路面水穩(wěn)基層的組成設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)要點(diǎn)

王青美

（常州市恒正交通工程試驗(yàn)檢測中心有限公司 江蘇 常州 213000）

路面水穩(wěn)基層的組成設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)要點(diǎn)

王青美

（常州市恒正交通工程試驗(yàn)檢測中心有限公司 江蘇 常州 213000）

水泥穩(wěn)定碎石（以下簡稱水穩(wěn)）作為路面基層，其特點(diǎn)為整體強(qiáng)度高、抗裂性較好、收縮系數(shù)小，因此越來越廣泛地應(yīng)用到公路工程中去，本文就其組成設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行闡述。

水穩(wěn)；組成設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1 水穩(wěn)具備的特點(diǎn)

1.1優(yōu)點(diǎn)：

（1）水穩(wěn)粗集料較多，細(xì)集料偏少，收縮系數(shù)較小，抗裂性較好；

（2）無側(cè)限抗壓強(qiáng)度略低，形成骨架嵌擠結(jié)構(gòu)后，整體強(qiáng)度較高；

(3) 適用于大面積攤鋪，機(jī)械化施工效率高、效果好；

1.2缺點(diǎn)：

(1) 現(xiàn)場施工銜接較為緊湊，且需要施工人員有較強(qiáng)的責(zé)任心；

(2) 對(duì)各種原材料的要求高，對(duì)質(zhì)量、穩(wěn)定性均有要求；

2 水穩(wěn)混合料的組成設(shè)計(jì)

2.1組成設(shè)計(jì)的原則，宜做到“三個(gè)控制”：

“控制一”在滿足規(guī)范及圖紙對(duì)強(qiáng)度要求的基礎(chǔ)上控制水泥用量；

“控制二”既要減少各種集料含泥量，又要對(duì)細(xì)集料的用量比例進(jìn)行掌控；

“控制三”根據(jù)施工時(shí)的實(shí)際天氣、溫濕度的不同情況，對(duì)混合料的含水量進(jìn)行掌控。

2.2材料組成

2.2.1 水泥

應(yīng)首先考慮生產(chǎn)量較大、信譽(yù)度好的大生產(chǎn)廠家，在符合條件的廠家中挑選旋窖水泥。挑選水泥具有嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)，挑選水泥強(qiáng)度等級(jí)較低的復(fù)合緩凝水泥，其強(qiáng)度為32.5級(jí)，嚴(yán)禁使用已經(jīng)變質(zhì)、受潮、放置時(shí)間較長、及摻有早強(qiáng)劑的水泥。水泥的初凝時(shí)間、終凝時(shí)間分別在不低于3小時(shí)和不低于6小時(shí)。建議根據(jù)現(xiàn)場施工氣候及料車運(yùn)輸時(shí)間綜合考慮，夏天宜使用初凝時(shí)間≧5h，終凝時(shí)間≧6h的水泥，冬天宜使用初凝時(shí)間≧4.5h，終凝時(shí)間≧6.5h的水泥。

2.2.2 集料

2.2.2.1 石灰?guī)r通常是集料選用的的材質(zhì)，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(xì)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(xì)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(duì)集料中0.6mm粒徑以下的顆粒必須檢測其液塑限，同時(shí)要求液限小于等于28%，塑性指數(shù)小于等于5。

