路面水穩基層的組成設計與設計要點

王青美

（常州市恒正交通工程試驗檢測中心有限公司 江蘇 常州 213000）

路面水穩基層的組成設計與設計要點

王青美

（常州市恒正交通工程試驗檢測中心有限公司 江蘇 常州 213000）

水泥穩定碎石（以下簡稱水穩）作為路面基層，其特點為整體強度高、抗裂性較好、收縮系數小，因此越來越廣泛地應用到公路工程中去，本文就其組成設計與設計要點進行闡述。

水穩；組成設計；設計要點

1 水穩具備的特點

1.1優點：

（1）水穩粗集料較多，細集料偏少，收縮系數較小，抗裂性較好；

（2）無側限抗壓強度略低，形成骨架嵌擠結構后，整體強度較高；

(3) 適用于大面積攤鋪，機械化施工效率高、效果好；

1.2缺點：

(1) 現場施工銜接較為緊湊，且需要施工人員有較強的責任心；

(2) 對各種原材料的要求高，對質量、穩定性均有要求；

2 水穩混合料的組成設計

2.1組成設計的原則，宜做到“三個控制”：

“控制一”在滿足規范及圖紙對強度要求的基礎上控制水泥用量；

“控制二”既要減少各種集料含泥量，又要對細集料的用量比例進行掌控；

“控制三”根據施工時的實際天氣、溫濕度的不同情況，對混合料的含水量進行掌控。

2.2材料組成

2.2.1 水泥

應首先考慮生產量較大、信譽度好的大生產廠家，在符合條件的廠家中挑選旋窖水泥。挑選水泥具有嚴格標準，挑選水泥強度等級較低的復合緩凝水泥，其強度為32.5級，嚴禁使用已經變質、受潮、放置時間較長、及摻有早強劑的水泥。水泥的初凝時間、終凝時間分別在不低于3小時和不低于6小時。建議根據現場施工氣候及料車運輸時間綜合考慮，夏天宜使用初凝時間≧5h，終凝時間≧6h的水泥，冬天宜使用初凝時間≧4.5h，終凝時間≧6.5h的水泥。

2.2.2 集料

2.2.2.1 石灰巖通常是集料選用的的材質，大致分為四種不同粒徑范圍。9.5-31.5mm（1#料）、4.75-9.5mm（2#料）、2.36-4.75mm（3#料）、2.36mm以下（4#料）。1#、2#料為粗集料，3#、4#料為細集料。

2.2.2.2 粗集料的要求：壓碎值，針片狀的粒徑要求不大于25%、20%，0.075mm通過率不大于2.0%。細集料的要求；3#料0.075mm通過率不大于3.0%，4#料0.075mm通過率不大于15%（宜不大于13%），對集料中0.6mm粒徑以下的顆粒必須檢測其液塑限，同時要求液限小于等于28%，塑性指數小于等于5。

2.2.2.3 集料質量的好壞將直接影響到工程質量的優劣，筆者經過幾年的設計經驗對集料的選擇、細集料的控制、到場材料的保護這三方面有著自己的體會，敘述如下：

① 集料的選擇 加工工藝基本分為兩種方法；其一，第一次破碎時采用顎式破碎機破碎，其二，第二次破碎是顎式破碎機破碎在先，而后采用反擊式破碎。前者為生產規模較小的加工工藝，后者為相對生產規模較大的加工工藝。針對生產工藝的不同，我們在浙江地區同一座山選取兩家石料加工廠分別采用一次破碎和二次破碎加工而成的材料進行檢測，檢測結果如下,級配；由于加工廠的篩網尺寸被我部統一，所以級配大體一致，壓碎值；一破22.3%，二破21.5%，針片狀含量；一破17.6%，二破13.4%。從以上檢測數據可以看出，壓碎值變化較小、針片狀含量相差較大，針片狀含量的多少將直接與混合料的強度形成產生直接關系，所以在有條件的情況下，選用二次破碎工藝加工的材料。

② 細集料的控制 規范及圖紙要求做液塑限和級配篩分試驗，其目的分別是控制細集料中的粘性土和0.075mm通過率（粉料含量）。我們經過試驗證明在以上兩項指標都達到要求的情況下，無側限強度仍然偏低，于是檢測細集料的砂當量指標只有25%，說明此材料中粘性土含量并不高但是雜質含量卻很高，才導致強度偏低。通過無側限試驗數據分析，試件強度隨砂當量的增大而增加（砂當量試驗能更好的反映細集料的特性，且試驗結果可以覆蓋液塑限）。砂當量指標控制在≥50%為宜。同時0.075mm通過率（粉料含量）不宜過多，過多會導致干縮裂縫的產生，所以粉料含量控制在≤13%左右為宜，但在砂當量指標較高的情況下，0.075mm通過率可以適當放寬，前提是保證合成后的0.075mm通過率不超標。所以細集料的質量控制應從上述幾個方面進行。

③ 到場材料的控制 為了避免集料二次污染和由于雨天造成粉料遇水會出現團、粘結等現象，使其在拌合樓下料過程中出現堵塞，影響配合比數據，要求對粉料存放的地點進行墊高、搭棚、覆蓋等措施。

