水泥穩(wěn)定碎石施工質(zhì)量的影響因素及控制措施

奚秀玲

（徐州誠達(dá)路橋工程有限公司， 江蘇 豐縣 221700）

隨著我國公路事業(yè)的飛速發(fā)展， 人們對公路平整度及行車舒適性的要求越來越高。 影響公路平整度和舒適性一個(gè)非常重要的因素就是公路基層的質(zhì)量。 水泥穩(wěn)定碎石作為一種半剛性路面結(jié)構(gòu)形式，已經(jīng)越來越多地應(yīng)用于高等級的公路底基層。 本文將結(jié)合某省道公路工程對影響水穩(wěn)碎石混合料質(zhì)量的因素進(jìn)行分析， 同時(shí)對施工質(zhì)量的控制措施進(jìn)行闡述。

1 水泥穩(wěn)定碎石的特點(diǎn)

水泥穩(wěn)定碎石作為基層具有非常典型的特點(diǎn)，主要包括以下方面。

（1） 具有足夠的強(qiáng)度和剛度

由于水泥的水化作用的影響， 水泥穩(wěn)定碎石基層能滿足公路上層荷載對下層強(qiáng)度和剛度的要求；

（2） 具有很強(qiáng)的水穩(wěn)性

因?yàn)樗喾€(wěn)定碎石基層與混凝土結(jié)構(gòu)一樣， 其強(qiáng)度形成主要與水泥用量、 含水量、 溫度、 養(yǎng)生條件、 料配比設(shè)計(jì)有關(guān)， 而不受降水等影響， 所以具有很強(qiáng)的水穩(wěn)性。

（3） 具有良好的抗沖刷能力

由于水泥穩(wěn)定碎石基層強(qiáng)度高、 穩(wěn)定性好， 在受到外界水的沖刷下， 不易滲透到基層， 具有良好的抗沖刷能力。

（4） 具有良好的平整度

水泥穩(wěn)定碎石基層所采用的材料都可以使用機(jī)械來完成， 施工基層的平整度容易控制， 具有良好的平整性。 同時(shí)， 水泥穩(wěn)定碎石基層是一種半剛性基層， 因此還具有整體性好、 收縮性小等優(yōu)點(diǎn)， 適合作為高等級公路基層[1]。

2 水泥穩(wěn)定碎石基層施工質(zhì)量的影響因素分析

水泥穩(wěn)定碎石作為公路基層也有許多不足之處， 比如脆性、 抗變形能力差， 在溫度和濕度以及荷載作用下會(huì)產(chǎn)生裂縫， 這些缺點(diǎn)都會(huì)導(dǎo)致道路的使用壽命縮短。 基于水泥穩(wěn)定碎石基層強(qiáng)度的影響因素， 通過合理的組成設(shè)計(jì)和施工控制， 從而避免其不足之處， 充分發(fā)揮其優(yōu)勢[2]。

2.1 混合料組成

2.1.1 水泥

水泥穩(wěn)定碎石中強(qiáng)度在很大程度上取決于水泥的含量。 通過室內(nèi)試驗(yàn)分析， 水泥劑量對于混合料強(qiáng)度的影響很大， 其強(qiáng)度隨著水泥劑量的增加而增加。 但是過多的水泥用量， 雖然可以增加強(qiáng)度， 同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生較大的收縮和較多的裂縫， 對基層的整體強(qiáng)度產(chǎn)生影響， 并給今后面層的反射裂縫留下隱患， 而且在經(jīng)濟(jì)上也不合理。 水泥是控制水穩(wěn)基層強(qiáng)度和穩(wěn)定性的關(guān)鍵， 普通硅酸鹽水泥、 礦渣硅酸鹽水泥都可以作為水穩(wěn)碎石的結(jié)合料， 但初凝時(shí)間應(yīng)在3h以上， 終凝時(shí)間應(yīng)在6h以上， 而初、 終凝時(shí)間太長的水泥質(zhì)量往往不穩(wěn)定， 要做出合格的水穩(wěn)基層， 必須首先確保水泥的質(zhì)量， 選擇信譽(yù)較好的廠家的水泥， 同時(shí)對每批都要按頻次檢測其各項(xiàng)物理力學(xué)性能是否符合要求。

