港口陆域堆场工程基层配合比设计分析研究

王堃 武汉四达工程建设咨询监理有限公司

1.前言

水泥稳定碎石是以级配碎石作骨料，采用一定数量的胶凝材料和足够的灰浆体积填充骨料的空隙，按嵌挤原理摊铺压实。水泥稳定碎石基层作为一种沥青面层下的主要承重层或水泥混凝土面板下的结构层，因其具有较好的抗压性和稳定性，在公路工程和水运工程中得到广泛的应用。在实际工程中，其强度、稳定性、耐久性及抗裂性等工程性能对路基的整体质量是很重要的影响因素，想要达到更好的使用效果，就必须经过客观、准确地试验检测，有必要对其混合料配比进行优化，使其具有良好的综合性能，同时加强各项工程性能研究。

水泥稳定碎石水泥用量一般为混合料的3%～6%，基层试件的7天无侧限抗压强度是其代表性的工程性能指标之一，根据《公路路面基层施工技术细则》（JTG/T F20-2015）规定，本文结合某港口的陆域堆场工程对水泥稳定碎石基层的原材料试验、击实试验及配合比设计进行分析研究，并以7天无侧限抗压强度加以验证，既达到工程设计要求，又经济合理，以期为同类工程的基层配合比设计提供重要的参考价值和意义。

2.基层的设计要求

本文以某港口的陆域堆场工程的水泥稳定碎石基层为例进行基层配合比设计研究，该项目基层的设计要求见表1。

表1 基层的设计要求

3.原材料试验结果及分析

3.1 碎石粒组分组原则

为了使碎石的混合料级配更加良好、粗细颗粒比例更加合理、达到更好的工程效果，将碎石分为4个粒组，分别为0～5mm、5～10mm、10～20mm、20～26.5mm。再根据4个碎石粒组的筛分结果将碎石进行混合，并调配比例以符合《公路路面基层施工技术细则》（JTG/T F20-2015）中要求的颗分比例。

3.2 碎石筛分结果及分析

按照《公路路面基层施工技术细则》（JTG/T F20-2015）表4.5.4中一级公路等级的C-B-1级配要求选择筛孔尺寸，对4个碎石粒组进行筛分试验，并将筛分结果与规范JTG/T F20-2015中基层的粗集料规格要求表格3.6.2进行了比较，结果见表2。

通过表2中碎石筛分数据可以看出，碎石的筛分结果与规范JTG/T F20-2015中表3.6.2的粗集料规格要求并不完全符合，存在个别粒径不符合的情况，并且在实际工程中同样存在类似的情况。分析有以下几种原因：

表2 集料筛分试验结果及规范中集料规格要求

1）如果是天然碎石（卵石），一般级配和分选性较差，想要筛选出规范JTG/T F20-2015中表3.6.2要求的集料规格，难度非常大，基本只存在理论上的可能性。

表3 集料级配组成配合比设计

2）针对本项目中使用的机制碎石，在生产时存在对该规范的理解偏差、未严格按该规范要求、生产设备与该规范不匹配等的可能性。

3）机制碎石在生产、运输、转运及取样等过程中均存在一定的人为因素，导致室内试验数据未能完全与该规范要求的集料规格相符合。

3.3 目标配合比设计及分析

根据表2试验结果对4个碎石粒组进行目标配合比设计，设计级配范围符合《公路路面基层施工技术细则》（JTG/T F20-2015）表4.5.4中一级公路等级的C-B-1级配要求。配合比设计结果见表3。

虽然表2中单个粒组碎石的级配与规范中的要求并不完全相符合，但从表3中数据可以看出，4个粒组0～5mm、5～10mm、10～20mm、20～26.5mm分别按比例40%、25%、20%、15%相混合后，集料级配完全符合JTG/T F20-2015表4.5.4中一级公路等级的C-B-1级配要求范围。分析原因如下：

1）表2中的碎石级配不符合规范要求的比例为27.3%，不符合比例相对偏低；而符合规范要求的总比例达到了72.7%，符合比例相对偏高，起到了相对决定性的作用。

2）通过表3中4个粒组0～5mm、5～10mm、10～20mm、20～26.5mm集料配合比的调配，能够弥补表2中“不符合”的缺陷，从而使4个粒组碎石混合后的集料级配完全符合JTG/T F20-2015表4.5.4中一级公路等级的C-B-1级配要求范围。

表4 试件7天无侧限抗压强度

3.4 击实试验

将4个粒组的碎石烘干后，根据目标配合比的设计进行混合并按照6%的水泥掺量添加水泥，采用重型击实试验，击实曲线如图1所示，最大干密度为2.32g/cm，最优含水率为5.01%。

图1 水泥稳定级配碎石基层击实试验

3.5 无侧限抗压强度试验及分析

按照表3的配合比设计混合4个粒组的碎石，水泥掺量6%，并以击实试验的最大干密度2.32g/cm和最优含水率5.01%作为控制指标，制备无侧限抗压试件，标准养护6天，第7天饱水，测试试件的7天无侧限抗压强度。试验结果见表4。

从表4中数据可以看出，试件的7天无侧限抗压强度满足表1中基层的设计要求，也就是说明本文中的水泥稳定碎石基层的配合比设计基本达到了基层的设计要求。

4.结论与建议

（1）在港口陆域堆场工程中，水泥稳定碎石基层作为一种沥青面层下的主要承重层或水泥混凝土面板下的结构层，承上启下，发挥着重要的承重作用和衔接作用。因此，对碎石的颗粒级配要求非常高，在生产过程中需严格按照相应规范要求，并加强生产过程管理。

（2）本文中4个粒组0～5mm、5～10mm、10～20mm、20～26.5mm分别按比例40%、25%、20%、15%相混合后，集料级配完全符合JTG/T F20-2015表4.5.4中一级公路等级的C-B-1级配要求范围，并且试件的7天无侧限抗压强度也满足了基层的设计要求。说明文中的水泥稳定碎石基层的配合比设计能够为类似工程的基层设计、试验检测及施工管理提供重要的参考价值和经验。

（3）在实际工程施工过程中，原材料一般不会一次性进场，可能会发生变化，建议根据原材料的变化跟进试验检测环节，并及时作出调整。同时建议加强工程现场的取芯检测、回弹弯沉检测等，从多方面来综合控制基层的工程质量。

（4）建议在后续试验研究中，进一步根据基层的设计要求加强对水泥、碎石等原材料的溯源研究和配合比研究，力争更加环保、经济、合理。