水泥穩(wěn)定碎石配合比及無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的完整性

張 毅

(太原市市政工程總公司，山西 太原 030012)

水泥穩(wěn)定碎石配合比及無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的完整性

張 毅

(太原市市政工程總公司，山西 太原 030012)

分析了影響水泥穩(wěn)定碎石無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的各個(gè)因素，對(duì)水泥穩(wěn)定碎石配合比設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，總結(jié)了一些配合比設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題，以更好的控制混合料級(jí)配的合理性，使該配合比在應(yīng)用中得到理想的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效果。

水泥穩(wěn)定碎石，配合比，抗壓強(qiáng)度

0 引言

水泥穩(wěn)定碎石是一種半剛性材料，具有良好的力學(xué)性能和整體性、穩(wěn)定性、抗凍性以及耐久性，相比二灰碎石更能滿足高級(jí)公路對(duì)基層的要求，所以近年來(lái)廣泛應(yīng)用于重載交通以及連續(xù)交通的路面基層施工中，不僅可以收益提前，工期縮短，而且還減少了道路的全壽命周期的費(fèi)用。

按照相關(guān)道路施工技術(shù)規(guī)范及試驗(yàn)規(guī)程方法進(jìn)行水泥穩(wěn)定碎石配合比組成、設(shè)計(jì)，最終得到符合規(guī)范，且滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求的水泥穩(wěn)定碎石混合料。可以達(dá)到不同設(shè)計(jì)要求的道路(底)基層混合料抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。

1 配合比設(shè)計(jì)

1.1 水泥

水泥品種及強(qiáng)度等級(jí)：礦渣硅酸鹽水泥P.S32.5。

水泥采用太原北白水泥廠生產(chǎn)的礦渣硅酸鹽水泥(強(qiáng)度等級(jí)為32.5 MPa，生產(chǎn)批號(hào)D3-068,出廠日期2014.5.27),水泥質(zhì)量試驗(yàn)項(xiàng)目以及其標(biāo)準(zhǔn)要求見表1。

表1 水泥質(zhì)量試驗(yàn)項(xiàng)目及標(biāo)準(zhǔn)要求

1.2 碎石

1)集料(10 mm～30 mm碎石∶5 mm～20 mm碎石∶石屑)試驗(yàn)項(xiàng)目中的表觀相對(duì)密度，石料壓碎值(%)。針片狀顆粒含量(%)，含水量(%)等必須符合規(guī)范要求。

2)高速公路和一級(jí)公路集料的壓碎值應(yīng)不大于30%，二級(jí)和二級(jí)以下的公路集料的壓碎值應(yīng)不大于35%。

3)顆粒最大粒徑，高速公路和一級(jí)公路不大于31.5 mm，二級(jí)和二級(jí)以下公路不大于37.5 mm。

4)對(duì)以上三種規(guī)格碎石材料進(jìn)行篩分試驗(yàn)，碎石集料級(jí)配應(yīng)符合表2規(guī)定的級(jí)配要求。

表2 碎石集料級(jí)配要求

1.3 確定最大干密度和最佳含水量

根據(jù)市政道路設(shè)計(jì)部門給定的水泥穩(wěn)定碎石中的水泥計(jì)量，按擬定的水泥劑量4%為中檔，另增上下5%和3%的水泥劑量?jī)蓚€(gè)檔次，采用同一種集料級(jí)配按JTJ 057-1994公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定的方法[6]，分別確定出最大干密度和最佳含水量。

1.4 實(shí)驗(yàn)室確定7 d無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度

制作成型試件：實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試配混合料強(qiáng)度試件，一組(一種水泥劑量)按13個(gè)試件制作，壓實(shí)度按98%計(jì)，現(xiàn)將制備試件所需的基本參數(shù)敘述如下：

1)配制一種水泥劑量(例如3%)一個(gè)試件所需要的各種原材料數(shù)量，試件制作要求：試件規(guī)格φ150 mm高150 mm。

成型一個(gè)試件按6 500 g混合料配制，取水泥和碎石材料的含水量為0先計(jì)算水泥劑量為3.0%的各種材料數(shù)量：

水泥：

6 500×3÷(100+3)=189.3 g。

集料：

6 500×100÷(100+3)=6 310.7 g。

需加水量：

6 500×5.3%=344.5 g。

2)制備一個(gè)試件需要混合料的數(shù)量：

m=vρk(1+w)=3.14×15×15×

15÷4×2.32×98%×(1+5.3%)=6 342.9 g。

3)以(底)基層水泥劑量3.0%無(wú)機(jī)結(jié)合料無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)為例見表3。

試件按在規(guī)定溫度下保濕養(yǎng)生6 d，浸水1 d后，按照J(rèn)TJ 057-1994公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)[6]。

表3 水泥劑量3%無(wú)機(jī)結(jié)合料無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

根據(jù)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)要求，考慮到試驗(yàn)數(shù)據(jù)的偏差，計(jì)算試驗(yàn)結(jié)果的平均值Rd和偏差系數(shù)Cv。平均抗壓強(qiáng)度R應(yīng)滿足下列要求：

R≥Rd(1-4.645Cv)-1。

從工程經(jīng)濟(jì)性考慮，3.0%的水泥劑量為滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度指標(biāo)的最小水泥用量，滿足規(guī)范規(guī)定的路面底基層抗壓強(qiáng)度及壓實(shí)度的要求，故為此配合比的最佳水泥用量。

1)實(shí)驗(yàn)室目標(biāo)配合比綜合確定為:水泥∶集料=3.0∶100，混合料的最佳含水量為5.3%，最大干密度為2.32 g/cm3，壓實(shí)度按98%控制。