2.1.2 集料級配

水泥穩(wěn)定碎石所形成的公路基層是一種半剛性基層路面結(jié)構(gòu)， 其對于所承受的荷載， 具有一定的荷載擴(kuò)散能力。 對水泥穩(wěn)定碎石材料而言， 集料自身強(qiáng)度及級配組成都是影響水穩(wěn)基層承載能力的重要因素。 實(shí)踐證明： 粗集料 （＞4.75mm） 要占混合料的60%以上， 細(xì)集料（0~4.75mm） 在0~40%為宜。級配偏粗特別是13.2~31.5mm偏多不好， 壓實(shí)空隙率較大， 鉆芯取樣時(shí)， 下部松散或出現(xiàn)中間斷裂的情況， 該種情況水泥劑量的影響不大， 即使加大水泥劑量， 下部也仍松散[3]。 若集料偏細(xì)， 則應(yīng)整體偏細(xì)， 即最大粒徑變?yōu)?6.5mm， 級配曲線呈一條平滑的曲線， 這樣施工時(shí)強(qiáng)度較偏粗時(shí)差一些， 但只要水泥劑量合適， 仍是可以達(dá)到強(qiáng)度要求的， 這時(shí)水泥劑量對其影響較大， 水泥劑量越高， 強(qiáng)度越高，鉆芯芯樣越好。 但集料偏細(xì)， 基層易開裂。 由此可見， 混合料級配對于水泥穩(wěn)定碎石具有重要的影響。

2.1.3 最大粒徑

混合料中最大粒徑的影響主要表現(xiàn)在混合料離析上， 最大粒徑越大， 混合料越易離析， 鋪筑層的平整度也越難達(dá)到高的要求。 因此《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》 （JTG D50—2006）和《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》 （JTJ 034—2000）都規(guī)定最大粒徑不超過31.5mm[4]。

2.2 含水量

含水量對水泥穩(wěn)定碎石基層的影響主要表現(xiàn)在壓實(shí)度、 強(qiáng)度、 延遲時(shí)間上。 當(dāng)水泥穩(wěn)定碎石混合料中的含水量較小時(shí)， 基層將難以碾壓成型， 同時(shí)由于水量不足， 水泥無法發(fā)生正常的水解、 水化作用， 使結(jié)構(gòu)層不能形成強(qiáng)度， 造成板體的松散； 同時(shí)含水量還可以影響時(shí)間延遲， 含水量少時(shí)， 水泥漿黏稠， 結(jié)晶網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)易于形成， 凝結(jié)加快， 反之凝結(jié)時(shí)間就會(huì)相應(yīng)延長； 同時(shí)含水量還與裂縫開裂與否有關(guān)， 當(dāng)含水量達(dá)到一定程度時(shí)， 裂縫增大的機(jī)率將會(huì)增加； 同時(shí)對于壓實(shí)度也有一定的影響，重?fù)粼囼?yàn)表明， 在不同的含水量下都有相應(yīng)的壓實(shí)度， 所以， 控制好施工時(shí)的含水量是達(dá)到壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)的前提。 因此， 含水量是影響水穩(wěn)定碎石基層質(zhì)量的一個(gè)非常重要的因素。

2.3 壓實(shí)度

壓實(shí)度是影響水穩(wěn)基層強(qiáng)度的重要因素之一。水穩(wěn)碎石為半剛性穩(wěn)定材料， 在壓實(shí)的基礎(chǔ)上水泥水化形成強(qiáng)度， 若壓實(shí)度不夠則直接對路面的強(qiáng)度造成影響， 在其他各因素都達(dá)到要求的情況下， 壓實(shí)度達(dá)到98%以上的施工路段， 鉆芯芯樣完整無松散， 且密實(shí)空隙率小， 而壓實(shí)度小于98%的路段，鉆芯芯樣不密實(shí)， 空隙率大， 所以水穩(wěn)基層的施工必須有足夠的壓實(shí)功， 以滿足壓實(shí)度的要求。

