影響水泥穩定碎石基層強度控制的因素

李 杰

影響水泥穩定碎石基層強度控制的因素

李 杰

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本文從影響水泥穩定碎石基層強度的幾個主要因素，水泥劑量、材料、級配等入手，結合自身的實踐經驗，探討如何控制水泥穩定碎石的強度。

基層；強度；控制

水泥穩定碎石常被設計成公路路面的基層，由于基層質量不佳而導致路面早期破壞的現象屢見不鮮，筆者就多年來的施工經驗，淺談水泥穩定碎石基層強度控制的幾個主要方面。

一、嚴格控制水泥劑量

水泥劑量是影響水泥穩定碎石強度的關鍵之一。因水泥劑量不能保證而引起的質量事故時有發生。如某二級公路，水泥穩定碎石基層齡期超過七天，鉆芯取樣后做抗壓強度試驗，發現強度大的能達到12MPa左右，小的卻只有約3MPa，且芯樣不完整，顯然是水泥劑量不均導致的。因此，要保證水泥穩定碎石的強度，就必須嚴格控制水泥劑量。控制水泥劑量主要從以下幾個方面入手。

（1）選用合格水泥。普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥和火山灰質硅酸鹽水泥都可用于水泥穩定碎石，但應選用初凝時間大于3小時，終凝時間較長（宜在6小時以上,10小時以內）的水泥，水泥標號為適宜的較低標號。

（2）按要求達到的強度進行混合料配合比試驗，確定最佳水泥用量。水泥穩定碎石的強度在很大程度上取決于水泥用量的多少，一般隨著水泥用量的增加，強度也會隨著增大。但水泥用量又不可過高，一般水泥用量不可超過6%，過高的水泥用量非但不經濟，并且可以引起較大的收縮和較多的裂縫。

（3）生產過程中，一定要保證水泥用量，嚴格控制在規范規定的范圍內，水泥拌合要均勻。施工中影響水泥劑量的因素有很多，包括原材料含水量變化、級配變化、設備運行故障、后方供料狀態，還有要經常根據前方施工情況調整拌和機出料能力，和水泥拌合不均勻也容易引起強度達不到。為保證拌和機拌合質量穩定，水泥劑量要進行嚴格的測試。在這個過程中，并不是水泥劑量只要大于設計配合比質量即可，而是按照規范要求每2000平方連續測六個試樣，六個試樣偏差不能太大，否則水泥劑量則為不合格。

二、選用合格的砂石材料

在保證水泥劑量的同時，砂石材料合格與否也是影響水泥穩定碎石基層強度的重要方面。集料的顆粒形狀、表面特征及表面清潔程度是決定強度的重要因素。使用扁平或針片狀顆粒集料不僅會增加集料的表面積，并增加混凝土空隙率，從而降低混凝土強度，覆蓋在集料表面的雜質，如淤泥和粘土，以及風化和腐敗層會降低界面粘強度。為了保障混合料施工的合宜性，需要有限控制被穩定材料的公稱最大粒徑及其含量。對此《公路路面基層施工技術規范》都有明確規定，高等級公路路面基層的最大公稱粒徑為26.5㎜，由于在實際施工過程中完全提出超顆粒集料是不現實的，所以大于26.5㎜的顆粒最多可達2%-3%。水泥穩定碎石基層0.0.75mm以下的細集料含量較高時，將影響基層的收縮性能，引起裂縫，因此對于高速公路和一級公路級配要求中，0.075mm的含量不得超過5%。另一方面為了保證混合料有較好的抗疲勞性，0.075mm以下的含量不宜為零。高速公路和一級公路相應級配的容許波動范圍比較小，相應要求更嚴格。以4.75mm為例，容許的波動范圍為10%，而二級及二級以下公路，4.75mm以下的波動范圍為20%。高速公路和一級公路，水泥穩定碎石0.075mm以下粉塵含量不超過2%,集料壓碎值不大于26%，針片狀顆粒含量≤18%。以某一級公路為例，由于集料含泥量較大，最大可達到5.5%，嚴重超出規范要求，經拌合鋪筑后，該段基層鉆芯取樣不完整，下部松散，最后只能用冷再生機重新加水泥拌和處理，有人認為集料含泥量大不是影響因素，因冷再生材料時里面同樣含有較多泥塊。這種觀念是不正確的。冷再生的原料是由石灰和瀝青面層組成的無機混合料，其強度形成機理是依靠離子之間的交換、吸附，以及一系列復雜的物理化學反應，而集料表面的土質只會降低界面粘結程度。

