壓實(shí)度超密的控制在水泥穩(wěn)定碎石基層中應(yīng)用

尹小明 邵陽(yáng)市寶慶公路橋梁工程有限公司工程師

改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，我國(guó)的道路建設(shè)也取得令人矚目的成就。建國(guó)時(shí)，我國(guó)的通車(chē)公路僅8.08萬(wàn)千米，截至2019年，我國(guó)公路建設(shè)總里程已達(dá)484.65萬(wàn)千米，高速公路達(dá)14.26萬(wàn)千米，位居世界第一。

目前，我國(guó)的汽車(chē)保有量迅速增長(zhǎng)，對(duì)于道路承載能力和質(zhì)量提出了更高的要求，而基層是位于面層下面的承重層，不僅要滿(mǎn)足相應(yīng)的強(qiáng)度和剛度要求，還應(yīng)保證一定的水穩(wěn)性。

1 水泥穩(wěn)定碎石概述

在實(shí)際的道路施工過(guò)程中，水泥穩(wěn)定碎石是將級(jí)配碎石作為骨料，采用一定數(shù)量的膠凝材料和足夠的灰漿填充骨料的空隙，然后將其壓實(shí)，使其壓實(shí)度接近實(shí)密度，利用碎石間的嵌擠鎖結(jié)原理來(lái)提供強(qiáng)度。其壓實(shí)度接近于密實(shí)度，同時(shí)有足夠的灰漿體積填充骨料的空隙。

2 水泥穩(wěn)定碎石基層存在的問(wèn)題

目前，我國(guó)的二級(jí)及二級(jí)以下的公路基層主要使用水泥穩(wěn)定砂摻碎石這種結(jié)構(gòu)。在具體的道路施工時(shí)，由于壓路機(jī)的壓實(shí)次數(shù)少，導(dǎo)致外觀質(zhì)量較差，而采用灌砂法檢測(cè)會(huì)出現(xiàn)壓實(shí)度超密的現(xiàn)象。

3 水泥穩(wěn)定碎石基層壓實(shí)度的影響因素

3.1 混合料及帶來(lái)的影響

在實(shí)際操作過(guò)程中，混合料中的碎石比例會(huì)影響壓實(shí)度，如果碎石比例較高，會(huì)導(dǎo)致壓實(shí)度偏高，在某些特殊情況下，還會(huì)導(dǎo)致壓實(shí)度超過(guò)100%。另外，混合料中的灰漿體積較少，會(huì)使骨料中間存在很多空隙不能被填滿(mǎn)，還會(huì)由于碎石之間的擠壓，造成碎石崩裂[1-3]。在路面建成后，大量車(chē)輛反復(fù)碾壓后會(huì)出現(xiàn)安全隱患，嚴(yán)重影響道路的使用壽命。倘若混合料中的碎石比例過(guò)小，基層的壓實(shí)度就會(huì)較低，使道路強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，也不會(huì)形成有效的骨架，會(huì)嚴(yán)重影響道路的質(zhì)量[4-6]。

3.2 混合料中的含水量帶來(lái)的影響

由重型擊實(shí)驗(yàn)可以得到，當(dāng)混合料的干密度最大時(shí)，混合料的含水量是定值。在混合料含水量一定時(shí)，混合料的干密度最適合。若混合料的含水量較低，混合料間的碎石等的摩擦力增大，導(dǎo)致混合料之間存在較大的空隙，不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)所需的壓實(shí)度。當(dāng)混合料間的含水量較大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致混合料間存在較多的水，由于水具有難以被壓縮的特性，當(dāng)路面承重受到壓縮時(shí)，混合料會(huì)出現(xiàn)蠕動(dòng)現(xiàn)象，壓實(shí)困難，無(wú)法滿(mǎn)足所需的壓實(shí)度。

3.3 混合料施工時(shí)間帶來(lái)的影響

混合料加水?dāng)嚢韬?，隨著時(shí)間的推移會(huì)逐漸凝結(jié)，如果施工時(shí)間合適，在合理的時(shí)間內(nèi)完成施工，得到的基層的壓實(shí)度可以滿(mǎn)足要求。如果碾壓時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，部分混合料會(huì)凝結(jié)硬化，導(dǎo)致不易被壓實(shí)，且已凝結(jié)的部分被破壞時(shí)，與碎石直接接觸，與碎石骨料間會(huì)存在空隙，壓實(shí)度降低。

3.4 壓實(shí)方法帶來(lái)的影響

在對(duì)混合料進(jìn)行碾壓時(shí)，碾壓方法也會(huì)帶來(lái)重要的影響，如果各碾壓機(jī)械配合不合理，沒(méi)有按照實(shí)驗(yàn)路段的方法進(jìn)行碾壓，會(huì)導(dǎo)致碾壓不均勻，影響混合料的空隙，導(dǎo)致壓實(shí)度不符合要求。

