水泥穩(wěn)定碎石基層硬化收縮減緩措施

任朋喜，裴立明

(黑龍江省龍建路橋第四工程有限公司)

1 原材料要求標(biāo)準(zhǔn)

《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ034-2000)中對(duì)基層集料要求較為寬松，對(duì)許多關(guān)鍵指標(biāo)均要求較低，由于劣質(zhì)石料價(jià)格便宜，這就容易誤導(dǎo)承包商在選擇水泥穩(wěn)定碎石材料時(shí)選擇材質(zhì)較差的石料。水泥劑量是由水泥穩(wěn)定碎石試件7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)決定的。若采用的石料性能較差勢必將增加混合料中水泥的劑量，來確保7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度代表值，以滿足設(shè)計(jì)要求。由于集料原材料品質(zhì)較差而采用高水泥劑量，是導(dǎo)致水泥穩(wěn)定碎石基層容易產(chǎn)生裂縫的重要原因。基于此考慮，在選擇水泥穩(wěn)定碎石原材料過程中，有針對(duì)性地提高集料標(biāo)準(zhǔn)，以降低水穩(wěn)碎石水泥用量，達(dá)到提高強(qiáng)度、減緩開裂的目的。

水泥穩(wěn)定碎石采用15～31.5 mm、5～15 mm、0～ 5 mm碎石，為改善細(xì)集料特性，添加0～2.36 mm機(jī)制砂。前3種集料采用金秋石料廠生產(chǎn)的碎石，機(jī)制砂采用阿城新開元石料廠生產(chǎn)的水洗砂。水泥采用哈爾濱水泥廠生產(chǎn)的普通硅酸鹽緩凝水泥，標(biāo)號(hào)為32.5。

對(duì)于水泥穩(wěn)定粗集料，制定了高于規(guī)范的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，要求材料加強(qiáng)3項(xiàng)檢測：級(jí)配檢驗(yàn)、針片狀檢驗(yàn)和壓碎值檢驗(yàn)，級(jí)配要求±10，針片狀要求不大于13%，壓碎值要求不大于28%。針片狀和壓碎值是影響粗集料性能的最重要指標(biāo)，也是影響水泥穩(wěn)定混合料強(qiáng)度的關(guān)鍵指標(biāo)。

水泥穩(wěn)定碎石細(xì)集料中粉料的含量、含泥量是關(guān)系到水泥穩(wěn)定碎石開裂率的關(guān)鍵指標(biāo)，粉料含量高、含泥量高的混合料導(dǎo)致收縮應(yīng)變大，容易開裂。因此細(xì)集料以石粉為主，應(yīng)潔凈且含泥量少。采用兩種細(xì)集料摻配，分別為0～5 mm碎石和0～2.36 mm機(jī)制砂，要求細(xì)集料砂當(dāng)量在60以上，級(jí)配容許誤差±5。集料中小于0.6 mm的顆粒必須進(jìn)行液限和塑性指數(shù)試驗(yàn)，要求液限小于28%，塑性指數(shù)＜9。

水泥穩(wěn)定碎石基層施工所用水泥以普通硅酸鹽水泥為宜，禁止使用快硬水泥、早強(qiáng)水泥、粉煤灰水泥和其他受外界影響而變質(zhì)的水泥，應(yīng)使用緩凝水泥。路面基層宜采用強(qiáng)度等級(jí)適中的水泥，水泥強(qiáng)度不宜過低;水泥各齡期強(qiáng)度、安定性等應(yīng)達(dá)到相應(yīng)指標(biāo)要求;要求水泥初凝時(shí)間3 h以上，終凝時(shí)間不小于6 h。如采用散裝水泥，在水泥進(jìn)場入罐時(shí)，要了解其出爐天數(shù)。剛出爐的水泥，要停放7 d，且安定性合格后才能使用。夏季高溫作業(yè)時(shí)，散裝水泥入罐溫度不能高于50℃，高于這個(gè)溫度，若必須使用時(shí)，應(yīng)采取降溫措施。

2 原材料試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)施工指導(dǎo)意見，各項(xiàng)目部進(jìn)行了廣泛的材料采供調(diào)查，最后確定了原材料、石料各項(xiàng)試驗(yàn)檢測數(shù)據(jù)分別見表1。

