水泥稳定碎石基层应用的质量控制

水泥稳定碎石基层应用的质量控制
王存江 董晓伟 孙保金
摘 要：近年来市政道建设不断在扩大化，其新技术，新工艺、新材料得到了应用。苏州地区于2009年开始在市政道路上成功引用了水泥稳定碎石基层。因此,本文就水泥稳定碎石的特点和这种材料在原材料、配合比设计、施工工艺等方面的质量控制分别作了阐述，剖析了影响质量的因素，为提高其质量作了一点探讨。
关键词:水泥 稳定碎石 半刚性基层 质量控制
0引言
自苏州沿江高速公路成功应用了水泥稳定碎石作为半刚性基层材料后。水泥稳定碎石在苏州地区很快得到了的推广应用。自2009年开始，苏州地区部分市政道路逐渐在引用，但是由于缺乏成熟的经验，和对特性认识上的不够，实际施工中出现了一系列质量问题。水泥稳定碎石作为半刚性材料，以其整体性强、承载力高、刚度大、水稳性好等特点在公路工程路面基层中被广泛应用。
1材料的质量控制
水泥稳定碎石基层这种结构对原材料要求较高，严把材料质量关是保证工程质量的基础和重要环节。水泥稳定碎石基层的原材料主要有水泥、粗集料、细集料。
1.1水泥
水泥应选用初凝时间3h以上和终凝时间不小于6h的低标号水泥，且不应采用快硬水泥、早强水泥以及已受潮变质的水泥。各项技术指标应满足技术规范的要求，水泥初终凝时间是确定水泥稳定碎石的施工控制时间的重要依据。
2.2集料
集料合成后的级配最大粒径不得超过31.5mm，不同规格的材料应分开堆放。粗集料的质量控制指标主要是根据结构层性能决定的碎石压碎值和颗粒组成。细集料主要是控制好石屑的颗粒组成和掺入量，保证级配连续。无论是粗集料还是细集料都要严格控制其小于0.075mm的颗粒含量。
2混合料配合比设计
混合料配合比设计的前提是原材料的技术指标要满足规范要求。通过对工程实际应用的矿料分别进行筛分试验，根据各种矿料的颗粒级配和计算用量比调配出合理的级配曲线。由于水泥剂量对干缩性的影响，随集料平均粒径的增大而减少，集料平均粒径越大，水泥剂量对干缩性的影响越小；在相同条件下，水泥稳定中粗粒土的收缩性较细粒土的收缩性要小得多；对大多数混合料而言，随水泥剂量的增加，收缩性逐渐减少，并达到最小值，随水泥剂量的增加，收缩性逐渐增大，水泥剂量过大，同样会产生收缩裂缝和温缩裂缝。因而要有一个合理水泥剂量，既满足强度要求，又要具有较小的温缩和干缩系数。一般从以下几方面来进行控制：
1） 碎石的级配要严格控制，在粗集料中单个颗粒最大粒径不应超过31.5mm，合成级配中0.075mm、4.75mm的通过率略靠近中值的下限，使其成为密实的骨架结构。
2）水泥稳定碎石混合料的比例要严格控制。碎石比例宜控制在84%～87%之间。根据设计强度的要求初定水泥用量，再做标准击实试验，确定最佳含水率、最大干密度。再由最佳含水率、最大干密度、压实度制作无侧限抗强度试件，根据7d龄期无侧限强度确定水泥用量，且满足7d钻芯取样检测完整性的要求。
3）设计配比时必须遵从三个限制，一是在满足设计强度要求的基础上限制最大水泥用量；二是限制0.6mm以下的细集料用量；三是根据最佳含水率，限制拌和后混合料的含水率。
3混和料的拌和
根据苏州地区的目前现状，绝大部分施工单没有自己水泥稳定碎石拌和设备，均是购买商品混合料，质量难以得保证。因此必须加强对商品拌和厂拌和质量控制。水泥稳定碎石混合料拌和过程中，均匀性是影响水泥稳定碎石结构强度的关键因素。混合料的拌制可从以下方面控制：
1）厂拌设备的选择。拌和设备的性能决定了混和料的配料精度和均匀性，应选用带有电子计量装置的高性能稳定土拌和机，以保证混合料的级配符合配合比要求，保证拌和料的稳定性。
