公路水泥穩(wěn)定碎石配比設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量控制

秦斌

（甘肅路橋第三公路工程有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州730000）

0 引言

水泥穩(wěn)定碎石具有成本低、強(qiáng)度高、板體性好等特征，在公路工程施工中具有較高的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，是常見的施工工藝。然而，這種材料容易受到外界溫度、濕度的影響，如果外界出現(xiàn)劇烈的溫度和濕度變化，水泥穩(wěn)定碎石基層就會(huì)在收縮變化中產(chǎn)生裂縫，進(jìn)而造成公路表面開裂，嚴(yán)重影響公路的運(yùn)營(yíng)能力。因此，公路工程的施工單位需要高度重視水泥穩(wěn)定碎石的配比，優(yōu)化配比設(shè)計(jì)，加強(qiáng)質(zhì)量控制，減少公路工程的病害。

1 水泥穩(wěn)定碎石在公路工程中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

水泥穩(wěn)定碎石工藝是一種將級(jí)配碎石作為骨料，采用膠凝材料進(jìn)行黏結(jié)、利用砂漿填充孔隙的工藝，這種施工工藝廣泛應(yīng)用于公路工程基層施工中，具有成本低廉、抗裂性能高、施工簡(jiǎn)單便捷、施工靈活性高等特點(diǎn)。

1.1 成本低廉

水泥穩(wěn)定碎石基層的成本主要包含原材料采購(gòu)費(fèi)用、人工費(fèi)用、機(jī)械設(shè)備租用費(fèi)用等。在原材料采購(gòu)方面，該施工工藝所需要的原材料主要包括碎石、水泥，這些材料成本低廉，能夠降低整體的施工成本。此外，水泥穩(wěn)定碎石的施工工藝能夠大幅度減少水泥的用量，這種施工工藝中水泥用量通常為一般混合料的3%～6%，水泥用量的減少同樣能夠起到降低施工成本的目的。在我國(guó)公路工程的建設(shè)中，水泥穩(wěn)定碎石施工工藝展示出了較高的成本優(yōu)勢(shì)，這是該工藝應(yīng)用廣泛的重要原因。

1.2 抗裂性能較高

水泥穩(wěn)定碎石基層強(qiáng)度較高，具有良好的抗裂性能、抗?jié)B性能，這種基層能夠提高公路工程的承載能力，提高工程質(zhì)量，延長(zhǎng)公路工程的使用壽命。在具體施工中，粗集料能夠構(gòu)建出穩(wěn)定性較強(qiáng)的骨架結(jié)構(gòu)，細(xì)集料能夠發(fā)揮連接作用，對(duì)骨架間的空隙進(jìn)行填充，使集料之間的黏合力大幅度提升。在初期，水泥穩(wěn)定碎石基層就能具備較高的強(qiáng)度，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，所有的材料都能結(jié)成板體，強(qiáng)度也會(huì)進(jìn)一步提升，7天的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到5.0MPa，比其他材料的強(qiáng)度要高。

1.3 施工工藝簡(jiǎn)單

水泥穩(wěn)定碎石基層的施工比較簡(jiǎn)單，工作流程的難度系數(shù)較低，施工人員只需要按照規(guī)定做好材料配比、拌和、混合料攤鋪、壓實(shí)等工作，就可以達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。另外，在施工過(guò)程中，施工人員可以使用光輪壓路機(jī)、攤鋪機(jī)、灑水車、裝載機(jī)等現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備，機(jī)械化水平較高，施工難度較小，公路工程的建設(shè)周期可以大幅度縮短。

1.4 施工靈活性高

水泥穩(wěn)定碎石基層的施工工藝具有較高的靈活性，施工人員可以結(jié)合公路工程的相關(guān)規(guī)定，對(duì)不同材料的配合比例進(jìn)行優(yōu)化，明確水泥穩(wěn)定碎石的強(qiáng)度指數(shù)，增強(qiáng)水泥穩(wěn)定碎石的抗壓、抗凍能力?；陟`活的施工工藝，施工人員可以對(duì)干縮裂縫、溫縮裂縫進(jìn)行控制，提升混合料的強(qiáng)度。

2 公路工程水泥穩(wěn)定碎石的配比設(shè)計(jì)

2.1 工程概況

某高速公路的全長(zhǎng)為12.4km，行車速度為120km/h，路面應(yīng)用瀝青材料，水泥穩(wěn)定碎石基層厚度的為40cm。

2.2 水泥穩(wěn)定碎石的原材料

水泥穩(wěn)定碎石基層的原材料包含水、水泥、碎石、混合材料等。其中，水泥和碎石是比較關(guān)鍵的原材料，會(huì)對(duì)整個(gè)公路工程的質(zhì)量產(chǎn)生影響。

