水泥穩定碎石在市政工程中的應用

摘要：城市道路半剛性基層采用水泥穩定碎石的技術研究

關鍵詞：水泥 碎石 粉煤灰 道路基層 技術性能 經濟效益 社會效益

0 引言

近年來，隨著國民經濟的飛速發展，交通運輸量日益增多，車輛承載力也隨之加大，相應地對道路標準的要求也日漸提高。為適應城市經濟的發展，各地對道路結構層標準也做了改善，市政道路基層中引入水泥穩定碎石（以下簡稱水穩），經行車驗證效果良好。

1 水泥穩定碎石作用原理

水泥穩定碎石是以級配碎石作骨料，采用一定數量的膠凝材料和足夠的灰漿體積填充骨料的空隙，按嵌擠原理攤鋪壓實。其壓實度接近于密實度，強度主要靠碎石間的嵌擠鎖結原理，同時有足夠的灰漿體積來填充骨料的空隙。它的初期強度高，并且強度隨齡期而增加很快結成板體，因而具有較高的強度，抗滲度和抗凍性較好。水穩水泥用量一般為混合料3%-7%，7天的無側限抗壓強度可達1.5~4.0%MPa，較其他路基材料高。水穩成活后遇雨不泥濘，表面堅實，是高級路面的理想基層材料。

2 材料要求

水穩材料主要由粒料和灰漿體積組成。粒料為級配碎石，灰漿體積包括水和凝膠材料，凝膠材料由水泥和混合料組成。

2.1 水泥 普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥和火山灰質硅酸鹽水泥均可，但應選用終凝時間較長（宜在6H以上）的水泥。快硬水泥、早強水泥以及受潮變質的水泥不應使用。宜采用標號較低（為325）的水泥。水泥品質必須滿足國家標準規定。

2.2 混合材料 混合材料分活性和非活性兩大類。活性材料是指粉煤灰等物質，可與水泥中析出的氧化鈣作用。非活性材料是指不具有活性或活性甚低的人工或天然的礦物材料，對這類材料的品質要求是材料的細度和不含有害的成分。

2.3 集料 應用人工級配碎石，城市主干道用做底基層時集料的最大粒徑不應超過40mm，顆粒組成范圍應符合規范要求。石料的磨耗值不超過35%，石料的壓碎值不超過30%

2.4 水 通常適合于飲用的水，均可拌制和養護水穩。如對水質有疑問，要確定水中是否有對水泥強度發展有重大影響的物質時，需要進行試驗。

3 水穩混合料組成設計

采用水泥、粉煤灰、穩定碎石、砂、石屑等筑路材料作為水泥穩定碎石基層。

實驗室通過經過一定數量的原材料試驗，進行配合比設計、擊實實驗，確定最大干密度和最佳含水量。然后以此配比制成試件，試件在規定穩定條件下保濕養護6天，浸水1天后，進行無側限抗壓強度實驗。水泥4%、粉煤灰10%、級配碎石86%的重型擊實試驗結果：最優含水量=7.7%，最大干質量密度=2.16g/cm3，7天平均抗壓強度=3.8MPA。

4 水穩施工方法注意的問題

①首先對底基層進行檢驗，復核控制樁高程。②水穩攤鋪前底基層清掃干凈，幷適量保持濕潤。③攪拌廠辦設備使用前應先調試所有廠拌設備、各計量系統，使所拌混合物含水量、骨料級配、水泥含量均符合配比要求，使機器運轉正常，拌和機出料量與所用攤鋪生產能力一致起來。④攤鋪、碾壓時，攤鋪系數1.3~1.5之間，施工中必須貫徹“寧高勿低、寧刮勿補”的原則，全部施工工程力爭在水泥終凝時間前做完。碾壓完畢立即做密實度試驗，若試驗結果達不到標準重新進行碾壓。⑤一般情況下水穩作業完成24小時后才可以砌沿石。其與砌沿石的時間間隔也不易太久，否則混合料形成板體后，板體堅硬，增加施工難度，敲鑿板體也極易破壞板體整體性。⑥養生時間不少于7天，這期間禁止車輛通行，每日灑水車灑水養護2~4遍，保持濕潤。

