在寒冷的冻土地区，施工季节的气温仍然较低，有些地方甚至在夜间会达到0℃以下，这导致实际施工条件与室内的预期标准相差很大，因此，水泥稳定砂砾桩设计方法与传统的设计方法有许多不同之处。基于此，论文根据现场条件从原材料选定、无侧限抗压强度试验、试验配合比、生产配合比及制作注意事项5个方面，详细介绍了冻土地区路面水泥稳定砂砾桩配合比的设计过程。

多年冻土地区路面使用过程中的许多病害与基层状况直接相关.水泥稳定砂砾作为我国传统的半刚性基层材料,在多年冻土地区公路路面结构中得到了普遍运用.为研究水泥稳定砂砾不同水泥掺量、不同养生龄期下的抗冻性能,通过提出合理的抗冻试验方法分别进行了水泥稳定砂砾冻融温度、冻融时间、冻融次数、试件的养生龄期及抗冻指标方面的试验研究.结果表明:水泥剂量越高,水泥稳定砂砾冻前、冻后的抗压强度值越高,说明其抗冻性能越好;水泥稳定砂砾从28 d开始抗压强度、冻融后抗压强度及冻融后劈裂强度都明显增加,证明水泥稳定砂砾从28 d开始已具有一定的抗冻性.提出的抗冻试验方法和指标要求适合多年冻土地区半刚性基层材料,有一定的实用价值.

通过模拟冻土地区实际温度养生的水泥稳定砂砾的干燥收缩与温度收缩试验,分析了混合料的收缩特性。试验得出,模拟养生初期和早期试件的相对干缩应变的变化趋势基本相同,干缩系数变化趋势明显不同,相对失水率在65%80%之间是干缩应变的最不利阶段。养生温度对混合料的温度收缩有明显影响,模拟了养生试件的温缩应变变化速率比标准养生大,温缩系数约为标准养生的1.5～5倍,变化趋势存在差异。0-20℃是温度收缩的最不利温度段。冻土地区混合料收缩特性的变化主要与温度对混合料强度形成的影响有关。结果表明,加快冻土地区水泥稳定砂砾的强度形成,可以明显提高混合料的抗收缩开裂能力。

研究了水泥稳定砂砾基层的强度形成机理、收缩与抗裂特性,并对水泥稳定粒料基层的配比设计方法进行了分析探讨,从而确定水泥稳定砂砾基层配比,保证了水泥稳定砂砾基层强度的形成,以确保公路路面的施工质量。

多年冻土地区路面水泥稳定砂砾基层应用中,普遍存在基层上下松散、中部板结的“夹层”现象。在定性分析的基础上,通过模拟多年冻土地区基层下垫层的可能湿度状况养生的强度试验,定量分析了湿度对水泥稳定砂砾强度形成的影响,探讨了“夹层”现象产生的原因。研究得出,垫层含水量小于基层混合料最佳含水量时,对基层混合料强度形成有明显影响,抗压强度随垫层含水量的减小而降低;模拟湿度养生混合料的强度形成过程与标准养生基本相近,但14 d后强度增长显著减缓;混合料形成骨架结构时,可以减轻水分损失对混合料后期强度形成的影响。结果表明:多年冻土地区特殊的湿度条件是水泥稳定砂砾基层出现“夹层”现象的主要原因,在基层施工中针对特殊湿度条件采取有效工程技术措施,可以避免“夹层”现象的出现。

通过控制试件湿度,模拟基层实际使用中的最不利湿度状况下的冻融循环试验,分析了冻融循环次数和试件湿度状况对混合料耐冻系数的影响.结果表明,耐冻系数随冻融循环次数的增加而不断减小,湿度对抗冻融耐久性评价结果有明显影响.多年冻土地区水泥稳定砂砾的抗冻融耐久性评价不宜直接采用水泥混凝土的饱水冻融试验方法,采用模拟基层的最不利湿度状况的冻融试验,以10次冻融循环时弯拉强度损失表示的耐冻系数作为指标,评价结果稳定,更符合实际使用情况.

水泥稳定砂砾在多年冻土地区路面基层应用中普遍出现了板体性差、强度低等问题,通过模拟多年冻土地区实际温度变化和单一恒温的强度试验,与标准养生条件对比分析了特殊温度条件对水泥稳定砂砾混合料强度形成的影响。研究得出,多年冻土地区特殊的低温和负温条件将明显延缓混合料强度的形成速度;养生温度对混合料强度形成的影响存在临界状态,当第二天养生温度达到研究得出的临界温度分界点7℃后,只通过提高养生温度来进一步提高强度或加快强度增长的效果并不明显。结果表明,多年冻土地区特殊的温度条件是基层出现板体性差和强度低等问题的主要原因,解决问题的关键在于采取提高混合料设计强度、掺入外加剂、保温和封闭施工等技术措施,保证和提高早期强度,降低负温和低温影响程度。