淺談高等級公路水泥穩(wěn)定碎石基層混合料優(yōu)化設(shè)計與試驗檢測控制

摘要：目前水泥穩(wěn)定碎石基層已被廣泛應(yīng)用于高等級公路，其混合料組成設(shè)計的合理于否，直接影響該結(jié)構(gòu)層的綜合性能。本文對水泥穩(wěn)定碎石基層混合科如何優(yōu)化設(shè)計及所涉及各項試驗檢測進行了介紹。

關(guān)鍵詞：水泥穩(wěn)定碎石；配合比；試驗檢測控制

目前我國已建高等級公路大都采用半剛性基層，常用的是水泥穩(wěn)定粒料和石灰粉煤灰穩(wěn)定粒料基層，由于水泥穩(wěn)定碎石具有良好的力學(xué)性能和板體性、水穩(wěn)性、抗凍性等特點，得到越來越廣泛應(yīng)用。水泥穩(wěn)定碎石基層作為一種瀝青混凝土面層下鋪筑的主要承重層，有必要對其混合料配比進行優(yōu)化，使其具有良好的綜合性能，同時加強各項試驗檢測，為水泥穩(wěn)定碎石基層混合料優(yōu)化設(shè)計及工程質(zhì)量控制提供了有力的數(shù)據(jù)依據(jù)。

1 混合料優(yōu)化設(shè)計

合理的水泥穩(wěn)定碎石組成必須具有良好的工作性能、力學(xué)性能以及抗裂性能，即施工和易性好(粗集料離析較小)，能達到強度要求，且有較小的溫縮和干縮系數(shù)(現(xiàn)場裂縫少)。水泥穩(wěn)定碎石混合料組成設(shè)計包括：根據(jù)原材料要求，選取合適的水泥、碎石；確定合理的集料配比和水泥劑量。

1.1 原材料要求

(1)水泥：宜采用合格的，強度等級為32.5MPa或42.5MPa的普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥和火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥。要求水泥初凝時間3h以上和終凝時間6h以上的水泥。不應(yīng)使用快硬水泥、早強水泥以及已受潮變質(zhì)的水泥。

(2)碎石：碎石的最大粒徑不應(yīng)超過31.5mm，壓碎值應(yīng)不大于30%。

(3)水：凡是飲用水(含牲畜飲用水)均可用于水泥穩(wěn)定碎石。

1.2 混合料組成設(shè)計

1.2.1 碎石級配設(shè)計：取工地現(xiàn)場使用集料，宜按9.5-26.5mm、4.75-9.5mm、2.36-4.75mm、0-2.36mm等四種粒級配合，對集料分別進行水洗法篩分，用圖解法(試算法)確定一個初步配合比例，經(jīng)計算調(diào)整得到符合表1的合成級配，確定各集料的配合比例(用百分數(shù)表示)。

級配是水泥穩(wěn)定碎石混合料路用性能的關(guān)鍵影響因素。為保證混合料具有較好的工作性、抗裂性和力學(xué)性能，需優(yōu)化級配。采用懸浮骨架密實型級配：即將粗顆粒(4.75mm以上顆粒)調(diào)整成為懸浮連續(xù)型，則能有效避免離析；并控制細顆粒(4.75mm以下顆粒)含量，使其能充分填充粗集料顆粒所形成骨架的空隙 ，但不至于將該骨架撐開，則又能有效抑制細集料收縮，提高其抗裂性能，級配曲線按正“S”形調(diào)整。

1.2.2 水泥劑量確定

(1)標準擊實試驗：取工地用水泥、集料，按3.5%、4%、4.5%、5%、5.5%水泥劑量和集料配合比例進行擊實試驗，分別確定出不同劑量時，水泥穩(wěn)定碎石的最大干密度和最佳含水量作為強度試件成型時的依據(jù)。

(2)抗壓強度試驗：按擊實試驗確定的不同水泥劑量水泥穩(wěn)定碎石的最大干密度和最佳含水量，分別以壓實度為98%各制備13個試件，在溫度為20±2℃，濕度95%以上，保溫保濕養(yǎng)生6d，浸水24h后，進行無側(cè)限抗壓強度試驗。