2.2.1 水泥

在公路工程的施工過(guò)程中，施工人員需要避免使用快硬水泥、受潮變質(zhì)的水泥，可以選用硅酸鹽水泥，確保水泥穩(wěn)定碎石基層的施工質(zhì)量，表1為水泥的性能標(biāo)準(zhǔn)。

表1 水泥的性能標(biāo)準(zhǔn)

在該工程中，施工人員對(duì)水泥的性能進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果符合公路工程施工的標(biāo)準(zhǔn)，能夠開展下一步的施工。水泥是公路基層施工的重要原材料，水泥的質(zhì)量會(huì)直接影響公路基層的穩(wěn)定性，管理人員需要加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)原材料的檢驗(yàn)，控制水泥質(zhì)量。

2.2.2 碎石

在該工程中，施工人員應(yīng)用的碎石是石灰?guī)r，所有的碎石石料按照粒徑劃分為四個(gè)級(jí)別，如表2所示。

表2 該項(xiàng)目中的碎石規(guī)格

2.3 材料的配比設(shè)計(jì)

材料的配比設(shè)計(jì)會(huì)直接影響公路工程基層的施工質(zhì)量，施工人員需要在施工地點(diǎn)開展測(cè)試，確定出每一檔集料的占比，明確粗細(xì)集料的比例。在確定好碎石配合比例之后，施工人員采用調(diào)節(jié)水泥用量的方式，深入分析材料的性能，將水泥用量劃分為多個(gè)檔，測(cè)試了3%、3.5%、4%、4.5%、5%的水泥用量，試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)水泥含量為4%時(shí)，水泥穩(wěn)定碎石能夠滿足公路工程的施工要求，此外，四種碎石的最佳配合比例如表3所示。

表3 該項(xiàng)目碎石配合比例

在材料配比的過(guò)程中，施工人員需要嚴(yán)格控制含水量，同時(shí)控制水泥劑量，如果水泥劑量太小，基層的施工質(zhì)量就無(wú)法保證，如果水泥劑量過(guò)大，就會(huì)造成基層裂縫增多、加寬，還會(huì)耗費(fèi)更多的資金。在工地施工中，水泥劑量的使用可以在室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上增加0.5%～1%。

3 公路水泥穩(wěn)定碎石的施工過(guò)程

3.1 水泥穩(wěn)定碎石的拌和

在混合料的拌和過(guò)程中，施工人員首先需要結(jié)合自身的施工經(jīng)驗(yàn)確定含水量，實(shí)際拌和的含水量可以比最佳含水量略高0.5%～1%，如果需要長(zhǎng)距離運(yùn)輸，實(shí)際含水量可以略高1%～1.5%，這樣才能進(jìn)一步提升含水量的科學(xué)性?；旌狭习?、水泥、碎石等材料，容易在施工中產(chǎn)生離析現(xiàn)象，這會(huì)直接影響施工效果。拌和時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或者過(guò)短都會(huì)造成混合料離析，施工人員需要嚴(yán)格控制拌和的時(shí)間，加強(qiáng)對(duì)混合料的觀察。

3.2 完成混合料的搬運(yùn)

在混合料的拌和工作完成之后，施工人員還需要對(duì)混合料進(jìn)行搬運(yùn)和輸送，將混合料從拌和站運(yùn)送到卸料倉(cāng)。在這個(gè)過(guò)程中，施工人員需要嚴(yán)格控制傳送帶的夾角，如果傳送帶的夾角過(guò)大，就會(huì)造成粗料滾動(dòng)，使集料產(chǎn)生離析現(xiàn)象。在混合料卸料的過(guò)程中，施工人員需要科學(xué)控制車廂的高度，合理安排車廂和出料口的高度差，避免混合料離析。在出料的過(guò)程中，工作人員可以在拌和機(jī)上安裝活門漏斗料倉(cāng)，直接完成裝車。最后，混合料的卸料落差需要控制在2m以內(nèi)，這樣才能有效避免混合料離析的情況。

3.3 混合料攤鋪和壓實(shí)

在完成混合料搬運(yùn)之后，攤鋪和壓實(shí)是最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，攤鋪的工作效率、工作穩(wěn)定度、壓實(shí)效果等都會(huì)影響水泥穩(wěn)定碎石基層的施工效果。在這一環(huán)節(jié)中，攤鋪寬度非常關(guān)鍵，如果攤鋪寬度過(guò)大，粗集料就會(huì)向兩側(cè)分離，這樣會(huì)使公路基層的孔隙率較大。另外，如果攤鋪機(jī)工作效率較慢，也會(huì)使混合料離析。針對(duì)這些情況，施工人員需要全力保證攤鋪機(jī)的工作效率，同時(shí)提高拌和設(shè)備的拌料效率，提升運(yùn)輸設(shè)備的運(yùn)輸能力，形成“拌和—運(yùn)輸—攤鋪—壓實(shí)”一體化工作模式，加強(qiáng)不同工序之間的銜接，防止攤鋪機(jī)出現(xiàn)等料的情況。在攤鋪機(jī)卸料時(shí)，施工人員需要控制好自卸車的車廂上升速度，這樣可以防止粗集料滾落，避免混合料出現(xiàn)離析。

