水泥稳定砂砾三级配掺配的试验要点及施工注意事项

崔兴凤

（新疆晋昌公路交通勘察设计研究院（有限公司），新疆 昌吉 831100）

0 引言

近年来，随着交通量的增加及经济的发展，各种重型车辆日益增多，渠化交通越来越严重，路面的早期破坏类型越来越明显，为了避免由裂缝对路面整体强度和稳定性造成的不利影响，一些专家已着手从基层集料的级配来解决。水泥稳定砂砾是公路施工中比较常见的材料之一，有助于改变传统公路结构的综合性能。建筑工程材料发挥作用之前，必须要确保材料配合比例的协调性，尤其是骨料之间的搭配利用。因而，水泥稳定砂砾使用前进行三级配掺配试验，对后期公路施工具有借鉴性的意义。

1 水泥稳定砂砾作用原理

为了更好地完成掺配试验操作，应先熟悉水泥稳定砾石的作用原理。根据工程材料学理论，水泥稳定砾石本质上是一类骨料，必须采用级配砾石作为骨料才能起到级配作用。具体原理：选择胶凝物质、灰浆两种材料对骨料空隙进行填充，所选胶凝材料、灰浆的用量应符合工程要求。材料施工过程中对水泥稳定砾石做压实处理，当压实度与混合材料密度相互靠近时即可。由于混合料可在一定时间内形成板体，使水泥稳定砾石的整体强度指标优越。按照公路工程材料使用标准，水泥稳定砾石在所有混合料里所占比例为3%～7%，持续1周的抗压强度大于5.0MPa，这是普通公路材料难以达到的标准。

2 水泥稳定砂砾三级配掺配的试验要点

由于水泥稳定砂砾在公路项目施工里的广泛应用，与材料配合试验相关内容的研究更加深入，这样才能促进公路施工流程的优化改进，全面发挥新型公路材料的利用价值。现结合S111线阜康过境段公路改建项目对水泥稳定砂砾三级配掺配的试验流程及控制要点进行分析，收集对公路施工操作有用的信息资料。

（1）工程概况

S111线阜康过境段全线均为阜康市准噶尔路，起点位于阜康市西进口的饮料厂，里程桩号为K54+344.108，途经瑶池路交叉、迎宾路交叉、天池街交叉、文化路交叉、东大桥（K57+502.1）、博南路交叉、瑶池园，终点位于天池岔口，里程桩号为K59+634.675，路线总长5.29km。合同工期为2010年8月30日—2010年10月20日，总工期为52d。

（2）原材料

由于工期紧、任务重，而当地9月份多为雨季，充分考虑各种因素并结合当地现有的原材料，通过初步试验确定选用20～30mm、10～20mm、5～20mm砾石及天然砂进行水泥稳定砂砾基层的配合比设计。在确定原材料后，检测人员对各种原材料进行检查，按照抽样检测方式逐一排查，保证了公路水泥稳定砂砾原材料质量符合《公路工程集料试验规程》（JTG E42—2005）、《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTG E51—2009）等的要求。

（3）确定配合比掺配比例

配合比是决定水泥稳定砂砾工程性能的关键因素，控制好材料配合比非常关键。本工程水泥稳定砂砾配合比为设计配合比级配范围内的骨架密实型。试验中采用了多道工序，严格执行工程材料试验操作流程。对各原材料进行试验，在保证原材料合格的情况下，确定最合理的掺配比例（见表1），合成级配见表2。掺配后的混合料其针片状、压碎值、液限、塑性指数均符合技术要求，见表3。

表1 掺配比例

表2 合成级配

表3 掺配后技术要求

根据试验数据，本次配合比试验合成级配满足公路施工方案的设计要求，符合公路工程材料配制标准规范。

（4）无侧限试验

按照合成级配的比例选用水泥剂量为3.5%、4.0%、4.5%、5.0%、5.5%，每一水泥剂量分别以含水率为3%、4%、5%、6%、7%进行击实试验，以确定各水泥剂量的最大干密度及最佳含水率，试验结果见表4。

表4 击实试验结果

以每一水泥剂量的最佳含水率与最大干密度制备试件，试件在规定温湿度（20℃+2℃，湿度≥95%）下保湿养生6d，浸水（水温20℃+2℃）24h后，按《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTG E51—2009）进行无侧限抗压强度试验，结果见表5。

表5 无侧限抗压强度试验结果

由此选定水泥剂量为5.0%，按其最佳含水率与最大干密度做延时4h的试件，同样试件在规定温湿度（20℃+2℃，湿度≥95%）下保湿养生6d，浸水（水温20℃+2℃）24h后，按《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTG E51—2009）进行无侧限抗压强度试验，结果见表6。

表6 延时4h无侧限抗压强度试验结果

（5）试验结果

根据上述一系列的试验，对本次水泥稳定砂砾级配情况有了明确的方案，选定掺配砾石的配合比：20～30mm砾石∶10～20mm砾石∶5～20mm砾石∶天然砂=30∶15∶27∶28，水泥剂量为5.0%，最大干密度为2.358g/cm3，最佳含水率为5.4%。按照这一配合方式参与施工，能够保证公路结构性能达到预定的要求。这一公路试验的成功，为日后其他工程材料试验提供了可靠的依据。

3 施工中注意事项

（1）材料控制

控制原材料质量对公路结构性能具有决定性作用，这是水泥稳定砂砾试验特别强调的内容。因此，运输至公路现场的材料，都要经过质检人员综合检查，合格后才能应用到施工中。

（2）工艺控制

水泥稳定砂砾施工要注意控制材料摊铺工艺流程，铺设后对材料进行碾压处理，这是筑造公路结构的关键步骤，也是混合料发挥结构性能的基础。本次试验中提到，施工压实度与材料密实度相接近时，水泥稳定砂砾级配功能是最好的，公路性能达到最优状态。

（3）检修控制

当公路设施使用较长时间之后，应安排专业人员进行检修处理，及时发现公路路面或路基存在的病害问题。选用高等级配材料进行填充处理，增强了公路结构层的抗病害性能，具体加固填充方式可参照掺配试验结果。

4 结语

尽管我国公路工程划分为多种类别，但任何一类公路结构性能与材料工程是密切相关的，注重材料配合比例控制是保证公路性能的根本。水泥稳定碎石是现代公路建造十分普遍的材料之一，其对于维持整体公路结构层稳定性发挥了重要作用。公路施工单位需对水泥稳定砂砾级配情况展开试验，按照混合料掺配试验要点执行每一步操作。根据试验结果，得出公路施工应注意材料质量、操作工艺、后期检修等方面的工作。

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