水泥稳定碎石剂量配比检验及质量控制研究

肖 胜

(安徽省高速公路试验检测科研中心有限公司，安徽 合肥 230601)



水泥稳定碎石剂量配比检验及质量控制研究

肖 胜

(安徽省高速公路试验检测科研中心有限公司，安徽 合肥 230601)

水泥稳定碎石结构是半刚性路面的基础材料。它的强度形成较快，并且板结性和整体性能较强，水稳性好，受到季节的影响非常小，并且能够随着时间的变化其强度得到增长，因此具有良好的路用性能。文章着重对水泥稳定碎石剂量配比检验及质量控制进行研究，在研究的过程中，首先对水泥稳定碎石的相关特点和作用原理进行阐述，接着对水泥稳定碎石剂量配比检验进行分析，最后，从多个层面给出了水泥稳定碎石的质量控制策略。

水泥稳定碎石；剂量；配比；检验；质量控制

1 水泥稳定碎石的理论概述

1.1 水泥稳定碎石的特点

水泥稳定碎石结构是半刚性路面的基础材料。它的强度形成较快，并且板结性和整体性能较强，水稳性好，受到季节的影响非常小，并且能够随着时间的变化其强度得到增长，因此具有良好的路用性能[1]。这些优点使得越来越多的公路选择这种结构来作为路面的基层结构。

1.2 水泥稳定碎石的作用原理

水泥稳定碎石采用的是级配碎石作为骨料，添加一定比例的胶凝材料和灰浆来对骨料中的空隙进行填充，并且依据嵌挤原理来对结构进行摊铺压实。压实度与密实度是相近的，并且其嵌挤原理的程度决定水泥稳定碎石结构的强度，灰浆也要有充足的比例来进行填充。

初期，水泥稳定碎石结构的强度比较高， 并且强度随着龄期的增加能够结成板体，所以该结构有很强的抗渗性，同时抗冻性能也较好[2]。水泥稳定碎石中的水泥用量通常3%到7%的混合料，相对其他结构来讲这一比例较高。水泥稳定碎石遇雨不泥泞，表面坚实，是高级路面的理想基层材料[3-5]。

2 水泥稳定碎石剂量配比检验分析

2.1 材 料

水泥稳定碎石结构中的材料主要有：水、水泥、碎石混合料等材料。

本文依托扬州至绩溪高速公路溧阳至广德安徽段路面工程，项目位于安徽省东南部，北与江苏溧阳市相接。本项目水泥稳定碎石基层材料使用的是当地石料厂生产的石灰岩。

(1) 水。水资源主要使用洁净的淡水和饮用水，加入到水泥稳定碎石混合料的配置当中。

(2) 水泥。水泥使用的是宣城海螺水泥厂生产的P.C32.5 型水泥。不能使用快硬水泥、早强水泥以及已受潮变质的水泥[6]。本次水泥稳定碎石配比当中使用的水泥为缓凝型水泥，水泥初凝时间大于3 h，终凝时间大于6 h且小于10 h。

(3) 细集料。项目采用质地坚硬、耐久、洁净的有适当级配的石粉，要求细集料的0.075 mm通过率小于15%，砂当量大于60。根据文献[7]对其进行筛分、密度、砂当量等试验。

(4) 粗集料。选用的石料粒径为16～31.5 mm 及5～20 mm两级与石屑掺配，经试验确定各级石料及石粉的掺配比例。16～31.5 mm的碎石级配结果如表1所列；5～20 mm的碎石级配结果如表2所列；石屑级配结果如表 3所列。

表1 碎石基层集料技术要求和检测结果

表2 碎石基层集料技术要求和检测结果

表3 石屑级配结果表

根据文献[8]以及试验，最后确定的碎石掺配比例为：16～31.5 mm碎石占有31%，5～20 mm的碎石占有38%。可以达到相应的规范要求。

(5) 混合材料。混合材料由活性混合材料和非活性材料两种，其中，前者指的是粉煤灰等活性物质，能够与水泥中的氧化钙发生作用。而后者则主要是指活性程度很低甚至是没有活性的矿物材料，非活性材料应当对材料的细度进行确定，并且不能含有有害成分[9]。本项目添加了10%的矿渣材料。

2.2 施工配合比设计

(1) 施工中含水量控制。基于道路路面施工技术的规范，实际工程的含水量应当是高于最佳含水量0.5%～1%，受到气候的影响，如果温度高或者是运输的时间较长，应当提高1%～1.5%[10]。

(2) 施工中水泥剂量的控制。水泥的使用量对于水泥基层结构发挥着非常重要的作用，如果水泥的含量小，则不能保持水泥稳定碎石基层的质量，如果水泥含量过大，则会使得水泥稳定碎石基层的裂缝变大，使得基层产生对应的反射裂缝，并且在经济效率方面也不高。

实际施工的过程中，水泥剂量的使用比室内试验确定的剂量应当提高0.5%～1%，从而保证水泥基层的质量，应当注意最高不能超过6%。

(3) 级配要合理。集料级配偏粗多，则压实空隙率较大，不利于水稳整体的稳定性，且在钻芯取样时，下部松散或出现中间断裂的情况；若集料级配偏细多，则由于收缩性较大易出现裂缝[11]。所以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，经济合理。级配应满足表4所列。

表4 级配要求参照

2.3 检 验

本工程所提及水泥稳定碎石级配，可用类似SAC-25的VCADRF方法对其进行检验。由配合比设计得到水泥稳定碎石的水泥剂量P=3.5%，最佳含水量5.2%；矿料级配属于紧密骨架密实结构，用YCADRC作为检验标准，粗集料的干捣实孔隙率YCADRC为39%。相应的烘干粗集料骨架的密度为1.567 g/cm3。