(3)計算偏差系數(shù)：按不同水泥劑量分別計算強度試驗結(jié)果的偏差系數(shù)Cv(%)，偏差系數(shù)必須小于等于15%。否則試驗結(jié)果無效，重新進行試驗。

(4)抗壓強度代表值：偏差系數(shù)滿足要求后，不同水泥劑量的平均抗壓強度R均應(yīng)符合公式： R均≥Rd/(1-ZαCv) (Rd:設(shè)計抗壓強度；Cv：偏差系數(shù)(以小數(shù)計)；保證率95%時Zα=1.645) 要求，規(guī)范要求水泥穩(wěn)定基層Rd應(yīng)滿足3.0-5.0MPa或文件提供的設(shè)計強度。

(5)確定水泥劑量：計算得出各水泥劑量抗壓強度值，從中選擇滿足要求的最小水泥劑量作為試驗室配合比設(shè)計的水泥劑量。實踐表明水泥穩(wěn)定碎石基層抗壓強度滿足3.5-4.0MPa，這樣既保證足夠的強度，也避免因強度過高產(chǎn)生較多反射裂縫。

(6)為減少基層反射裂縫，必須滿足以下限制：在滿足設(shè)計強度的基礎(chǔ)上限制水泥用量；在減少含泥量的同時，限制細集料、粉料用量；根據(jù)施工時氣候條件限制含水量。具體要求水泥劑量應(yīng)不大于5%(建議用高標號水泥，可減少水泥劑量)、集料級配中0.075mm以下顆粒含量宜不大于3.5%、含水量宜不超過最佳含水量的1%。

用插值法取強度代表值滿足設(shè)計要求(宜取范圍中值)的配合比作為水泥穩(wěn)定碎石的最佳生產(chǎn)配合比，用重型擊實法求得最佳含水量和最大干密度。

2 水泥穩(wěn)定碎石試驗檢測

試驗檢測是工程質(zhì)量管理的重要手段，是指導(dǎo)、控制和評定工程質(zhì)量的科學(xué)依據(jù)。為保證水泥穩(wěn)定碎石基層質(zhì)量，需進行以下試驗檢測項目。

2.1 原材料試驗

該項試驗保證了水泥穩(wěn)定碎石所用各種原材料符合規(guī)范要求。

(1)水泥的物理性能試驗：強度試驗、凝結(jié)時間、安定性試驗均按《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規(guī)程》(JTG E30—2005)進行。

(2)集料試驗：碎石篩分試驗、壓碎值試驗均按《公路工程集料試驗規(guī)程》(JTG E42-2005)進行。

2.2 混合料試驗

該項試驗為水泥穩(wěn)定碎石混合料合理組成設(shè)計及綜合性能是否優(yōu)良提供了科學(xué)依據(jù)。

(1)擊實試驗；

(2)水泥劑量測定；

(3)無測限抗壓強度試驗；

(4)間接抗拉強度試驗；

(5)室內(nèi)抗壓回彈模量試驗

以上各項試驗均按《公路工程無機結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程》(JTG E51-2009)進行。

2.3 現(xiàn)場檢測

該項檢測為水泥穩(wěn)定碎石基層現(xiàn)場施工與工程質(zhì)量控制提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

(1)壓實度；(2)厚度檢測按《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》(JTG E60-2008)進行。

(3)水泥劑量；(4)混合料級配檢測按《公路工程無機結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程》(JTG E51-2009)進行。

3 結(jié)語

(1)確保水泥穩(wěn)定碎石基層質(zhì)量及其綜合性能良好，需優(yōu)化混合料設(shè)計。

(2)碎石采用懸浮骨架密實型級配，級配曲線按正“S”形調(diào)整后，所得混合料將具有較好的工作性、抗裂性和力學(xué)性能。

(3)采用適當?shù)乃鄤┝浚梢詼p少水泥穩(wěn)定碎石基層干縮裂縫數(shù)量。

(4)水泥穩(wěn)定碎石基層的各項試驗檢測數(shù)據(jù)是指導(dǎo)、控制和評定該結(jié)構(gòu)層工程質(zhì)量的科學(xué)依據(jù)。

參考文獻

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[2]JTJ034-2000 公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范

[3]劉佳.級配變化對水泥穩(wěn)定碎石材料綜合性能的影響研究.公路，2010，(12)