2.4 養(yǎng)護(hù)

對于公路基層施工質(zhì)量影響非常重要的一個(gè)因素是養(yǎng)護(hù)質(zhì)量。 養(yǎng)護(hù)主要包括濕度和齡期兩個(gè)方面。 在混合料形成初期進(jìn)行保濕養(yǎng)生， 可以保證水泥水化需水量； 同時(shí)試驗(yàn)表明， 在溫度適宜的條件下， 保濕養(yǎng)生的強(qiáng)度要高于空氣養(yǎng)生， 并且可以防止失水過多、 干縮應(yīng)變加劇， 避免過早地產(chǎn)生干縮裂縫。 因此， 要保證水泥穩(wěn)定碎石基層的高質(zhì)量，就要加強(qiáng)對于養(yǎng)護(hù)階段的護(hù)理工作。

3 試驗(yàn)檢測的內(nèi)容

對于施工路段都要按照規(guī)范要求進(jìn)行現(xiàn)場檢測和試驗(yàn)室檢測， 這也是保證施工質(zhì)量的必不可少的工作， 通過檢測結(jié)果分析施工質(zhì)量， 提出施工的控制標(biāo)準(zhǔn)， 以規(guī)范施工過程。 對于施工路段的檢測主要包括壓實(shí)度檢測、 鉆芯取樣的檢測、 彎沉測試3個(gè)方面。

3.1 壓實(shí)度檢測

3.2 鉆芯取樣檢測

判斷水穩(wěn)基層強(qiáng)度是否合格， 通常采用鉆芯取樣檢測， 根據(jù)芯樣的完整性對基層作出評定。 需要將所取芯樣加工成標(biāo)準(zhǔn)試件， 對其進(jìn)行無限線抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)， 按具有95%的保證率進(jìn)行取用數(shù)值進(jìn)行分析。

3.3 彎沉試驗(yàn)檢測

彎沉是一項(xiàng)反映多種因素綜合作用的關(guān)鍵性指標(biāo)， 對半剛性基層路面而言， 彎沉的大小能從一定程度上反映路面結(jié)構(gòu)的承載能力和使用性能。 一般采用貝曼梁彎沉儀進(jìn)行檢測[5－6]。

4 水泥穩(wěn)定碎石施工質(zhì)量控制措施

4.1 科學(xué)選擇最大粒徑

按照《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D50—2006）和《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ 034—2000）規(guī)定， 集料最大粒徑不超過31.5mm， 防止發(fā)生離析現(xiàn)象。

4.2 集料級配合理

混合料以接近級配中值為宜， 此時(shí)的強(qiáng)度最高且水泥劑量較低， 鉆芯取樣好， 經(jīng)濟(jì)合理。

4.3 控制水泥劑量

在保證水泥質(zhì)量的前提下， 對于水穩(wěn)基層的施工， 水泥劑量的控制則變得尤為重要。

4.3.1 拌和站水泥劑量的控制

對于拌和站水泥劑量的控制， 由于取料的均勻性難掌握以及不同滴液配制的誤差， 可能導(dǎo)致水泥劑量滴定結(jié)果離散性很大， 不能實(shí)際反映拌和站的水泥劑量情況。 在進(jìn)行試驗(yàn)段前， 充分做好拌和站的調(diào)試工作， 對各電子秤計(jì)量裝置進(jìn)行標(biāo)定， 務(wù)必使每一檔集料計(jì)量準(zhǔn)確， 誤差在-50~50kg之間； 采用電子秤對水泥劑量進(jìn)行多次校核標(biāo)定， 使水泥的計(jì)量準(zhǔn)確， 誤差在-1~1kg之間范圍內(nèi)， 標(biāo)定準(zhǔn)確后輸入數(shù)據(jù)試拌， 同時(shí)在穩(wěn)定時(shí)進(jìn)行EDTA滴定。