4 水泥穩(wěn)定碎石施工質(zhì)量的影響因素

在公路工程的施工過(guò)程中，人為因素、設(shè)備因素、材料因素等都會(huì)影響水泥穩(wěn)定碎石施工質(zhì)量，最終影響公路工程的質(zhì)量。從施工的角度來(lái)說(shuō)，施工人員需要把握好壓實(shí)度、含水量、水泥劑量等因素，在施工現(xiàn)場(chǎng)開展試驗(yàn)段施工，科學(xué)控制公路工程基層的松鋪厚度、施工工藝、碾壓設(shè)備，提高施工質(zhì)量。

4.1 壓實(shí)度

針對(duì)公路工程而言，水泥穩(wěn)定碎石的壓實(shí)度與施工質(zhì)量密切相關(guān)，按照公路基層的施工要求和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，水泥穩(wěn)定碎石的壓實(shí)度需要達(dá)到95%以上。在實(shí)踐當(dāng)中，很多公路工程雖然應(yīng)用了水泥穩(wěn)定碎石工藝，但壓實(shí)遍數(shù)不足、碾壓輪跡搭接不準(zhǔn)確，存在含水量波動(dòng)等情況，這些都會(huì)影響公路基層的施工效果。因此，施工人員需要提高公路基層的壓實(shí)度，加強(qiáng)對(duì)壓實(shí)度的檢測(cè)。

4.2 含水量

在公路基層的施工過(guò)程中，如果混合料含水量過(guò)多，就會(huì)造成明顯的碾壓輪跡。在這種情況下，基層成型3d后，表面就有可能出現(xiàn)干縮裂縫，如果工程所在區(qū)域溫度升高，裂縫還會(huì)進(jìn)一步拉寬，嚴(yán)重時(shí)還有可能產(chǎn)生反射裂縫。針對(duì)這種問(wèn)題，施工人員必須科學(xué)控制含水量，如果是夏季施工，工作人員還需要充分考慮水分散失問(wèn)題，適當(dāng)提升混合料的含水量。

4.3 水泥劑量

水泥劑量是影響水泥穩(wěn)定碎石施工質(zhì)量的重要因素，水泥是混合料中的關(guān)鍵組成部分，水泥含量的增加會(huì)直接影響混合料的塑性指數(shù)，使塑性指數(shù)隨之增大，進(jìn)而引發(fā)明顯的干縮裂縫。因此，施工人員需要將水泥的用量控制在5%以內(nèi)，提前完成室內(nèi)試驗(yàn)，確定出最佳的水泥用量。

5 水泥穩(wěn)定碎石的質(zhì)量控制策略

5.1 采用大噸位振動(dòng)壓路機(jī)

為全面提高水泥穩(wěn)定碎石的壓實(shí)度，施工單位可以引入大噸位振動(dòng)壓路機(jī)，減少壓路機(jī)的延遲時(shí)間，全面提高碾壓的工作效率。在公路基層施工中，有些部位處于橋頭搭板的位置，施工人員必須要高度重視橋頭搭板前的碾壓施工，適時(shí)開展壓實(shí)度檢測(cè)，控制好公路的碾壓次數(shù)，確保碾壓質(zhì)量。

5.2 科學(xué)測(cè)定水泥劑量及含水量

在公路工程的施工中，施工人員需要高度重視水泥劑量和含水量。為嚴(yán)格控制水泥劑量，施工人員可以利用滴定法來(lái)檢驗(yàn)，提高水泥劑量的科學(xué)性，把握好水泥的應(yīng)用總量。在實(shí)踐工作中，施工人員需要對(duì)水泥用量、集料用量等進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)記錄工程的實(shí)際用量，把二者進(jìn)行對(duì)比。

5.3 提高配料及拌和機(jī)的準(zhǔn)確性

配料設(shè)計(jì)和拌和機(jī)的拌和時(shí)間會(huì)直接影響混合料的質(zhì)量，施工單位可以應(yīng)用電子動(dòng)態(tài)計(jì)量器，對(duì)水箱等儀器進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)量。此外，在原材料管理方面，施工管理人員需要做好現(xiàn)場(chǎng)原材料的管理，應(yīng)用分類管理、隔倉(cāng)存放等方式，提高材料存放的規(guī)范性和科學(xué)性，為現(xiàn)場(chǎng)施工奠定基礎(chǔ)。針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的細(xì)集料，管理人員還需要應(yīng)用搭棚的存放方法，對(duì)細(xì)集料進(jìn)行全覆蓋，防止細(xì)集料出現(xiàn)受潮等問(wèn)題。

