浅谈水泥稳定碎石层施工工艺与质量控制

徐建红

厦门市交通建设工程检测有限公司，福建 厦门 361000

1 工程概况

某工程位于泉州市惠安县，其基层为厚度20cm 的5%水泥稳定碎石层（以下简称水稳层）。水稳层的下承层为设计厚度50cm、粒径不大于10cm 的碎石层，上层为厚度22cm 的C35 路面混凝土。设计要求水稳层的压实度不得小于97%。

2 施工工艺

本工程采用的是强制式水泥稳定粒料拌和机拌和，自卸式汽车运输，人工摊铺，碾压采用了12t 振动压路机。整个施工工艺可以概括为“一重点、二环节、三区段、八流程”，抓住“配合比”这一个重点，对“拌和场和施工现场”二个环节、施工现场的“摊铺区、压实区和整形区”三个区段和对“施工的准备→放样→拌和→运输→摊铺整平→碾压→整形封面→洒水养生与交通管制”这八个流程进行全面有效的控制。

2.1 配合比设计

首先是材料选择。本工程选用芜湖海螺P.O 42.5 水泥，经检测初凝时间4 h左右，终凝时间6.5h 左右，安定性、胶砂强度、化学指标均符合GB175-2007 标准。经过对本工程附近的石料加工场的调查和原材料试验，选定使用本工程附近的大型碎石厂生产的集料，采用（10～20）mm、（5～10）mm 和石屑（0～5）mm 三种级配组成。

为配置合理的水稳层配合比，工地试验室对本工程使用的这三种集料进行了筛分试验，并根据这三种集料的颗粒级配，将各档集料按照不同的比例进行了掺配，得出（10～20）mm：（5～10）mm ：（0～5）mm 的4 个比例，见表1。

表1 掺配比例

组成后的级配曲线符合JTG/T F20-2015《公路路面基层施工技术细则》表4.5.4 中C-C-3 的规定要求。级配曲线见图1。

对以上4 种级配分别用同一水泥剂量和含水率进行击实和无侧限抗压强度试验，选取其中力学性能最优的一组比例作为目标级配。

在选定了目标级配曲线后，按要求对使用的各档材料进行取样、筛分试验，得到平均筛分曲线与相应的变异系数，再按2倍标准差算出各档材料的级配波动范围；按之前确定的目标级配和各档集料的平均筛分曲线，以及确定好的使用比例，得出该水稳混合料的合成级配；然后计算出我们实际生产中该水稳料的级配波动的范围，对这个波动范围的上限、下限进行验证性能。目标级配平均值及波动上、下限曲线见图2 所示。

图1 集料组成设计后级配曲线

图2 目标级配曲线

表2 水稳层配合比

经试验验证，设计目标级配平均值和上、下限值曲线的7d无侧限抗压强度均满足规范要求，由此确定各档材料掺配比例即为目标配合比设计掺配比例。再选取不少于5 个水泥剂量分别用最佳含水率拌制混合料进行水泥剂量滴定试验，检验各剂量条件下EDTA 消耗量，并绘制水泥剂量标定曲线。最后在混合料选定的级配、水泥剂量和最佳含水率的条件下，选取不同的几个成型的时间，对该混合料进行无侧限抗压强度试验，绘制出相对应的延迟时间曲线，并根据设计的要求，确定容许延迟时间。

根据设计给定的水泥剂量，可计算出水泥和三种集料的重量比，得出试验配合比。本工程中，5%水稳层的试验配合比数据见表2。

2.2 拌和、运输和摊铺

拌和前先调试设备，拌和过程中根据集料和混合料的情况，及时调整加水量，使拌和的混合料的含水率比最佳的含水率稍微高一些，好弥补混合料在运输、摊铺以及碾压的过程中的水分损失。根据气温、运距和机械碾压性能等情况可比最佳含水率略高0.5～1.0%。

拌和好的混合料在装车时车辆要前后移动，并分成三次装料，以避免造成混合料的离析。运输混合料我们采用自卸式运输车，装料前先把车厢清洗干净，在卸料及运输的过程中，尽量不要中途停车、颠簸，确保水稳混合料的延迟时间，以及不产生离析。

在水稳料的摊铺过程中应控制拌和机的出料速度，有利的控制摊铺速度，尽量避免停机待料的情况。在现场设置专人，以消除集料的离析等现象，铲除任何出现离析、湿度过大等的不合格混合料，并且在碾压前采用合格的拌和料来修补。

