甘肃易正工程咨询有限责任公司 甘肃兰州 730070
摘要：本文讨论了水泥稳定碎石基层混合料缩裂性能影响因素，通过室内无侧限抗压强度试验，研究了影响水泥稳定碎石混合料强度的因素及其影响规律，在保证混合料强度的基础上，提出了具有良好收缩性能的混合料配合比方案，并提出了混合料施工质量控制措施。
关键词：水泥稳定碎石基层；混合料；施工工艺；质量控制
1 前言
水泥稳定碎石基层混合料因其强度高、稳定性好、抗冲刷能力强以及工程造价低等特点，被广泛应用于我国的高等级公路基层建设中。其几十年的工程实践表明，水泥稳定碎石混合料在道路建成初期发生的收缩（包括干燥收缩和温度收缩），并由此引起的“反射裂缝”，已成为路面的主要病害之一。因此，在进行水泥稳定碎石基层混合料的配合比设计时，有必要研究其强度性能和收缩规律，以减少此类早期病害的发生。
某公路的路面结构为半刚性基层沥青路面，水泥稳定碎石基层混合料设计强度为4.0MPa，为了完成其水泥稳定碎石基层混合料的配合比设计，本文讨论了水泥稳定碎石基层混合料缩裂性能影响因素，通过室内无侧限抗压强度试验，研究了影响水泥稳定碎石混合料强度的因素及其影响规律，并结合现场试验室的试验结果，在保证混合料强度的基础上，提出了具有良好收缩性能的混合料配合比方案。
2 水泥稳定碎石基层混合料缩裂性能影响因素
水泥碎石半刚性基层本身所用材料为收缩性材料，产生的收缩裂缝而引发的反射裂缝影响路面使用性能。必须深入研究水泥稳定碎石基层影响缩裂的主要因素，从而通过严格控制配合比设计、水泥的质量和剂量等措施，进一步完善摊铺、碾压、养护等施工工艺，才能使其密实度、强度、厚度等各项指标都能满足规范要求。
（1）水泥与各种中粒土（粗粒土）和水经拌和、压实后，由于蒸发和混合料内部发生水化作用，混合料的水分不断地减少。水的减少而发生的毛细管作用、吸附作用、分子间力的作用，材料矿物晶体或凝胶体层间水的作用和碳化收缩作用会引起半刚性材料产生体积收缩。半刚性基层材料是处于相对湿度和温度不断变化的环境，而相对湿度又与温度成反比。因此，半刚性基层的干燥收缩与温度收缩一般同时发生，而且往往产生相反效应。所以其膨胀率是湿度与温度相互作用的综合效应。
（2）水泥稳定碎石的干缩应变，随水泥剂量的增加而减小，并达到一个最小值，然后随水泥剂量增加而增加。干缩试验发现，在水泥剂量为5%时，混合料的最大干缩应变和平均干缩系数都达到最小值，具有较强的抗干缩能力，然后随水泥剂量的增加，干缩值也开始增加。水泥剂量增加一倍，半刚性基层的横缝增加24倍。施工碾压时，混合料的含水量越大、细集料中粘粒含量的增加，相应干缩值也增加，裂缝也就越多，缝宽增大。这说明水泥剂量是影响干缩的主要因素。
（3）影响水泥稳定碎石温缩裂缝的主要因素有含水量、集料及其矿物成分、环境温度等。混合料的温缩系数随含水量、水泥剂量、塑性细粒土含量的增加而增加。据有关资料，水泥剂量在5%~7%的范围内变化时，半刚性基层材料温缩系数的变化不超过5%。这说明水泥剂量在7%以内时，对温缩特性的影响不大。
3 原材料
3.1 集料
水泥稳定碎石压碎值不大于28%，针片状含量宜小于15%，集料中小于0.6mm的颗粒必须做塑性指数试验，要求液限小于28%，塑性指数小于9。因此，碎石采用粒径9.5～40mm，砂采用粒径0～4.75mm两种规格的集料。
3.2 水泥
宜采用早强缓凝强度等级较低的水泥，水泥各龄期抗折、抗压强度、安定性、细度等应达到相应技术要求。初凝时间3h以上，终凝时间不小于6h。3天胶砂强度≥18MPa。采用P.C32.5R水泥。
4 混合料组成配合比设计
4.1 集料级配
碎石粒径（mm）为：53、37.5、31.5、26.5、19、16、13.2、9.5、4.75，对应比例（%）为70、67.6、57.9、45.4、32.2、22.3、16.3、11.9、0.5、中砂粒径（mm）为9.5、4.75、2.36、1.18、0.6、0.3、0.15、0.075，对应比例（%）为30、28.5、24.8、20.7、13.4、3.4、0.4、0.3；级配上限：53（mm）：100%；37.5（mm）：85～100%；31.5（mm）：69～88%；19（mm）：40-65%；9.5（mm）：19～43%；4.75（mm）：10～30%；2.36（mm）：8～25%；0.6（mm）：6～18%；0.075（mm）：0～10%。
4.2 不同水泥剂量的最大干密度和最佳含水量