2.2.3 水

飲用水、自來水都可以使用，但對水源發生異議或水源有問題時，應及時委托有資質的檢測部門對其進行檢測。

2.3組成設計

采用圖解法或試算法對選定的材料進行級配組成分析，同時對各種材料單級配集料的比例關系進行計算，通過試算將其級配區間調整與規范級配的中值相接近，略偏下限。確定比例時應考慮26.5mm篩孔的通過率走上限（減少施工現場離析現象的發生）。此外，在混合料的級配中，考慮到粗集料（≥4.75mm）是形成石-石嵌擠結構的部分，故在進行水穩配合比設計時，以4.75mm篩孔做為一個參考標準。

通過下列方篩孔(mm)的質量百分率（%）層位31.5 19 9.5 4.75 2.36 0.6 0.075基層100 68～8638～58 22～32 16～288～150～3

2.3.1 水泥劑量的確定

水泥一般采用緩凝型32.5或42.5級普通硅酸鹽水泥，3.5-5.0%的劑量，拌合站生產控制時提高0.5%。若施工的溫度較高，在該條件下水泥的凝結時間縮短很多，故水泥劑量采用低限。水泥劑量是根據室內試驗的檢測結果與具體的實際施工條件來綜合確定的。

2.3.2 最大干密度和最佳含水率的確定

水穩的最大干密度一般在2.25-2.40g/cm3之間（重型擊實法），最佳含水率通常在4.5-5.5%之間。

2.3.3 無側限抗壓強度的確定

無側限抗壓強度的確定需要拌制水穩混合料，水穩混合料需要根據以確定的最大干密度、最佳含水量進行拌制。并依據規定的98%壓實度進行制備混合料試件，制件完成后需對其進行養護，標準養護周期為七天，前六天在標準養護室養護，最后一天進行浸水養護，養護周期結束后對其進行無側限抗壓強度試驗。并根據無側限抗壓強度代表值R代大于設計值為前提，進行水泥用量的確定。

2.3.4 試驗室配合比的確定

取各項指標符合規范及設計要求的最佳配合比作為水穩的試驗室配合比。

2.3.5 生產配合比的確定

根據每天生產前測定的集料含水量換算每天的生產配合比。拌合樓操作人員應準確輸入試驗室遞交的生產配合比比例，禁止私自篡改生產配合比比例。

3 水穩的設計要點

3.1 0.075mm以下的石粉對質量的影響

0.075mm以下的石粉含有粘土、雜質、膨脹性土等有害物質。且這些雜質都帶有一定的塑性指數，這些雜質及塑性指數，會對強度的降低有非常大的影響，所以對這些雜質應加強檢測，避免使用不合格的細集料，同時檢測這些雜質，可以通過液塑限、砂當量、亞甲藍試驗進行檢測控制。

3.2含水率對施工質量的影響

3.2.1 含水率對壓實度的影響

通過標準擊實試驗數據可以看出相同級配情況下的混合料在不同的含水率情況下，同一個擊實功可以有不同的干密度，有的甚至對含水率的變化影響很大，所以控制好現場的含水率是非常有必要的。

3.2.2 含水率對強度的影響

施工時水穩的含水率過小，水泥缺水，而導致其不能正常水化、水解，故不容易將其碾壓成型,將影響水穩的強度。

施工時水穩的含水率過大，會造成機械碾輪、彈簧、不易壓實等現象。施工時含水率過大或者過小都會增大裂縫出現的機率。

3.3水穩裂縫的產生與預防

水穩的裂縫的類型有干縮裂縫、溫縮裂縫、裂紋裂縫、龜裂裂縫、反射裂縫等。產生的原因分別是由干縮應變、溫差、外力破壞而引起的。

出現裂縫采取的措施是：

（1）考慮施工成本，采用經濟合理的水泥劑量來滿足水穩的無側限強度；

（2）碾壓完成后立即用土工布覆蓋，防止水分蒸發，同時督促現場人員對水穩養護工作重要性的認識，水穩是“三分做、七分養”；

（3）對細集料的質量控制應嚴格把關，重視液塑限、砂當量、亞甲藍的試驗檢測；

（4）重視含水率的控制及生產期間每天早中晚氣候的變化，；

（5）提高工作效率，縮短延遲時間，注重前后場的銜接，避免出現過長的延遲時間；

4 結語

水穩混合料的組成設計直接關系到水穩基層后期的實體質量，水穩基層施工前必須對水穩混合料進行科學合理的設計，選擇滿足規范要求的原材料，合理進行集料級配、水泥劑量和含水量設計，并在施工過程中嚴格控制水穩混合料設計的落實，才能保證路面基層的實體質量。

[1]《公路瀝青路面設計規范》 JTG D50-2006

[2]《公路路面基層施工技術細則》 JTG/T F20-2015

[3]《公路工程無機結合料穩定材料試驗規程》 JTG E51-2009

[4]《公路工程集料試驗規程》 JTG E42-2005

[5]《公路路基路面現場測試規程》 JTG E60-2008

TU7

B

1007-6344（2017）05-0092-02