三、級配要合理

集粒級配對混合料，特別是水泥穩定碎石混合料的強度有顯著影響。為保證生產過程中混合料的級配滿足要求，需要嚴格控制以下幾個方面：

1.做好原材料的進場驗收制度

按照規范要求對不同顆粒級的原材料都要進行試驗，對嚴重超出規范要求的集料應杜絕進場。原材料的不均勻性是影響混合料性能穩定性的重要因素，為了全面掌握各檔原材料的級配情況，需要從拌合場料堆的不同位置和每一批次進料中分別取料、篩分，然后分別統計各檔料通過率的平均值和變異系數。

2.不同粒度的原材料要分別堆放

對堆放不同粒級原材料的場地，應采取適當措施隔開，避免料多時互相交錯，保持同一粒度級集料顆粒組成無大變化。每種規格的粒料最好有明顯的標牌、標識。

3.細集料要覆蓋

細集料包括石屑和砂需要用篷布覆蓋，防止雨淋。如果細集料潮濕或含水量太大，就不能順暢通過下料口到達輸送帶，不得不采用人工捅料的方法，這樣下料必然會不均勻，導致級配受影響，從而影響水泥穩定碎石的強度。

4.下料上口之間要用隔板隔開

拌料機通常有4個下料斗，可放4種不同粒級的集料，但由于4個料斗的上口緊靠在一起，一字排列、上口齊平，在下料過程中，造成相鄰料斗的兩種集料相混，使生產配合比發生顯著變化。如果在下料斗上口之間用隔板隔開，同時下料斗的上口不要緊靠在一起，裝載機裝料斗的寬度小于上口，則可避免這種現象。

四、拌和要均勻

在用拌合機進行拌和時，需要檢查拌合機具是否存在拌和不穩定情況。拌合設備要嚴格保證各個料倉進料的穩定，按設計確定的比例進料，不得隨意調整，并應隨時進行檢查。出現問題，應停止生產。如果拌合機長時間閑置，在使用之前一定要做檢查，拌鍋要做到經常清理。

拌和時間對強度影響也很大?，F在拌合工程中大多數拌合設備的拌缸長度不大于5M,混合料在拌缸中的拌合時間不超過10s,有的僅有5s-6s,難以保證混合料拌合的均勻性。因此現在規范要求必須進行二次拌合。

拌合過程中的加水倉也要嚴格控制流量。天氣炎熱或運距較遠時，應該稍微加大水泥穩定碎石的含水量，一般比最佳含水量增加0.5-1個百分點。水泥穩定中、粗粒料對含水量的變化非常敏感，所以不可過度加水，以免引起“彈簧”。

五、嚴格按規范施工

應按工程量的大小和運距的長短，配置足夠數量的運輸車。運輸過程中車廂應覆蓋，防止表層混合料含水量損失過多，如混合料已變白，通過攤鋪和攤鋪后會造成強度偏低；混合料攤鋪應保證足夠的厚度，碾壓成型后每層的攤鋪厚度不小于16cm，最大厚度不易大于20cm。 混合料攤鋪過程中，應保持連續。碾壓要及時，壓實要在施工確定的水泥延遲時間內完成，否則延遲時間過長，會直接影響可能達到的壓實度及強度。碾壓過程中，要保持水泥穩定碎石表面濕潤，天氣炎熱時，要及時補水，以防止“起皮”。碾壓過程中，對有“彈簧”、“起皮”和“松散”路段，要及時翻開重新拌合或處理。

六、高度重視養護

為獲得高強度的水泥穩定碎石基層，必須進行適當的養護以保證水泥水化過程的正常進行，水泥的水化速度與程度，水化物結構特征取決于時間、溫度、濕度在養護期間，尤其是夏天溫度高，水分蒸發快，要經常及時地灑水，并嚴禁車輛通行。冬天可以用潮濕草袋覆蓋養生，既保持濕度，也保證了溫度。

七、保證足夠的齡期

水泥穩定碎石的強度隨齡期增加而增長。水泥穩定碎石成型后，必須進行灑水養生。養生時間不少于７天，后期養生對水泥穩定碎石的強度提高、板體的形成至關重要。因此，在鋪筑路面下層之前一定要保證基層在鋪筑后七天，經鉆芯取樣檢查分析合格之后方能進行下道工序。

結語：目前，水泥穩定碎石基層在公路施工中被廣泛使用。探討控制其強度的有效方法，在公路施工中有著愈來愈重要的現實意義。

[1]《公路路面基層施工技術細則》JTGTF20-2015

[2]《道路建筑材料》李立寒同濟大學出版社

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1007-6344（2017）03-0013-01