3 水泥稳定碎石质量控制研究

3.1 水泥稳定碎石拌和站控制

拌和站施工质量控制即为后场控制，包括以下几点：

(1) 原材检测。首先是集料，水泥稳定碎石所用的各种集料应是洁净、干燥、无风化、多棱角、近立方体的碎石。高等级公路集料按 4.75 mm 为分界点，大于 4.75 mm 为粗集料，但在水稳碎石混合料中集料颗粒最大粒径应不超过 31.5 mm，且压碎值应不大于 30%。在水稳拌和站安排专门人员来对集料进行相关检测，确保进场的所有材料是符合相关技术文件要求的，不符合技术要求的石料禁止进入料场。其次是水泥，采用普通硅酸盐水泥，改水泥的细度、标准稠度、凝结时间、体积安定性等各项的指标都是满足各项要求的。

(2) 级配检查。每天都在下午开盘是拌和传送站在出料稳定后，在皮带上取出混合集料，并进行筛孔的检查，确保关键筛孔的通过率。还要注意单档集料上的比例是符合要求的。在混合料中能起骨架作用的是>4.75 mm的集料，因此水泥稳定碎石的关键筛孔选择为19 mm、4.75 mm，同时为了避免中间尺寸粒料的干涉而影响主骨架的嵌挤和有效避免集料离析，一般将9.5 mm筛孔也作为控制筛孔，利用三个筛孔进行级配的检查与调整，保证关键筛孔通过率接近级配中值。

(3) 水泥剂量检查。水泥稳定碎石生产时水泥剂量应比设计水泥剂量高0.5%～1.0%，以保证水稳的强度，但不能为追求取芯而盲目多加水泥，以防水稳基层的干缩裂缝的产生。

(4) 含水量控制。拌和站应当根据运输距离及天气情况进行水量的控制，同时加强与前场联系沟通适时调整水稳的含水量。

3.2 剂量配比现场控制

(1) 摊铺。水泥稳定碎石施工前应对下承层进行彻底清扫，清除各类杂物及散落材料被污染，使其表面清洁，并适当洒水湿润，有条件可撒一层水泥浆以便各层良好的粘结；及时检测高程、厚度、平整度，以保证摊铺满足施工技术要求；确定良好的摊铺速度和松铺系数，并与后场加强联系控制待料车辆；为防止离析，可在摊铺机上加反向叶片并在挡板前加钢板避免上下离析。局部离析的水稳混合料由人工补洒细料消除。

(2) 碾压。在混合料含水量等于或略大于最佳含水量时，应立即开始碾压，直到达到要求的压实度。碾压程序为：先钢轮稳压→后振压→再用轮胎压路机稳压→最后用大型钢轮压路机静压。注意碾压时不过振、稳压要充分、振压不起浪、不推移。碾压时应控制压路机行驶速度，稳压速度为 1.5～2.0 km/h，以后各遍为 2.0～2.5 km/h。如碾压过程中水稳碎石基层料水分蒸发过快，应及时补洒少量水使表面保持湿润，但严禁洒大水碾压。碾压宜在水泥终凝前及试验确定的延迟时间内完成并达到规定的压实度，同时要消除轮迹。对于靠近两侧模板边缘结构物端头压路机不易压实的地方应配备汽油冲击夯进行人工夯实。

4 结束语

水泥稳定碎石的配合比设计是比较常规的实验，但是，在实际工程当中还需要与工程具体实际相结合进行灵活的调整。在配合比的设计当中，如果注意强度的要求，则应当使用足够量的水泥混合细集料，与一定比例的粗集料相配合形成骨架密实结构。

[1] 张敏江,宋志涛,于保阳.级配碎石上基层沥青路面合理结构参数分析[J].沈阳建筑大学学报,2012(5):460～466.

[2] 张敏江,石 岩,杜 鹃.半刚性基层沥青路面面层剪应力峰值的影响因素[J].沈阳建筑大学学报,2007(3):187～190.

[3] 于 新,黄晓明.低剂量水泥稳定碎石基层干缩温缩性能研究[J].公路交通科技,2007(7):52～55.

[4] 孙兆辉 . 水泥稳定碎石温缩变形特性试验研究 [J]. 建筑材料学报,2009(4):249～252.

[5] 荆儒鑫,李新凯,唐 浩,等.半刚性基层尺寸效应对水泥路面板相应[J].辽宁工程技术大学学报(自然科学版),2013(11):1 484～1 489.

[6] 张春会,赵全胜,黄 鹂,等.电石灰粉煤灰稳定土抗裂性能试验及评价[J].辽宁工程技术大学学报(自然科学版),2011(1):32～35.

[7] JTG E42-2005，公路工程集料试验规程[S].

[8] JTG/T F20-2015，公路路面基层施工技术规范[S]．

[9] 沈卫国，周明凯，赵青林，等．钢渣粉煤灰路面基层材料的研制[J]．武汉理工大学学报，2002(5)：15～17．

[10] 肖秋生．半刚性基层施工变异性分析[J]．广东土木与建筑，2004(1)：11～14．

[11] 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．

2016-05-03；修改日期：2016-05-09

肖 胜(1977-)，男，安徽庐江人，安徽省高速公路试验检测科研中心有限公司工程师．

U416.214

A

1673-5781(2016)03-0330-03