5 施工控制

5.1 材料控制 水泥穩定碎石基層材料主要由粗集料、細集料、水泥等拌和而成，防止不合格材料進場是質量控制的關鍵。

5.2 嚴格控制水泥劑量 在施工過程中，要嚴格控制好水泥穩定碎石的水泥劑量。水泥劑量太小，水泥穩定碎石強度則不能滿足承載力要求；水泥劑量太大時即浪費材料，又會使基層產生裂縫，對面層構成局部破壞。所以在施工過程中，要把水泥用量控制在經濟、合理的目標上。

5.3 含水量控制

5.3.1 含水量對壓實度的影響。混合料的含水量對水泥穩定碎石基層的質量影響主要包括強度、壓實度等。擊實試驗表明，含水量對壓實度有較大影響。當含水量不同時，相同的混合料在相同的壓實功作用下，會產生不同的壓實度。由此可見，施工時控制好含水量是保證壓實度達到設計標準的關鍵之一。

5.3.2 含水量對強度的影響。含水量較小，混合料不但難以碾壓成型，而且因水泥的物理、化學反應不全面而造成結構層強度難以形成，造成板體松散。

5.4 攤鋪 使用攤鋪機進行攤鋪的關鍵是保持作業連續不間斷，由此施工過程中必須作好充分的準備，拌和方面采用穩定土拌和站進行拌和，運輸方面采用自卸車運輸，要求一旦攤鋪就連續不斷的進行。

5.5 壓實 混合料的壓實是一個關鍵工序，也是保證施工質量的重要手段之一。當含水量大于或略大于最佳含水量時，就可以開始碾壓。組織壓實操作時應注意下列各點：①采用的壓實機具應先輕后重；②碾壓速度應先慢后快，一般速度控制在1.5~2.4km/h；③組織壓實機具合理的工作路線，直線段一般應先兩側后中間，以便保持路拱；在彎道部分，由低的一側開始逐漸向高的一側碾壓。相鄰兩次的輪跡應重疊輪寬的三分之一，保證均勻壓實而不漏壓，對于壓不到的邊角，應輔以人工或小型機具進行夯實處理。④應經常檢查混合料的含水量和密實度，幷視需要采取相應的調整措施，以達到符合規定壓實度的要求。

5.6 養生 水泥穩定碎石的養生是十分重要的一個環節，養生期間的濕度及齡期對水泥穩定碎石的強度影響相當大，在混合料形成初期應進行保濕養生，以保證水泥進行水化反應所需水分。養生期間還應采取封鎖交通的處理措施，除灑水車外其他車輛禁止通行，特別嚴禁重型車輛通行。

6 水穩幾個問題的探討

6.1 加強施工管理，加大機械化施工程度 由于水穩施工要求時間緊迫，同時要求一次達到質量標準，否則形成板體不易修整。所以必須加強施工管理，加大機械化施工程度，形成大規模、標準化作業方式，才易滿足水穩的施工要求。

6.2 摻加粉煤灰的水穩易于施工后期強度高 從已采用的兩種配合比（一種含粉煤灰、一種不含）集料的使用情況看，摻加粉煤灰的效果好。這是因為只加砂的混合料需水量較大，干縮也大，在夏天高溫干旱條件下施工極易出現裂縫，另外在振動式壓路機碾壓過程中極易翻漿，不利壓路機作業。而粉煤灰混合料對改善其和易性，降低水化熱溫升均有顯著效果。摻加粉煤灰，可提高水溫的后期強度，粉煤灰的活性及球形顆粒表面光滑，在水穩中可以減少骨料之間的摩阻力，相應減少拌和物用水量，可改善水穩的和易性。粉煤灰使水穩產生強度的同時也發生一部分熱量，但為數甚微，從而起到減少溫度裂縫的作用。另外，在水穩中摻加一定數量的粉煤灰也可抑制堿骨料反應。摻加粉煤灰做路基，即處理了電廠排泄的廢棄物，節約了土地資源，減少了對環境的污染，又降低了工程造價，不失為一種利國利民的良策。

6.3 水泥用量用水量的控制 在拌和水穩時水泥用量一定要控制準確，用量太少減少膠凝作用，用量太大加大水化熱反應溫度，極易形成裂縫，另外在振動式壓路機振動時，極易形成一層水泥漿覆蓋在水穩表面，阻止水穩水化熱的揮發，不利于壓路機作業。

參考文獻：

[1]公路路面基層施工技術規范.人民交通出版社.2003.

[2]市政工程施工手冊.人民交通出版社.2001.