3.5 混合料級(jí)配對(duì)壓實(shí)度的影響

水泥穩(wěn)定碎石一般都是用級(jí)配碎石來(lái)作為骨料，然后采用足夠多的、會(huì)降體積以及一定數(shù)量的膠凝材料來(lái)對(duì)骨料的空隙進(jìn)行填充,然后再運(yùn)用嵌擠的原理將其攤鋪壓實(shí)。它的壓實(shí)度與密實(shí)度之間往往是相近的，主要依靠嵌擠鎖結(jié)原理來(lái)增強(qiáng)碎石之間的強(qiáng)度，最后再用足夠多的灰漿體積來(lái)對(duì)骨料的空隙進(jìn)行填充。當(dāng)混合料當(dāng)中的碎石比較多的時(shí)候，壓實(shí)度往往就會(huì)偏高，嚴(yán)重時(shí)其數(shù)值可能還會(huì)破百。此外由于混合料中細(xì)集料比較少，會(huì)導(dǎo)致碎石之間存在比較多的空隙不能填實(shí)，進(jìn)而導(dǎo)致出現(xiàn)碎石離析的情況，對(duì)以后路面的耐久性造成非常大的不良影響。當(dāng)混合料中的碎石比較少時(shí)，壓實(shí)度會(huì)比較低，碎石往往就很難能夠形成有效的骨架，嚴(yán)重影響到碎石基層的強(qiáng)度。

4 壓實(shí)度超密現(xiàn)象分析

當(dāng)檢測(cè)到混合料壓實(shí)度普遍超密時(shí)，要分析檢測(cè)方法是否存在誤差，檢查最大干容重是否準(zhǔn)確，以及灌砂筒等的標(biāo)定是否滿(mǎn)足要求。如果存在誤差，則需要重做試驗(yàn)，確定相關(guān)參數(shù)，重新測(cè)量。

此外，引起壓實(shí)度超密的原因還有穩(wěn)定砂摻碎石在運(yùn)輸、攤鋪過(guò)程中發(fā)生離析現(xiàn)象。當(dāng)檢測(cè)點(diǎn)位于離析帶時(shí)，檢測(cè)得到的壓實(shí)度就會(huì)出現(xiàn)壓實(shí)度超密的現(xiàn)象，這是由于碎石含量比設(shè)計(jì)的碎石含量高，但在計(jì)算時(shí)還使用原設(shè)計(jì)的最大干容重，反之，壓實(shí)度會(huì)偏小。

5 壓實(shí)度的控制方法

5.1 對(duì)于混合料的控制

在施工時(shí)，要使用合格的材料，禁止使用不合格的材料。在材料進(jìn)場(chǎng)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)則對(duì)材料進(jìn)行檢查，保證原材料的質(zhì)量可靠。同時(shí)，要保證混合料的各種用料比例符合規(guī)定要求，控制含水量，保證水泥等材料適量。如果水泥量太小，會(huì)導(dǎo)致基層的承重量達(dá)不到要求；如果水泥量太大，會(huì)造成浪費(fèi)，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生裂痕，影響基層的承重量。

5.2 對(duì)于施工方法的控制

在對(duì)混合物碾壓時(shí)，碾壓的壓路機(jī)的型號(hào)、碾壓的順序、碾壓次數(shù)等應(yīng)按照之前在實(shí)驗(yàn)路段的要求進(jìn)行，不得隨意更改。由于各項(xiàng)工程的實(shí)際情況不同，所以在碾壓時(shí)要根據(jù)實(shí)際情況做出適應(yīng)性調(diào)整。最佳碾壓組合是使用最少的碾壓機(jī)械、最少的碾壓次數(shù)獲得最佳的碾壓效果。同時(shí)碾壓需要遵循從輕到重、從慢到快、先靜壓再振壓的原則。此外，水泥穩(wěn)定碎石施工時(shí)要注意水穩(wěn)碎石的攪拌、運(yùn)輸和攤鋪，要按照一定的比例進(jìn)行攪拌混合。

5.3 對(duì)于施工時(shí)間的控制

在施工時(shí)，要根據(jù)相應(yīng)的操作手冊(cè)，按順序在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成施工，使每道工序有序完成，縮短混合料從開(kāi)始混合到鋪設(shè)完成所用的時(shí)間，避免操作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，同時(shí)注意施工順序，避免施工流程混亂。

5.4 對(duì)于混合料含水量的控制

混合料的含水量應(yīng)符合相應(yīng)的區(qū)間，避免含水量過(guò)高。含水量過(guò)高會(huì)使凝結(jié)時(shí)間加長(zhǎng)，同時(shí)由于水的不可壓縮性，在壓路機(jī)壓路作業(yè)時(shí)會(huì)導(dǎo)致混合物出現(xiàn)蠕動(dòng)現(xiàn)象，難以將混合物壓縮到要求的標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)法滿(mǎn)足要求的壓實(shí)度。含水量較小時(shí)混合物無(wú)法充分混合，難以成形，在壓路機(jī)進(jìn)行壓路作業(yè)時(shí)，骨料之間由于缺少漿體，會(huì)造成碎石開(kāi)裂，同時(shí)由于水泥的物理、化學(xué)反應(yīng)不完全，使混合料的強(qiáng)度不夠，導(dǎo)致基層松散。在鋪設(shè)混合料時(shí)，隨著水的逐漸增加，當(dāng)含水量達(dá)到最佳含水量時(shí)，應(yīng)立即使用鋪路機(jī)進(jìn)行壓路作業(yè)。

