水泥穩定級配碎石配合比設計及調整研究

張 文 霞

(山西施宇公路工程質量檢測有限公司，山西 大同 037011)

0 引言

水泥穩定級配碎石的定義在2015年頒布的《公路路面基層施工技術細則》中明確規定:以水泥為結合料通過加水與被穩定材料共同拌和形成的混合料，包括水泥穩定級配碎石、水泥穩定級配礫石、水泥穩定石屑、水泥穩定土、水泥穩定砂等[1]。水泥穩定級配碎石是基層設計中最常用的結構類型，水泥穩定級配碎石的級配設計和調整是路面質量的重要保證，提高配合比的合理性和穩定性是路面質量的有力措施。下面就水泥穩定級配碎石的配合比設計以及生產的調整進行探討。

1 配合比設計以及調整的意義

配合比設計的級配是混合料最基本的要素之一。設計的過程中要符合以下條件:1)原材料、混合料的技術指標符合規范要求。2)無側限抗壓強度的要求。3)結合當地的情況，確定最佳技術指標。按照以上原則進行設計，但是在通車后，路面使用效果卻不同。其原因是設計的級配不合理，混合料本身設計質量存在缺陷。水泥穩定碎石生產過程中波動較大，混合料生產質量不穩定，造成生產的混合料偏離設計的混合料。因此配合比設計曲線的準確性和生產過程級配控制的穩定性是水泥穩定碎石的質量的基礎，必須對其進行科學的控制。

2 配合比設計的探討

2.1 水泥穩定級配碎石級配曲線的材料空間分析

水泥穩定級配碎石配合比設計的過程中，大多數設計者多注重設計過程，對原材料的種類以及力學空間搭配進行忽視。對于材料的種類以及類型而言，材料的設計結果是固定的。同樣的級配曲線會有不同的性能，在室內進行標準試驗比對進行驗證。

表1 標準試驗對比表

從表1中可以看出：1)水泥穩定級配碎石級配的設計中把機制砂換成中細砂，雖然能合成同樣的級配曲線，但是無側限抗壓強度和最佳含水量、最佳水泥劑量都會不同。2)水泥穩定級配碎石級配的設計中合成級配一樣，但是強度從5.4 MPa降低到4.3 MPa,公路等級從極重、特重交通降低到重交通，水泥劑量從4.2%上升到4.5%，所確定的技術參數都發生較大地變化。選擇不同規格的材料搭配使混合料會有較大的變化，因此設計混合料的級配首先要滿足連續級配。不僅設計的混合料級配曲線連續，而且原材料的規格要連續。原材料的集中粒徑最好是2∶1的關系，這樣材料的搭配會連續，空間布置合理。

2.2 水泥穩定級配碎石級配曲線的綜合要求分析

在選擇基礎材料后，考慮整體設計的連續性，設計的級配曲線不一定在級配范圍的中值。設計的級配曲線根據無側限抗壓限度、抗沖刷性能、路面產生裂縫的距離三個指標進行設計。在室內設計時只考慮無側限抗壓強度指標。抗沖刷性能和路面產生裂縫的距離都是依據經驗確定，沒有標準規范，這給設計帶來困難。因此經過大量的實踐摸索：粉塵含量少、細集料不宜太少都有利于其他兩項指標的設計。這樣設計的水泥穩定級配碎石不會偏離設計的方向。其次水泥穩定碎石基層施工技術的使用是一種趨勢，更是考慮質量、進度等多種情況后的必然選擇[2]。材料的充足性以及材料的價格都會對配合比設計產生影響。設計的過程中不考慮以上問題，施工單位在施工過程中，會再利用規范要求的波動進行適當的調整后，使用后混合料的性能發生變化。在滿足質量要求的條件下，設計的配合比一定要考慮材料的供應狀況和成本問題的影響。最后再嚴格按照規程的要求進行設計。通過以上三步的設計，使整個過程更加完善科學。

2.3 水泥穩定級配碎石取樣代表性的分析

水泥穩定級配碎石的取樣代表性是一個最基本的要求，但是在國內的石料供應中出現了問題。高速公路水泥穩定碎石的數量一般在60萬t～100萬t之間數量巨大?，F在國家對環保要求越來越嚴格，材料出現供不應求的狀況。這樣在施工過程中就會出現多個石料廠進行石料供應。導致最初的取樣樣品和后期施工的過程中樣品不符合，混合料的性能發生較大的變化。因此在設計混合料的過程中，應該增加備選料場的配合比設計，以備工程需要。

3 生產過程中配合比設計的調整分析

目標配合比、生產配合比完成以后進行實際生產。在生產的過程中要考慮設備性能、材料離析、控制參數的影響。

3.1 設備性能的影響混合料的分析

設備性能的影響是生產控制過程中經常遇到的問題。它主要表現在對材料稱量的準確性的影響。如水泥螺旋布料器的計量裝置采用三角支撐的計量斗形式。如果三角支撐的一個焊角出現斷裂，設備運行時計量斗發生顫動，水泥計量會發生較大的變化，見表2。

表2 水泥計量變化測定表

不考慮施工設備的影響，混合料的技術參數有可能發生較大的變化。因此在設計混合料的過程中，設計人員要和設備操作人員緊密的聯系在一起，將不同專業之間的知識融合在一起，將配合比設計更具有可操作性。

3.2 材料離析對混合料的影響分析

材料的離析變化在生產過程中經過堆放離析、上料離析、拌和離析、運輸離析、攤鋪離析五次離析。影響混合料離析最大的離析為堆放離析和攤鋪離析兩個過程，堆放離析的有效方式為降低料堆的高度，其次是均勻混合。因此保證混合料離析要對料堆的高度進行控制是至關重要的。其次裝載機上料人員對原材料離析的狀況有大致的了解。上料時級配盡量一致，需要管理人員加強管理，消除混合料的不穩定因素。

3.3 設備控制參數的影響分析

不同的廠家生產的設備的電器元件、設備質量、控制方式都有所不同。設備控制參數的控制一般是生產廠家的技術人員進行指導。在生產過程中最簡單的辦法是看拌合樓電腦的模擬量變化情況，變化較大的時候要考慮設備的控制參數、放大信號出現問題。如果設備還出現問題，在排除電路控制信號出現問題以外，要考慮設置的計量控制參數施工是否出現問題。在確定參數的過程中要實驗室人員全過程參與，確定計量的準確性和穩定性。必要時請廠家人員駐場進行指導，生產穩定以后才可以離場。

3.4 混合料質量控制參數的分析

混合料的質量好壞是依據規范提供的技術標準進行檢驗。原材料發生變化混合料需要進行微調。因此在生產過程中級配的控制要關注變頻電機的冷速變化。含水量的變化要通過試驗及時檢測，檢測的過程中建立快速檢測的方法指導生產，避免事后檢驗。水泥計量的控制通過滴定試驗和總量校核的方式雙向控制計量。整個控制過程需要在實驗室的指導下進行工作。

4 結語

通過從注重空間設計、級配連續和取樣的代表性三個方面對水泥穩定級配碎石配合比設計進行優化設計。在生產中調整級配過程中注重機械、控制參數、材料離析的影響，使目標和生產達到一致，重視水泥穩定碎石技術的實際應用，做好施工準備，規范施工流程，強化施工管理[3]，全面提高了水泥穩定級配碎石的質量。