2.3 碾压和接缝处理

碾压遵循的原则是由低到高、由边到中，碾压的时候应控制混合料的含水率处在最佳含水率的±0.5%之间，当实际含水率接近最佳含水率时，压实度才有保证。

本工程的水稳层采用半幅施工，其纵缝垂直相接，前半幅施工时，在路中心一侧设方木做支撑，养生结束后，在后半幅施工开始前拆除支撑木。本工程在靠近西通道处的圆弧段出现同时施工的两工作段需要衔接，此时应在施工中前一段整形后留5～8m 不碾压，后一段施工时，前一段未压部分应再加部分水泥重新拌和，并与后一段一起碾压。

2.4 养生

每一路段在碾压完成以及检测压实度的同时，立即开始养生，本工程中我们水稳层的养生用的是保水性能良好的土工布覆盖，覆盖2h 之后，再用洒水车洒水来保湿养生。洒水的时候不能用高压式喷管，以免破坏了基层的结构，每天洒水的次数应根据气候来定，整个养生期间（7～28d 以及下一层施工前）应始终保持水稳层的表面湿润。养生期间要交通封闭，在这期间内洒水车须行驶在另外的一侧车道上。

3 现场试验段的质量问题及原因调查

3.1 现场试验段的施工

为了提供准确、合理的施工方案，以及验证试验配合比、确定混合料的松铺系数，我项目部进行了50m 的试验路段的铺筑。水泥剂量较室内试验配合比提高0.5%，按5.5%控制，含水量较试验配合比提高1%。铺筑过程中，我作为工地试验室主管，组织试验室人员对试验段的施工质量进行了试验跟踪，对压实度、无侧限强度进行了试验检测。

3.2 试验段的质量问题

经过对试验段的现场跟踪和试验检测，发现了几种质量问题：部分位置表面松散（约2m×3m 区域）、出现拥包、所测6点压实度中的1 点偏低（最大干密度2.220g/cm3，实测2.142 g/cm3，压实度96.5%）、试验段铺设一个星期后部分表层出现非贯通收缩裂纹。

3.3 原因调查

针对试验段出现的质量问题，我组织工地试验人员协同现场负责人以及现场施工员对问题的产生原因进行了调查。

3.3.1 表面松散

在试验段施工中，发现有约2m×3m 的区域出现表面松散问题，大骨料裸露在外，表面粗糙，不易碾压成型。检查发现该区域水稳层混合料的集料最大粒径偏大、混合料摊铺离析。调查发现集料粒径偏大系因原材料进场时司机失误将一车用于混凝土的20～30mm 碎石倒入基层用10～20mm 碎石料场中，虽然在现场施工员及时制止后得到纠正，但是依然有少部分混入。混合料离析系因混合料装车时运输车辆没有前后移动，致使粗集料流向堆底造成离析。

3.3.2 拥包

试验段中部一处区域出现拥包现象。经分析，是因为人工摊铺时摊铺不均，部分区域摊铺厚度过大，在碾压时形成隆起，现场施工也未及时对隆起进行处理，从而造成了拥包。

3.3.3 压实度不足

试验段施工后工地试验室抽取了6 个测点进行压实度试验，实验结果显示有1 个测点压实度为96.5%，低于97%的的设计要求。施工过程中该处并不存在漏压情况，混合料也并未离析，因此可以排除碾压遍数不够、局部漏压和混合料不均匀的原因。同时，调查发现该区域的混合料人工摊铺用时较长，且存在压路机停机待料的情况，致使该区域混合料的延迟时间较长，考虑到施工时气温较高，我们确认该处压实度不符合要求是由水量损失导致含水量偏离最佳含水量和混合料延迟时间长而引起。

3.3.4 收缩裂缝

铺设后一个星期内，表面出现些许不贯通的表层收缩裂缝。现场调查结果认为，施工后养护不足、现场昼夜温差大和现场海风较大是引起收缩裂缝的主要原因。

4 预控措施

通过对试验段的试验跟踪、质量调查和原因分析，工地试验室对可能影响施工质量的关键点有了较为明确的认识。为保证后续的水稳层正式施工能在质量保证的前提下顺利进行，我提出了以下施工预控措施，并在试验段施工总结会议上得到项目部的采纳。