表1 集料技術(shù)指標(biāo)檢測結(jié)果

水泥各項(xiàng)檢測指標(biāo)見表2。

表2 水泥物理性能檢測

3 水泥劑量的控制

水泥穩(wěn)定碎石中水泥劑量是影響水穩(wěn)開裂的重要原因，而通常高等級(jí)公路設(shè)計(jì)交通量都很大，在選擇設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)一般會(huì)選擇較高值，如一般高速公路水泥穩(wěn)定碎石7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值一般介于4.5～5.0 MPa，而施工指導(dǎo)意見中通常對(duì)碎石材料要求不高，這就必然導(dǎo)致了高水泥用量，容易造成路面開裂。

在本一級(jí)公路采用了優(yōu)質(zhì)碎石材料，在選擇設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)充分考慮到交通量和交通軸載較重這一特點(diǎn)，確定7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于3.5 MPa。在混合料配合比設(shè)計(jì)中，選取了兩種級(jí)配進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)，分別采用水泥劑量為3.5%、4.0%、4.5%、5.0%、5.5%%五種配比進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見表3、表4。

兩種級(jí)配所用原材料均相同，經(jīng)過比選，為滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求并達(dá)到一定的保證率，級(jí)配B采用了5.0%的水泥劑量，級(jí)配A采用4.5%的水泥劑量，并分別鋪筑了各300 m的試驗(yàn)段進(jìn)行對(duì)比。拌和、運(yùn)輸、攤鋪、碾壓、養(yǎng)生等各項(xiàng)施工工藝均相同，在施工養(yǎng)生滿10 d后進(jìn)行了路況調(diào)查。由于前后時(shí)間較短，晝夜溫差小，可以認(rèn)為未發(fā)生溫縮裂縫，路面僅發(fā)生了硬化裂縫和干縮裂縫，兩種級(jí)配結(jié)果相差較大。從表3可以看出兩種級(jí)配比較接近，采用級(jí)配B即水泥劑量5.0%的試驗(yàn)段落出現(xiàn)了11條微細(xì)的裂縫，其中6條貫通整個(gè)半幅路面，5條貫通半幅;而采用級(jí)配A即水泥劑量為4.5%的試驗(yàn)段落僅出現(xiàn)了1條微細(xì)的裂縫，貫通整個(gè)路幅。從兩條試驗(yàn)段調(diào)查情況看，水泥劑量對(duì)硬化開裂和干縮開裂影響是非常顯著的，水泥劑量的增加，將導(dǎo)致水穩(wěn)基層裂縫數(shù)量急劇的增加，但其對(duì)基層強(qiáng)度的增加影響并不顯著，從表4可以看出，兩種級(jí)配A和B，水泥劑量增加了0.5%，強(qiáng)度均為4.1 MPa，而裂縫數(shù)量增加了11倍。

表3 兩種級(jí)配通過率 %

3.5 2.26 2.32 5.3 4.9 3.1 2.6 4.0 2.27 2.33 5.5 5.1 3.5 3.3 4.5 2.28 2.34 5.6 5.2 4.1 3.9 5.0 2.28 2.34 5.7 5.3 4.4 4.1 5.5 2.29 2.35 5.9 5.5 4.8 4.5

4 水穩(wěn)混合料級(jí)配控制

《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ034-2000)中對(duì)半剛性基層級(jí)配要求較寬，級(jí)配偏細(xì)，細(xì)集料偏多容易導(dǎo)致開裂的發(fā)生。結(jié)合哈爾濱地區(qū)水穩(wěn)碎石施工經(jīng)驗(yàn)，本公路采用了較粗的級(jí)配形式，通過K法計(jì)算出集料級(jí)配范圍，通過率范圍見表5。

5 水泥穩(wěn)定混合料含水量控制

水泥穩(wěn)定碎石施工中，為了防止強(qiáng)度形成過程中水泥水化缺水，施工中控制用水量高于最佳含水量1% ～2%左右，但不宜過高，以防止碾壓過程中形成輪轍影響路面平整度。

表5 水泥穩(wěn)定碎石級(jí)配范圍 %