2.2.2.3 集料質(zhì)量的好壞將直接影響到工程質(zhì)量的優(yōu)劣，筆者經(jīng)過幾年的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)對(duì)集料的選擇、細(xì)集料的控制、到場材料的保護(hù)這三方面有著自己的體會(huì)，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(shí)采用顎式破碎機(jī)破碎，其二，第二次破碎是顎式破碎機(jī)破碎在先，而后采用反擊式破碎。前者為生產(chǎn)規(guī)模較小的加工工藝，后者為相對(duì)生產(chǎn)規(guī)模較大的加工工藝。針對(duì)生產(chǎn)工藝的不同，我們?cè)谡憬貐^(qū)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(jìn)行檢測，檢測結(jié)果如下,級(jí)配；由于加工廠的篩網(wǎng)尺寸被我部統(tǒng)一，所以級(jí)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(shù)據(jù)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(qiáng)度形成產(chǎn)生直接關(guān)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(xì)集料的控制 規(guī)范及圖紙要求做液塑限和級(jí)配篩分試驗(yàn)，其目的分別是控制細(xì)集料中的粘性土和0.075mm通過率（粉料含量）。我們經(jīng)過試驗(yàn)證明在以上兩項(xiàng)指標(biāo)都達(dá)到要求的情況下，無側(cè)限強(qiáng)度仍然偏低，于是檢測細(xì)集料的砂當(dāng)量指標(biāo)只有25%，說明此材料中粘性土含量并不高但是雜質(zhì)含量卻很高，才導(dǎo)致強(qiáng)度偏低。通過無側(cè)限試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，試件強(qiáng)度隨砂當(dāng)量的增大而增加（砂當(dāng)量試驗(yàn)?zāi)芨玫姆从臣?xì)集料的特性，且試驗(yàn)結(jié)果可以覆蓋液塑限）。砂當(dāng)量指標(biāo)控制在≥50%為宜。同時(shí)0.075mm通過率（粉料含量）不宜過多，過多會(huì)導(dǎo)致干縮裂縫的產(chǎn)生，所以粉料含量控制在≤13%左右為宜，但在砂當(dāng)量指標(biāo)較高的情況下，0.075mm通過率可以適當(dāng)放寬，前提是保證合成后的0.075mm通過率不超標(biāo)。所以細(xì)集料的質(zhì)量控制應(yīng)從上述幾個(gè)方面進(jìn)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(huì)出現(xiàn)團(tuán)、粘結(jié)等現(xiàn)象，使其在拌合樓下料過程中出現(xiàn)堵塞，影響配合比數(shù)據(jù)，要求對(duì)粉料存放的地點(diǎn)進(jìn)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(duì)水源發(fā)生異議或水源有問題時(shí)，應(yīng)及時(shí)委托有資質(zhì)的檢測部門對(duì)其進(jìn)行檢測。

2.3組成設(shè)計(jì)

采用圖解法或試算法對(duì)選定的材料進(jìn)行級(jí)配組成分析，同時(shí)對(duì)各種材料單級(jí)配集料的比例關(guān)系進(jìn)行計(jì)算，通過試算將其級(jí)配區(qū)間調(diào)整與規(guī)范級(jí)配的中值相接近，略偏下限。確定比例時(shí)應(yīng)考慮26.5mm篩孔的通過率走上限（減少施工現(xiàn)場離析現(xiàn)象的發(fā)生）。此外，在混合料的級(jí)配中，考慮到粗集料（≥4.75mm）是形成石-石嵌擠結(jié)構(gòu)的部分，故在進(jìn)行水穩(wěn)配合比設(shè)計(jì)時(shí)，以4.75mm篩孔做為一個(gè)參考標(biāo)準(zhǔn)。

通過下列方篩孔(mm)的質(zhì)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(jí)普通硅酸鹽水泥，3.5-5.0%的劑量，拌合站生產(chǎn)控制時(shí)提高0.5%。若施工的溫度較高，在該條件下水泥的凝結(jié)時(shí)間縮短很多，故水泥劑量采用低限。水泥劑量是根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)的檢測結(jié)果與具體的實(shí)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(wěn)的最大干密度一般在2.25-2.40g/cm3之間（重型擊實(shí)法），最佳含水率通常在4.5-5.5%之間。

2.3.3 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的確定

無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的確定需要拌制水穩(wěn)混合料，水穩(wěn)混合料需要根據(jù)以確定的最大干密度、最佳含水量進(jìn)行拌制。并依據(jù)規(guī)定的98%壓實(shí)度進(jìn)行制備混合料試件，制件完成后需對(duì)其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)周期為七天，前六天在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)，最后一天進(jìn)行浸水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)周期結(jié)束后對(duì)其進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。并根據(jù)無側(cè)限抗壓強(qiáng)度代表值R代大于設(shè)計(jì)值為前提，進(jìn)行水泥用量的確定。

