水泥稳定碎石施工质量的影响因素及控制措施

奚秀玲

（徐州诚达路桥工程有限公司， 江苏 丰县 221700）

随着我国公路事业的飞速发展， 人们对公路平整度及行车舒适性的要求越来越高。 影响公路平整度和舒适性一个非常重要的因素就是公路基层的质量。 水泥稳定碎石作为一种半刚性路面结构形式，已经越来越多地应用于高等级的公路底基层。 本文将结合某省道公路工程对影响水稳碎石混合料质量的因素进行分析， 同时对施工质量的控制措施进行阐述。

1 水泥稳定碎石的特点

水泥稳定碎石作为基层具有非常典型的特点，主要包括以下方面。

（1） 具有足够的强度和刚度

由于水泥的水化作用的影响， 水泥稳定碎石基层能满足公路上层荷载对下层强度和刚度的要求；

（2） 具有很强的水稳性

因为水泥稳定碎石基层与混凝土结构一样， 其强度形成主要与水泥用量、 含水量、 温度、 养生条件、 料配比设计有关， 而不受降水等影响， 所以具有很强的水稳性。

（3） 具有良好的抗冲刷能力

由于水泥稳定碎石基层强度高、 稳定性好， 在受到外界水的冲刷下， 不易渗透到基层， 具有良好的抗冲刷能力。

（4） 具有良好的平整度

水泥稳定碎石基层所采用的材料都可以使用机械来完成， 施工基层的平整度容易控制， 具有良好的平整性。 同时， 水泥稳定碎石基层是一种半刚性基层， 因此还具有整体性好、 收缩性小等优点， 适合作为高等级公路基层[1]。

2 水泥稳定碎石基层施工质量的影响因素分析

水泥稳定碎石作为公路基层也有许多不足之处， 比如脆性、 抗变形能力差， 在温度和湿度以及荷载作用下会产生裂缝， 这些缺点都会导致道路的使用寿命缩短。 基于水泥稳定碎石基层强度的影响因素， 通过合理的组成设计和施工控制， 从而避免其不足之处， 充分发挥其优势[2]。

2.1 混合料组成

2.1.1 水泥

水泥稳定碎石中强度在很大程度上取决于水泥的含量。 通过室内试验分析， 水泥剂量对于混合料强度的影响很大， 其强度随着水泥剂量的增加而增加。 但是过多的水泥用量， 虽然可以增加强度， 同时也会产生较大的收缩和较多的裂缝， 对基层的整体强度产生影响， 并给今后面层的反射裂缝留下隐患， 而且在经济上也不合理。 水泥是控制水稳基层强度和稳定性的关键， 普通硅酸盐水泥、 矿渣硅酸盐水泥都可以作为水稳碎石的结合料， 但初凝时间应在3h以上， 终凝时间应在6h以上， 而初、 终凝时间太长的水泥质量往往不稳定， 要做出合格的水稳基层， 必须首先确保水泥的质量， 选择信誉较好的厂家的水泥， 同时对每批都要按频次检测其各项物理力学性能是否符合要求。

2.1.2 集料级配

水泥稳定碎石所形成的公路基层是一种半刚性基层路面结构， 其对于所承受的荷载， 具有一定的荷载扩散能力。 对水泥稳定碎石材料而言， 集料自身强度及级配组成都是影响水稳基层承载能力的重要因素。 实践证明： 粗集料 （＞4.75mm） 要占混合料的60%以上， 细集料（0~4.75mm） 在0~40%为宜。级配偏粗特别是13.2~31.5mm偏多不好， 压实空隙率较大， 钻芯取样时， 下部松散或出现中间断裂的情况， 该种情况水泥剂量的影响不大， 即使加大水泥剂量， 下部也仍松散[3]。 若集料偏细， 则应整体偏细， 即最大粒径变为26.5mm， 级配曲线呈一条平滑的曲线， 这样施工时强度较偏粗时差一些， 但只要水泥剂量合适， 仍是可以达到强度要求的， 这时水泥剂量对其影响较大， 水泥剂量越高， 强度越高，钻芯芯样越好。 但集料偏细， 基层易开裂。 由此可见， 混合料级配对于水泥稳定碎石具有重要的影响。

2.1.3 最大粒径

混合料中最大粒径的影响主要表现在混合料离析上， 最大粒径越大， 混合料越易离析， 铺筑层的平整度也越难达到高的要求。 因此《公路沥青路面设计规范》 （JTG D50—2006）和《公路路面基层施工技术规范》 （JTJ 034—2000）都规定最大粒径不超过31.5mm[4]。

2.2 含水量

含水量对水泥稳定碎石基层的影响主要表现在压实度、 强度、 延迟时间上。 当水泥稳定碎石混合料中的含水量较小时， 基层将难以碾压成型， 同时由于水量不足， 水泥无法发生正常的水解、 水化作用， 使结构层不能形成强度， 造成板体的松散； 同时含水量还可以影响时间延迟， 含水量少时， 水泥浆黏稠， 结晶网状结构易于形成， 凝结加快， 反之凝结时间就会相应延长； 同时含水量还与裂缝开裂与否有关， 当含水量达到一定程度时， 裂缝增大的机率将会增加； 同时对于压实度也有一定的影响，重击试验表明， 在不同的含水量下都有相应的压实度， 所以， 控制好施工时的含水量是达到压实标准的前提。 因此， 含水量是影响水稳定碎石基层质量的一个非常重要的因素。

2.3 压实度

压实度是影响水稳基层强度的重要因素之一。水稳碎石为半刚性稳定材料， 在压实的基础上水泥水化形成强度， 若压实度不够则直接对路面的强度造成影响， 在其他各因素都达到要求的情况下， 压实度达到98%以上的施工路段， 钻芯芯样完整无松散， 且密实空隙率小， 而压实度小于98%的路段，钻芯芯样不密实， 空隙率大， 所以水稳基层的施工必须有足够的压实功， 以满足压实度的要求。