2)確定生產(chǎn)配合比。

依據(jù)《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》的要求[7]，視施工現(xiàn)場(chǎng)情況，對(duì)試驗(yàn)室確定的配合比來(lái)進(jìn)行調(diào)整，對(duì)集中廠拌法施工，水泥劑量需要增加0.5%，含水量要較最佳含水量增大0.5%～1%,所以經(jīng)過(guò)調(diào)整后得到的生產(chǎn)配合比為：水泥∶集料=3.5∶100，混合料最佳含水量為5.8%，最大干密度為2.32 g/cm3，壓實(shí)度按98%控制。

1.5 配合比設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題

1)骨架材料的要求。

骨架材料的強(qiáng)度主要是取決于基層材料的質(zhì)量。其公路等級(jí)越高，對(duì)材料的要求也相應(yīng)的提高，主要是碎石本身的硬度和強(qiáng)度，更主要的是調(diào)整合理的級(jí)配以提高混合料的整體材料的強(qiáng)度。

2)集料顆粒的最大粒徑必須有限制(最大粒徑不應(yīng)超過(guò)37.5 mm),顆粒越大，在拌合、整平和攤鋪時(shí)機(jī)械越容易損壞，混合料更容易產(chǎn)生離析現(xiàn)象，平整度也難以達(dá)到更高的要求。因此，在現(xiàn)今普遍采用最大粒徑較小的基層材料。

2 質(zhì)量保證與控制

沒(méi)有合格的原材料，就不能生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。質(zhì)量保證與控制的基本目的就是“達(dá)到規(guī)定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，確保質(zhì)量的穩(wěn)定性”。

水穩(wěn)拌合過(guò)程中質(zhì)量控制的主要項(xiàng)目有集料級(jí)配，水泥劑量，含水率，拌合均勻性等。

由于原材料的變異性，在生產(chǎn)之前對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行試驗(yàn)，得出數(shù)據(jù)對(duì)施工質(zhì)量評(píng)價(jià)是否符合指標(biāo)要求，合格的進(jìn)行檢查驗(yàn)收，不合格的責(zé)令退場(chǎng)。

1)集料級(jí)配的準(zhǔn)確性，良好的級(jí)配，既可節(jié)約水泥，也可取得滿意的效果。

2)水泥劑量的檢測(cè)應(yīng)在水穩(wěn)拌合過(guò)程中取樣，用滴定法試驗(yàn)，嚴(yán)格控制在規(guī)范允許的范圍內(nèi)，如達(dá)不到要求的，應(yīng)立即檢查原因，進(jìn)行調(diào)查整改。

3)含水量宜略大于最佳含水率，使混合料運(yùn)到工地現(xiàn)場(chǎng)攤鋪后碾壓時(shí)的含水量不小于最佳含水率。

4)拌合均勻性，在生產(chǎn)過(guò)程中要隨時(shí)觀察，無(wú)粗細(xì)集料離析現(xiàn)象，使混合料的濕度均勻。

3 結(jié)語(yǔ)

從該配合比設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果觀察，取3.5%的水泥劑量，水泥穩(wěn)定碎石的強(qiáng)度已經(jīng)滿足規(guī)范以及設(shè)計(jì)要求，并且成本比較低。在設(shè)計(jì)中為了滿足規(guī)范要求，考慮到在實(shí)際施工中水泥的自然損耗以及水泥劑量的離散對(duì)水泥穩(wěn)定碎石強(qiáng)度整體效果的影響。所以，在施工中增加了0.5%的水泥劑量，更好的控制了混合料級(jí)配的合理性，從而使該配合比在應(yīng)用中得到了理想的質(zhì)量以及經(jīng)濟(jì)效果。

存在問(wèn)題的討論，在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室條件差、人員少的情況下，使試驗(yàn)結(jié)果最大可能地接近施工結(jié)果，但不能僅僅滿足于規(guī)范規(guī)定的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，要努力在施工過(guò)程中加強(qiáng)過(guò)程控制的研究，從而有利于優(yōu)選施工配合比，有利于保證工程質(zhì)量，改善施工條件、加快進(jìn)度，降低成本，使水泥穩(wěn)定混合料在公路(底)基層施工中得到更廣泛的應(yīng)用。

[1] 山西省建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督管理總站.建設(shè)工程試驗(yàn)檢測(cè)應(yīng)用手冊(cè)[M].太原：山西科技出版社，2003.

[2] 徐培華，王安玲.公路工程混合料配合比設(shè)計(jì)與試驗(yàn)技術(shù)手冊(cè)[M].北京：人民交通出版社，2001.

[3] 北京市政建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司.道路工程施工工藝規(guī)程[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2011.

[4] 郭忠印,蘇向軍.水泥穩(wěn)定碎石基層施工質(zhì)量控制[J].公路,2004(9)：167-173.

[5] 郭永雄.水泥穩(wěn)定碎石配合比設(shè)計(jì)方法的研究[J].山西交通科技,2011(5)：65-71.

[6] JTJ 057-1994，公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程[S].

[7] JTJ 034-2000，公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范[S].

Analysis on cement stabilized grave mixing proportion and compressive strength integrity

ZHANG Yi

(TaiyuanMunicipalEngineeringHeadquarter,Taiyuan030012,China)

The paper analyzes factors influencing compressive strength of cement stabilized gravel, illustrates cement stabilized gravel mixing proportion design methods, and summarizes some mixing proportion design matters, with a view to better control mixture grading rationality and achieve ideal quality and economic effects in its application.

cement stabilized gravel, mixing proportion, compressive strength

1009-6825(2014)34-0125-02

2014-09-27

張 毅(1962- )，男，助理工程師

TU521.25

A