击实试验是采用丙法进行的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对4.1级配设计方案分别进行击实试验，确定各种级配的最大干密度和最佳含水量。即分别对级配范围的上限级配、下限级配和中值级配分别进行击实试验，确定试件成型干密度和含水量。经比较选用水泥剂量为4.0%、最大干密度为2.35g/cm3、最佳含水量为4.6%来制件。
4.3 不同水泥剂量的无侧限抗压强度试验
进行7d无侧限抗压强度试验，试验方法按照规范要求：成型150mm×150mm试件，并用塑料薄膜密封，在标准养护条件（温度25℃，湿度90%以上）下，养生6d，第7d进行浸水养生，然后测试其饱水无侧限抗压强度，试验结果为：水泥剂量（%）3.0、3.5、4.0、4.5、5.0时对应的无侧限抗压 平均强度（MPa）为3.2、3.8、4.7、5.6、6.5，标准差S（MPa）为0.27、0.31、0.33、0.41、0.5，变异系数Cv（%）为8.44、8.16、7.02、7.32、7.69，95%概率值Rc0.95（MPa）为2.76、3.29、4.16、4.93、5.68。
4.4 不同水泥剂量的EDTA耗量
众所周知，标准曲线是工地检测水泥剂量的标准，如果标准曲线的绘制出现问题，施工单位将无法生产合格的水泥稳定碎石。为了更好地指导生产，得到更加合理的标准曲线。通过对5种水泥剂量配制而成的试样进行EDTA试验，试验时所用EDTA溶液是一次配制而成，氯氨和氢氧化钠溶液配制多次，得到的结果：水泥剂量（%）分别为3.0、3.5、4.0、4.5、5.0所对应的EDTA耗量（ml）为：7.6、8.7、9.5、11.0、11.9.
根据配合比试验，碎石和砂掺配比例采用碎石：砂=70：30，水泥剂量从施工富余系数考虑，基层水泥剂量采用4.0%，最大干密度采用2.35g/cm3，最佳含水量采用4.6%。
5 施工工艺控制
5.1 拌和
水泥稳定碎石拌和必须采用集中场拌。拌和时应做到配料准确，拌和均匀。拌和的含水量比最佳含水量大0.5%～1.0%，以补偿施工过程中水分蒸发的损失。实际施工中采用的水泥剂量比现场室内试验确定的剂量多0.5%。从拌和机内加水拌和到完成压实工作的时间一般不超过2h，严禁超过初凝时间。在拌和过程中应随时观察混合料拌和后的颜色，防止水泥堵塞不流动。
5.2 运输
水泥稳定碎石混合料最好采用大吨位车辆运输，保证及时运至摊铺机，使其达到能连续作业的要求。长途运输混合料表面应用蓬布覆盖，防止水分蒸发。
5.3 摊铺
摊铺前应将底基层清扫干净，并洒水保持湿润。
（1）摊铺设备选型。建议采用ABG422和ABG423摊铺机，这类机型能很好地控制摊铺厚度和表面的平整度。
（2）混合料运到现场，立即用摊铺机摊铺，摊铺中摊铺机的速度一般为0.5~1.0m/min，还应使拌合生产能力与摊铺机的速度相匹配，避免中途停机。
5.4 碾压
碾压遵循先轻后重、由低位到高位、由边到中的原则，碾压时控制混合料的含水量处于最佳值。先用14t光轮轻型压路机及时并连续地在全宽范围内进行一遍初压（静压），碾压均与路中心线平行，相邻碾压轮迹重叠1/2轮宽。然后用18t重型振动压路机、轮胎压路机继续碾压，并检测压实度，直到全宽范围都均匀地达到规范规定的压实要求为止。最后用14t压路机进行光面，以确保路面的平整度及消除轮迹。
5.5 养生
水泥稳定碎石是水硬性材料，碾压后应及时采用洒水车洒水养生，保持路面湿润，养生期不少于7d，如果覆盖，则需养生4d。
6 结论
水泥稳定碎石基层混合料的配合比设计时，通过研究其强度性能和收缩规律，进行合理的配合比优化，并进行施工质量控制，可以减少“反射裂缝”这种早期病害的发生。
参考文献：
[1]公路工程质量检测评定标准[S].JTGF80/1-2004.
[2]公路路面基层施工技术细则[S].JTG/T F20-2015.
[3]公路工程无机结合料稳定材料试验规程[S].JTG E51-2009.
[4]公路土工试验规程[S].JTG E40-2007.
[5]公路工程集料试验规程[S].JTGE42-2005.
[6]公路工程水泥及水泥混凝土试验规程[S].JTG E30-2005.
论文作者:刘俐利
论文发表刊物:《基层建设》2017年第26期
论文发表时间:2017/12/18
标签：水泥论文; 碎石论文; 剂量论文; 基层论文; 稳定论文; 含水量论文; 强度论文; 《基层建设》2017年第26期论文;