2）水泥剂量控制。水泥的用量对水泥稳定层质量起着关键作用，剂量太小，不能确保水泥稳定碎石胶结作用，而剂量太大，既不经济、还会使基层的裂缝增多、增宽，从而引起面层相对应的反射裂缝。考虑施工时水泥各种损耗，工地实际采用的水泥剂量应比室内试验确定的剂量增加0.5%～1%，以确保水泥稳定基层的质量，但是水泥的最大剂量不应超过6%。
4含水率控制
根据施工经验，一般情况下拌和含水率应比最佳含水率略高0.5%-1%，若气温较高或运输距离较长时应高1%-2%，以弥补混合料运输、摊铺和碾压过程中水分的损失。含水率过大，碾压后会出现弹簧、波浪、轮迹等现象，且表面极易形成一层水泥浆覆盖在水泥稳定碎石表面，阻止水稳水化热的挥发，成型后容易产生裂缝。同时会增加混和料的干缩性，使结构层容易产生干缩裂缝。含水率过小，混和料易松散，不容易碾压成型，也会影响混和料可能达到的密度和强度。施工过程中要根据气温情况及运输距离及时调整含水率的大小，应根据标准击实时确定的最佳含水率及现场摊铺碾压的效果确定。
5混和料的摊铺与碾压
1）混合料的运输应尽量避免车辆的无谓颠簸,以减少混合料的离析。在气温较高、运距较远时要加盖毡布,以防止水分过分损失。到达现场的混合料应及时摊铺，在水泥的终凝时间内，完成运输、摊铺、碾压、整平。
2)按确定的松铺厚度均匀、匀速的摊铺。为确保摊铺机行走方向的准确性，可在路槽或底基层上洒白灰线，以控制摊铺机行走方向，摊铺机要保持适当的速度均匀行驶，不宜间断，以避免出现“波浪”和减少施工缝，在摊铺机后面设专人消除局部细集料离析现象。用点补的方法掺撒新混合料或铲除局部粗集料搭窝之处，用新拌混合料填补。
3）用振动压路机配合重型轮胎压路机紧跟混合料的摊铺面进行碾压。开始用振动压路机静碾压1～2遍，然后振动碾压。直线段由两侧路边向路中心或自横坡度低侧向高侧碾压，碾压范围应较基层边缘宽出10cm，碾压时重叠1/2轮宽，碾压速度1.5～1.7km/h。用振动压路机在前，轮胎压路机在后配合继续碾压。碾压速度2.0~2.5km/h。碾压顺序同前，碾压至要求的压实度为止。碾压过程中如气温高或风天基层表面易风干，可利用轮胎压路机自动喷水装置边喷水边碾压。在操作中应做到三快即快运输、快摊铺、快碾压。以确保从向拌和机内加水拌和到碾压终了延迟时间不超过2小时。
6养生
对已完成碾压并经压实度检测合格后应立即进行养生,且要封闭交通，除洒水车辆外，严禁其它车辆通行，保湿养生至下一道工序施工前。养生可用不透水的塑料薄膜覆盖或用湿砂覆盖进行养生,还可以在完成的基层上即时做下封层,利用下封层进行养生。
合理的养生既是保证水泥稳定碎石强度的需要，又是减少和避免干缩裂缝的措施。新铺水泥稳定碎石基层随着混合料水分的减少产生干缩应力，水分减少的越快，产生的干缩应力越大，水分减少的慢，干缩应力缓慢产生逐惭增大，由于材料内部松驰应力和强度随龄期增大，抗应变能力增强。如果铺筑后养生不及时或忽干忽湿，导致水分散失较快，干缩应力急剧增大而抗应变能力还较低时，易产生干缩裂缝，并随时间增长裂缝增加。
7结语
水泥稳定碎石结构基层的优点是强度增长快及强度高的特点，但也不能忽视它的缺陷，其施工时受到了人员、机械、材料、水文、气候、施工工艺等多种因素的综合影响，如果操作不规范，容易出现横向、纵向裂纹。一旦前期强度增长受损，其后期强度就没有增长趋势。因此要严格执行规范要求，抓住关键环节，加强控制，组织管理到位，才能够确保工程质量。
参考文献：
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[2]公路沥青路面设计规范（JTG D50-2006）．北京．人民交通出版社2006.12
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