，它可把碎石颗粒胶凝在一起。二灰混合料填充在碎石孔隙中，在碾压过程中，孔隙中的二灰混合料被碎石挤压密实，密实的二灰碎石又进行着复杂的物理化学反应，使二灰碎石结构层形成一个强度高、稳定性好的板体结构。粉煤灰是一种缓凝物质，难溶于水，因此在二灰碎石中反应缓慢，这就是二灰碎石早期强度低、后期强度高的主要原因。

一、影响二灰碎石基层强度和稳定性的主要因素：

（一）原材料影响

（1）石灰的质量和剂量。石灰的质量按有关规范规定，应符合三级以上生石灰或消石灰标准。要保证生石灰中氧化钙和氧化镁的含量大于60%；对于消石灰，其含量应大于50%。存放时间较长的石灰，其有效钙及氧化镁的含量会降低，因此，石灰的存放时间不应超过三个月。对于有效成分低的石灰，当氧化钙和氧化镁的含量在30%～50%时，可通过试验按有效成分适当提高二灰碎石中的石灰剂量，但其含量不宜超过30%。石灰的剂量过小无法使粉煤灰全部激活；剂量过多，多余的石灰就会自行结晶，这两种情况均会降低二灰碎石的强度。一般来说，二灰碎石的强度随着石灰剂量的增加而显著增长。当石灰：粉煤灰等于1：3时，混合料的抗压强度最高，在年平均气温相对较低的地区，适当增加石灰、粉煤灰胶结料中的石灰比例，可以提高二灰碎石的早期强度，因此选用石灰、粉煤灰配合比一般为1：2～1：3。

（2）粉煤灰的烧失量和细度。用来修筑道路的粉煤灰中的三氧化二硅和三氧化二铝的含量宜大于70%，在温度为700℃时的烧失量不宜超过10%；烧失量过大将明显降低二灰碎石的强度。从粉煤灰细度来看，细颗粒粉煤灰具有较好的活性， 有利于二灰碎石的加固。但它对水较为敏感，粉煤灰用量过多时，给施工带来困难。所以市政工程大多都使用颗粒偏粗的材料。

（3）碎石质量。碎石是二灰碎石中的骨料，可以提高二灰碎石的早期机械强度和变形能力。碎石的最大粒径一般不超过40mm。用于快速路和主干路的碎石压碎值不大于30%；用于次干路的碎石压碎值不大于35%；而用于支路的压碎值不大于40%，并且不应含有粒径小于0.075 mm的细粒。如果碎石中大粒径的碎石过少而小粒径的碎石过多，则需要的二灰量就较多，导致二灰碎石的收缩量较大，易发生干缩裂缝。

（二）施工工艺的影响。

（1）施工过程中的掺水量。在拌合过程中，若加水量过少，将使二灰反应不彻底，影响强度；水量过多，易使二灰流失，降低二灰的胶结强度。因此，在施工碾压前的含水量应控制在最佳含量水量之内。

（2）压实度。二灰碎石的压实程度对提高其强度，减少塑性变形，增加其稳定性有极大的作用。二灰碎石在完成拌合后应尽快进行铺筑压实，以使二灰碎石强度全部形成于板体结构中，要注意碾压不能过度，否则会在该层靠近顶部出现剪切面，有可能对该面出现早期破坏。

（3）龄期。二灰碎石的强度随龄期延长而增长，一般六个月龄期的抗压强度是三个月的1.6～2.1倍。施工中保证冻前龄期至关重要，一月在8月末前竣工的二灰碎石结构层强度最好，它不但保证冻前有三个月的龄期 ，而且养生期间温度较高，强度增长快。

（4）养生。二灰碎石在成型阶段需要一定的养生条件。养生条件不同，其强度变有较大差别。气温高时，硬化快，强度增长快；反之，强度增长就缓慢，在负温度下甚至不增长。工程实践证明：热季施工的二灰碎石一般很少损坏。所以，为保证道路基层的的施工质量，应尽量选择有利的施工季节。工程尽量在第一次冰冻前的1～1.5个月完成。

二、二灰碎石基层的破坏类型和成因分析

通过对路面破坏实例的分析，二灰碎石破坏的主要类型有如下几种：

（一）二灰碎石基层收缩产生裂缝，引起沥青混凝土面层对应出现裂缝。

二灰碎石属半刚性材料，因受干燥或冰冻等气候环境的影响，易发生一定程度的收缩，从而产生收缩裂缝。使沥青混凝土面层出现反射裂缝或对应裂缝。道路工程多在夏季施工，一般在秋季或上冻前竣工，当遇到温度大幅下降直接与大气接触的沥青混凝土面层温度下降较快，表面的温度和面层底部的温差，使上下面层温缩不一致，引发基层开裂。

（二）二灰碎石基层下沉，致使沥青混凝土面层出现塌陷、坑槽等破坏现象。如二灰碎石基层强度不足，在长期反复荷载的作用下，就会发生基层下沉，产生裂缝等现象，一旦面层出现开裂，雨水就会渗入基层，逐渐形成唧浆现象，裂缝周边面层就会出现新的裂缝甚至破碎，促使面层进一步产生坑槽。

（三）二灰碎石基层表面形成软弱层，致使路面出现龟裂、推移、破坏现象。

主要原因为：

（1）二灰碎石基层强度不足，使得基层表面薄弱，形成软弱层。石灰剂量不足或质量不好，使粉煤灰未能全部被激活；拌和不均匀，局部有未形成胶结料的二灰，使基层强度形成不好，基层压实度不好，致使混合料未板结；施工季节较晚，环境气温较低，使强度上升过慢或养生条件不好等等，都会导致基层强度不足。

（2）施工措施不当。导致二灰碎石基层表面薄弱形成软弱层。在铺筑混合料过程中，粗平压实后，进行找平，若在已压实的低洼地处贴上一薄层，当时看来，基层表面是平整的，无脱皮现象，便实际上后来帖上的薄层与原先的材料不能板结成一体，开放交通后在行车荷载作用下，后帖的那层会逐渐被推动，压碎，并与下层脱落，沥青混凝土面层也随之推移、脱落。另外，施工碾压过程中基层表面碾压过度，使基层产生许多薄的剪切面，越接近表面的地方，其密实度越小。在行车荷载作用下，剪切面内的稳定土逐渐被压实、导致沥青混凝土面层松散、推移、甚至脱落。

（四）二灰碎石基层松散，不成板体，致使面层碎裂。

主要原因是混合料在拌和、养生过程中含水量不足；石灰质量较差且剂量不足，致使结合料没有充分地进行水化作用，不能发挥其应有的胶结作用。或者是碾压完毕后未及时养护遇雨雪天气表面受到冰冻所致。

三、防止二灰碎石基层产生裂缝的措施

（一）控制养生时间和含量水量，尽量保持初期湿养时间长一些，这样可以减少基层体积变化，初期湿养时间越长，干后的收缩越小。

（二）冲击荷载作用下的试件所产生的收缩，明显高于静荷载或滚动压实条件下试件所产生的收缩。所以，对于可能产生反射裂缝的路段，采用轮胎式压路机进行压实。

（三）保证二灰碎石材料的质量和配合比，并使混合料拌和均匀；保证石灰进行充分消解，并防止石灰堆放时间长而失效；适当加大碎石用量。但也要注意不要盲目加大碎石用量，试验表明当石灰剂量为10%时，宜采用60%～70%的碎石，若碎石含量超过70%时，其抗冻性较差。