6 水泥穩(wěn)定碎石基層的應(yīng)用案例

6.1 準(zhǔn)備工作

在工程即將開(kāi)工時(shí)，應(yīng)提前做好準(zhǔn)備，施工時(shí)用到的相關(guān)機(jī)械設(shè)備應(yīng)準(zhǔn)備到位，如鋪路機(jī)、壓路機(jī)、攪拌機(jī)、運(yùn)輸車(chē)等大型機(jī)械設(shè)備，并做好保養(yǎng)工作。同時(shí)，也應(yīng)準(zhǔn)備好相應(yīng)的原材料，如水泥、碎石等，在原材料進(jìn)場(chǎng)時(shí)做好質(zhì)量把關(guān)。

6.2 施工過(guò)程

施工過(guò)程主要有混合物的配比攪拌、運(yùn)輸、鋪設(shè)、碾壓等過(guò)程。

（1）混合物的配比攪拌。嚴(yán)格控制含水量，避免含水量過(guò)高或過(guò)低，同時(shí)盡量減少對(duì)水泥等凝結(jié)材料的使用，以降低成本，保證細(xì)料質(zhì)量可靠，確保細(xì)料干燥無(wú)污染，盡量減少細(xì)料的使用量。在混合物攪拌時(shí)，攪拌人員應(yīng)嚴(yán)格按照混合物的配比比例進(jìn)行配比攪拌，嚴(yán)格按照規(guī)定的時(shí)間攪拌，同時(shí)注意控制攪拌時(shí)的溫度，避免混合物攪拌不均勻或者混合物凝結(jié)，在攪拌時(shí)還應(yīng)隨時(shí)對(duì)混合物進(jìn)行檢測(cè)，確保混合物的質(zhì)量滿(mǎn)足需求。

（2）混合物運(yùn)輸。嚴(yán)格按照運(yùn)輸標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)輸混合料，除了保證混合物的運(yùn)輸時(shí)間外，應(yīng)在運(yùn)輸車(chē)輛上給混合物加一層篷布，避免混合物提前凝結(jié)。

（3）鋪設(shè)混合料。在鋪設(shè)混合料時(shí)，應(yīng)在下承層進(jìn)行灑水作業(yè)。在鋪設(shè)過(guò)程中，對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，按照實(shí)驗(yàn)路段的實(shí)驗(yàn)成果要求，調(diào)整鋪路機(jī)的鋪路厚度；在鋪路機(jī)進(jìn)行鋪路作業(yè)時(shí)，應(yīng)時(shí)刻注意混合料的情況，觀察是否出現(xiàn)離析現(xiàn)象，一旦出現(xiàn)離析現(xiàn)象，應(yīng)立即停止作業(yè)，查找原因，進(jìn)行補(bǔ)救。

（4）混合物的碾壓。混合物的碾壓一般分為3個(gè)階段，即初壓、復(fù)壓和終壓，應(yīng)使用壓路機(jī)從外側(cè)向中心碾壓，并嚴(yán)格控制相鄰碾壓帶的重疊部分，同時(shí)控制碾壓速度，以避免出現(xiàn)凸起的情況。

（5）施工完成后的養(yǎng)護(hù)工作。在對(duì)混合料碾壓完成后，需要對(duì)基層進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，防止水泥穩(wěn)定碎石中的水分流失。同時(shí)，應(yīng)根據(jù)天氣情況對(duì)灑水量進(jìn)行控制，雨天減少灑水流量，高溫天氣增加灑水量，防止因溫度變化過(guò)大而產(chǎn)生裂紋。

（6）施工完成后的檢測(cè)工作。在完成鋪設(shè)后，利用灌砂法和鉆芯取樣檢測(cè)路段的壓實(shí)度，查看是否滿(mǎn)足要求。施工完畢后，在通車(chē)9個(gè)月時(shí)，安排專(zhuān)業(yè)人員對(duì)道路進(jìn)行檢測(cè)，查看是否出現(xiàn)裂縫等情況。

7 結(jié)語(yǔ)

壓實(shí)度作為道路施工的一個(gè)重要指標(biāo)，在道路施工的過(guò)程中發(fā)揮著相當(dāng)重要的作用，因此在施工時(shí)應(yīng)該嚴(yán)格檢測(cè)，使其符合施工標(biāo)準(zhǔn)。在檢測(cè)壓實(shí)度時(shí)，可以利用實(shí)際碎石含量和最大干容重量進(jìn)行檢測(cè)，以精確控制公路基層的壓實(shí)度。