4.3.2 根據(jù)溫度的不同， 控制水泥劑量偏規(guī)范的上限或下限

由于摻加了水泥， 水穩(wěn)碎石的強(qiáng)度受氣溫影響較大。 根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)， 當(dāng)平均氣溫為20℃（指外界大氣溫度） 以上時(shí)， 4.2%～4.5% （為PO32.5緩凝）的水泥劑量完全可以達(dá)到強(qiáng)度3.0～5.0MPa的要求，同時(shí)鉆芯取樣完整， 成型好（若是PO42.5， 則強(qiáng)度在3.5MPa 左右即可）； 若平均氣溫在30℃以上，4.0% （PO32.5緩凝水泥） 左右的水泥劑量完全能保證取芯完整， 強(qiáng)度達(dá)3.0MPa以上； 當(dāng)溫度為0～10℃時(shí)， 水泥劑量應(yīng)略微提高到4.8%～5.0%為宜， 此時(shí)水泥劑量的增加對水穩(wěn)碎石基層強(qiáng)度影響很大， 同時(shí)也不會(huì)因?yàn)樗鄤┝窟^高而使基層出現(xiàn)裂縫。 當(dāng)溫度在0℃以下時(shí)則不宜施工。 筆者認(rèn)為根據(jù)氣溫的高低控制水泥劑量， 可以在保證基層強(qiáng)度的同時(shí)， 有效減少由于水泥原因帶來的水穩(wěn)基層裂縫，并且可以節(jié)約資源。

4.4 選擇適宜的含水量

一般試驗(yàn)室用重型擊實(shí)確定的最佳含水量可以滿足水泥水化的需要， 但在實(shí)際工作中， 由于水穩(wěn)混合料運(yùn)輸及施工中碾壓過程滯后 （必須提供30m左右的工作面供壓實(shí)）， 要損失一部分水分， 碾壓混合料的合理含水量宜較最佳含水量大0.5%～1.0%， 以滿足水泥水化的需要， 這樣形成的路面基層不會(huì)出現(xiàn)彈簧、 易于壓實(shí)、 強(qiáng)度高、 鉆芯芯樣完整、 成型好。

4.5 壓實(shí)度應(yīng)符合要求

壓實(shí)度測定中要盡量減少誤差， 定期對試驗(yàn)用的標(biāo)準(zhǔn)砂清洗篩選； 對標(biāo)準(zhǔn)砂密度、 錐體砂質(zhì)量定期標(biāo)定； 測含水量時(shí)， 最好把挖出的全部混合料烘干后再測其含水量， 若用部分試樣測定其含水量， 試樣中粗集料的多少將對混合料含水量產(chǎn)生較大的影響。

4.6 加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)

水穩(wěn)路面施工完畢后一定要及時(shí)覆蓋土工布并灑水養(yǎng)護(hù)， 這樣能使路面強(qiáng)度增加， 且不易產(chǎn)生裂縫。 特別是在高溫施工時(shí)， 及時(shí)的路面養(yǎng)護(hù)能提高路面強(qiáng)度。 現(xiàn)場養(yǎng)生對水穩(wěn)基層的強(qiáng)度形成起著重要作用， 在施工過程中應(yīng)加強(qiáng)基層養(yǎng)生工作。

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

[2] 姚祖康. 鋪面工程[M]. 北京： 人民交通出版社，2001.

[3] 沙慶林. 高等級公路半剛性基層瀝青路面[M]. 北京： 人民交通出版社， 1998.

[4] JTG D50—2006， 公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[5] 郭忠印， 蘇向軍， 錢國平， 等. 水泥穩(wěn)定碎石基層施工質(zhì)量控制[J]. 公路， 2004，（9）： 157-162.

[6] 劉國昌. 淺談水泥穩(wěn)定碎石基層施工質(zhì)量控制的措施[J]. 森林工程， 2005， （2）： 42-44.