2.3.4 試驗(yàn)室配合比的確定

取各項(xiàng)指標(biāo)符合規(guī)范及設(shè)計(jì)要求的最佳配合比作為水穩(wěn)的試驗(yàn)室配合比。

2.3.5 生產(chǎn)配合比的確定

根據(jù)每天生產(chǎn)前測定的集料含水量換算每天的生產(chǎn)配合比。拌合樓操作人員應(yīng)準(zhǔn)確輸入試驗(yàn)室遞交的生產(chǎn)配合比比例，禁止私自篡改生產(chǎn)配合比比例。

3 水穩(wěn)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 0.075mm以下的石粉對(duì)質(zhì)量的影響

0.075mm以下的石粉含有粘土、雜質(zhì)、膨脹性土等有害物質(zhì)。且這些雜質(zhì)都帶有一定的塑性指數(shù)，這些雜質(zhì)及塑性指數(shù)，會(huì)對(duì)強(qiáng)度的降低有非常大的影響，所以對(duì)這些雜質(zhì)應(yīng)加強(qiáng)檢測，避免使用不合格的細(xì)集料，同時(shí)檢測這些雜質(zhì)，可以通過液塑限、砂當(dāng)量、亞甲藍(lán)試驗(yàn)進(jìn)行檢測控制。

3.2含水率對(duì)施工質(zhì)量的影響

3.2.1 含水率對(duì)壓實(shí)度的影響

通過標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出相同級(jí)配情況下的混合料在不同的含水率情況下，同一個(gè)擊實(shí)功可以有不同的干密度，有的甚至對(duì)含水率的變化影響很大，所以控制好現(xiàn)場的含水率是非常有必要的。

3.2.2 含水率對(duì)強(qiáng)度的影響

施工時(shí)水穩(wěn)的含水率過小，水泥缺水，而導(dǎo)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(wěn)的強(qiáng)度。

施工時(shí)水穩(wěn)的含水率過大，會(huì)造成機(jī)械碾輪、彈簧、不易壓實(shí)等現(xiàn)象。施工時(shí)含水率過大或者過小都會(huì)增大裂縫出現(xiàn)的機(jī)率。

3.3水穩(wěn)裂縫的產(chǎn)生與預(yù)防

水穩(wěn)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(chǎn)生的原因分別是由干縮應(yīng)變、溫差、外力破壞而引起的。

出現(xiàn)裂縫采取的措施是：

（1）考慮施工成本，采用經(jīng)濟(jì)合理的水泥劑量來滿足水穩(wěn)的無側(cè)限強(qiáng)度；

（2）碾壓完成后立即用土工布覆蓋，防止水分蒸發(fā)，同時(shí)督促現(xiàn)場人員對(duì)水穩(wěn)養(yǎng)護(hù)工作重要性的認(rèn)識(shí)，水穩(wěn)是“三分做、七分養(yǎng)”；

（3）對(duì)細(xì)集料的質(zhì)量控制應(yīng)嚴(yán)格把關(guān)，重視液塑限、砂當(dāng)量、亞甲藍(lán)的試驗(yàn)檢測；

（4）重視含水率的控制及生產(chǎn)期間每天早中晚氣候的變化，；

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

4 結(jié)語

水穩(wěn)混合料的組成設(shè)計(jì)直接關(guān)系到水穩(wěn)基層后期的實(shí)體質(zhì)量，水穩(wěn)基層施工前必須對(duì)水穩(wěn)混合料進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，選擇滿足規(guī)范要求的原材料，合理進(jìn)行集料級(jí)配、水泥劑量和含水量設(shè)計(jì)，并在施工過程中嚴(yán)格控制水穩(wěn)混合料設(shè)計(jì)的落實(shí)，才能保證路面基層的實(shí)體質(zhì)量。

[1]《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》 JTG D50-2006

[2]《公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則》 JTG/T F20-2015

[3]《公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》 JTG E51-2009

[4]《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》 JTG E42-2005

[5]《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》 JTG E60-2008

TU7

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1007-6344（2017）05-0092-02