5.4 嚴(yán)格控制公路基層厚度

在公路工程項(xiàng)目的施工過(guò)程中，基層的厚度需要符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，施工人員可以應(yīng)用現(xiàn)代化的傳感器，嚴(yán)格控制公路工程的基層厚度，確保公路工程的施工質(zhì)量。公路基層厚度會(huì)直接影響公路工程路面基層的平穩(wěn)性，如果公路工程各部位的路面基層厚度和承載能力不一致，就容易產(chǎn)生不均勻沉降，引發(fā)裂縫等病害。因此，施工人員需要高度重視公路的承載要求，把握好公路路面基層的厚度，防止公路路面基層出現(xiàn)承載力不足的問(wèn)題，提高路面基層的施工效果。

5.5 加強(qiáng)設(shè)備檢查與保養(yǎng)

當(dāng)前，公路工程施工的機(jī)械化水平不斷提高，在水泥穩(wěn)定碎石施工中，施工隊(duì)伍需要使用攤鋪機(jī)、光輪壓路機(jī)、小型壓路機(jī)、灑水車、裝載機(jī)、自卸車等機(jī)械設(shè)備，這些機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量、運(yùn)行效果會(huì)直接影響施工質(zhì)量。在機(jī)械化的公路基層施工中，部分施工單位不重視設(shè)備保養(yǎng)和維修，很多設(shè)備在施工中出現(xiàn)問(wèn)題，這不但會(huì)造成工期延誤，還會(huì)影響施工質(zhì)量，使施工現(xiàn)場(chǎng)陷入混亂。因此，施工單位需要高度重視各類機(jī)械設(shè)備的維護(hù)工作，安排專門的設(shè)備維護(hù)負(fù)責(zé)人，定期對(duì)設(shè)備開展檢查和維修，及時(shí)排除設(shè)備存在的故障，使設(shè)備保持良好的工作狀態(tài)。

5.6 完成公路基層養(yǎng)護(hù)工作

養(yǎng)護(hù)工作會(huì)直接影響公路基層的施工質(zhì)量，如果施工人員不重視水泥穩(wěn)定碎石的養(yǎng)護(hù)，就會(huì)造成公路基層產(chǎn)生裂縫，影響后期施工。養(yǎng)護(hù)工作需要滲透到施工過(guò)程當(dāng)中，在每一段公路碾壓完成后，施工人員都要進(jìn)行壓實(shí)度檢查，在確定壓實(shí)度合格后，立刻開展養(yǎng)護(hù)工作，防止公路基層出現(xiàn)暴曬、暴露等問(wèn)題。在養(yǎng)護(hù)工作中，工作人員可以在基層灑水，然后用不透水的薄膜進(jìn)行鋪設(shè)、覆蓋，使公路基層保持表面潮濕的狀態(tài)，覆蓋時(shí)間不能少于7天。在養(yǎng)護(hù)工作的開展過(guò)程中，工作人員還需要加強(qiáng)交通管制，杜絕車輛通行，避免基層受到破壞。如果基層出現(xiàn)了細(xì)小的裂縫，施工人員需要及時(shí)查明原因，在裂縫部位做好標(biāo)記，進(jìn)而采取科學(xué)的修補(bǔ)措施，避免裂縫進(jìn)一步擴(kuò)大。在養(yǎng)護(hù)工作結(jié)束后，施工人員需要立刻清除表面的薄膜，清掃塵土，然后立刻完成瀝青封層，及時(shí)攤鋪瀝青混凝土面層。

6 結(jié)語(yǔ)

水泥穩(wěn)定碎石基層是非常普遍的施工工藝，這種基層整體強(qiáng)度較高，具有良好的抗裂性和抗?jié)B性，水穩(wěn)定性較強(qiáng)，獲得了工程技術(shù)人員的重視。然而在實(shí)踐當(dāng)中，水泥穩(wěn)定碎石基層容易產(chǎn)生干縮裂縫等病害，影響整個(gè)公路工程的運(yùn)營(yíng)能力。為解決這些問(wèn)題，施工人員需要嚴(yán)格把握施工流程，完成材料配比、混合料拌和、運(yùn)輸、攤鋪、壓實(shí)等工序，嚴(yán)格控制含水量和水泥劑量，通過(guò)引入大噸位壓路機(jī)碾壓、嚴(yán)格控制基層厚度、開展設(shè)備維護(hù)和路基養(yǎng)護(hù)等工作，全面提高水泥穩(wěn)定碎石基層的施工質(zhì)量。