4.1 原材料的质量控制

4.1.1 碎石

碎石粒径偏大是造成试验段施工时出现表面松散现象的主因，因此，项目部必须加强对碎石的质量监控，确保各级配碎石质量的稳定。除按规范要求对每批原材料委托外检外，试验室也将加强对碎石的日常检测，主要是碎石级配。在材料进场时安排人员进行监控，对不符合要求的碎石进行拒收，同时避免因石料运输车司机失误造成不同级配碎石的混掺。

4.1.2 水泥

本工程水稳层施工使用的是芜湖海螺P.O 42.5 水泥，由于袋装水泥易潮、易结块，工地试验室将加强对进场水泥的检测和防潮保护。考虑到现场施工温度较高、人工摊铺时间较长，为避免因水泥凝结过快导致无侧限强度不足、压实度达不到要求等质量问题，必须保证水泥有比较长的凝结时间，因此试验室将加强进场水泥的凝结时间控制，确保使用的水泥初凝时间大于3h，终凝时间大于6h，小于10h。

4.2 根据现场实际情况选择含水率

含水率偏小是试验段出现压实度不满足设计要求的重要原因，因此，选择合理的施工含水率是施工质量的重要保证。在试验段施工中我们采用比室内试验配合比高0.5%的含水率，实践发现，在摊铺时间长、气温高的情况下，提高0.5%的含水率并不能够弥补混合料在运输、摊铺与碾压过程中水分的损失。因此，在后续的正式施工中，试验室将根据现场实际情况加强对含水率的调整，在温度高、施工进展慢时适当提高混合料的含水率。

4.3 加强对混合料搅拌、出料和运输的质量控制

为保证混合料不产生离析，避免出现表面松散等质量问题，现场还需要对搅拌、出料和运输过程加强质量控制。保证混合料的搅拌时间、落实混合料装车时前后移动分三次装料的要求，同时尽量避免运输途中的中途停车和颠簸。

由于施工中的停机待料增加了混合料的延迟时间，对水稳层的压实度和强度有很大的负面影响，同时停机待料也会加大混合料的含水率损失，因此施工中还要尽量避免因搅拌机和运输车出现故障而导致停机待料的情况发生。为此，项目部应安排机修人员加强设备的检修。

4.4 提高混合料的摊铺质量和碾压质量

为避免再次出现拥包这类质量问题，施工中还必须加强摊铺质量和碾压质量的控制。在施工过程中派人用三米直尺进行实时自检，可以及时发现摊铺和碾压上的问题，有利于此类质量问题在碾压过程中得到避免和纠正。

同时，在试验段施工中发现，按现场现有的人员配置，工人的劳动强度较大，人工摊铺速度和摊铺质量的波动比较大。在人力上面安排适当的富余可以更好的保证稳定的摊铺速度和摊铺质量。因此，在水稳层正式施工前项目部应适当增加摊铺工人。

4.5 坚持现场试验跟踪

工地试验室安排人员在现场及时跟踪，对碾压成型的水稳层及时进行检测，如需对宽度、厚度、平整度、压实度、含水率和集料的级配等进行调整时，及时通知工地上的负责人进行调整。现场及时的试验跟踪，是将质量问题解决在初始阶段的重要手段。

4.6 加强养生

合理的养生不仅能保证水稳层的强度，还能减少和避免干缩裂缝。特别是本工程所处位置海风较大、昼夜温差大，水稳层的养生尤其重要。针对试验段养生不足的情况，项目部应制定详细的养生记录表格，要求现场施工员切实落实水稳层的养生工作，并形成记录。

5 效果检查

在试验段施工总结会议后，项目部开始了水稳层的正式施工，并依据以上预控措施加强了质量管理。从现场监控情况和试验检测的结果看，施工质量得到了很好的控制，现场未出现表面松散现象和明显的拥包，外委单位对压实度的检测结果显示最低值为97.4%，所有检测点均满足设计要求，也未发现明显的收缩裂缝。在最终验收中，该分项工程被评定为合格。

6 结语

实践证明现场施工质量的好坏是以试验检测数据为判断依据的，现场施工不仅要严格遵循规范的技术要求，控制好原材料的质量和混合料的拌和、运输、摊铺、碾压、养生等环节，还要及时对试验进行跟踪，以确保各项指标能达到设计规范要求。脱离了试验检测，工程质量也就无从谈起，所以试验检测是工程质量控制过程中的一个重要环节，应当引起所有工程人员的高度重视。