2.4 养护

对于公路基层施工质量影响非常重要的一个因素是养护质量。 养护主要包括湿度和龄期两个方面。 在混合料形成初期进行保湿养生， 可以保证水泥水化需水量； 同时试验表明， 在温度适宜的条件下， 保湿养生的强度要高于空气养生， 并且可以防止失水过多、 干缩应变加剧， 避免过早地产生干缩裂缝。 因此， 要保证水泥稳定碎石基层的高质量，就要加强对于养护阶段的护理工作。

3 试验检测的内容

对于施工路段都要按照规范要求进行现场检测和试验室检测， 这也是保证施工质量的必不可少的工作， 通过检测结果分析施工质量， 提出施工的控制标准， 以规范施工过程。 对于施工路段的检测主要包括压实度检测、 钻芯取样的检测、 弯沉测试3个方面。

3.1 压实度检测

3.2 钻芯取样检测

判断水稳基层强度是否合格， 通常采用钻芯取样检测， 根据芯样的完整性对基层作出评定。 需要将所取芯样加工成标准试件， 对其进行无限线抗压强度试验， 按具有95%的保证率进行取用数值进行分析。

3.3 弯沉试验检测

弯沉是一项反映多种因素综合作用的关键性指标， 对半刚性基层路面而言， 弯沉的大小能从一定程度上反映路面结构的承载能力和使用性能。 一般采用贝曼梁弯沉仪进行检测[5－6]。

4 水泥稳定碎石施工质量控制措施

4.1 科学选择最大粒径

按照《公路沥青路面设计规范》（JTG D50—2006）和《公路路面基层施工技术规范》（JTJ 034—2000）规定， 集料最大粒径不超过31.5mm， 防止发生离析现象。

4.2 集料级配合理

混合料以接近级配中值为宜， 此时的强度最高且水泥剂量较低， 钻芯取样好， 经济合理。

4.3 控制水泥剂量

在保证水泥质量的前提下， 对于水稳基层的施工， 水泥剂量的控制则变得尤为重要。

4.3.1 拌和站水泥剂量的控制

对于拌和站水泥剂量的控制， 由于取料的均匀性难掌握以及不同滴液配制的误差， 可能导致水泥剂量滴定结果离散性很大， 不能实际反映拌和站的水泥剂量情况。 在进行试验段前， 充分做好拌和站的调试工作， 对各电子秤计量装置进行标定， 务必使每一档集料计量准确， 误差在-50~50kg之间； 采用电子秤对水泥剂量进行多次校核标定， 使水泥的计量准确， 误差在-1~1kg之间范围内， 标定准确后输入数据试拌， 同时在稳定时进行EDTA滴定。

4.3.2 根据温度的不同， 控制水泥剂量偏规范的上限或下限

由于掺加了水泥， 水稳碎石的强度受气温影响较大。 根据施工经验， 当平均气温为20℃（指外界大气温度） 以上时， 4.2%～4.5% （为PO32.5缓凝）的水泥剂量完全可以达到强度3.0～5.0MPa的要求，同时钻芯取样完整， 成型好（若是PO42.5， 则强度在3.5MPa 左右即可）； 若平均气温在30℃以上，4.0% （PO32.5缓凝水泥） 左右的水泥剂量完全能保证取芯完整， 强度达3.0MPa以上； 当温度为0～10℃时， 水泥剂量应略微提高到4.8%～5.0%为宜， 此时水泥剂量的增加对水稳碎石基层强度影响很大， 同时也不会因为水泥剂量过高而使基层出现裂缝。 当温度在0℃以下时则不宜施工。 笔者认为根据气温的高低控制水泥剂量， 可以在保证基层强度的同时， 有效减少由于水泥原因带来的水稳基层裂缝，并且可以节约资源。

4.4 选择适宜的含水量

一般试验室用重型击实确定的最佳含水量可以满足水泥水化的需要， 但在实际工作中， 由于水稳混合料运输及施工中碾压过程滞后 （必须提供30m左右的工作面供压实）， 要损失一部分水分， 碾压混合料的合理含水量宜较最佳含水量大0.5%～1.0%， 以满足水泥水化的需要， 这样形成的路面基层不会出现弹簧、 易于压实、 强度高、 钻芯芯样完整、 成型好。

4.5 压实度应符合要求

压实度测定中要尽量减少误差， 定期对试验用的标准砂清洗筛选； 对标准砂密度、 锥体砂质量定期标定； 测含水量时， 最好把挖出的全部混合料烘干后再测其含水量， 若用部分试样测定其含水量， 试样中粗集料的多少将对混合料含水量产生较大的影响。

4.6 加强养护

水稳路面施工完毕后一定要及时覆盖土工布并洒水养护， 这样能使路面强度增加， 且不易产生裂缝。 特别是在高温施工时， 及时的路面养护能提高路面强度。 现场养生对水稳基层的强度形成起着重要作用， 在施工过程中应加强基层养生工作。

[1] JTJ 034—2000， 公路路面基层施工技术规范[S].

[2] 姚祖康. 铺面工程[M]. 北京： 人民交通出版社，2001.

[3] 沙庆林. 高等级公路半刚性基层沥青路面[M]. 北京： 人民交通出版社， 1998.

[4] JTG D50—2006， 公路沥青路面设计规范[S].

[5] 郭忠印， 苏向军， 钱国平， 等. 水泥稳定碎石基层施工质量控制[J]. 公路， 2004，（9）： 157-162.

[6] 刘国昌. 浅谈水泥稳定碎石基层施工质量控制的措施[J]. 森林工程， 2005， （2）： 42-44.