水泥穩(wěn)定碎石在市政工程中的應(yīng)用

唐亞光　蔣訓(xùn)忠

摘要：城市道路半剛性基層采用水泥穩(wěn)定碎石的技術(shù)研究

關(guān)鍵詞：水泥 碎石 粉煤灰 道路基層 技術(shù)性能 經(jīng)濟(jì)效益 社會(huì)效益

0 引言

近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，交通運(yùn)輸量日益增多，車輛承載力也隨之加大，相應(yīng)地對道路標(biāo)準(zhǔn)的要求也日漸提高。為適應(yīng)城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各地對道路結(jié)構(gòu)層標(biāo)準(zhǔn)也做了改善，市政道路基層中引入水泥穩(wěn)定碎石（以下簡稱水穩(wěn)），經(jīng)行車驗(yàn)證效果良好。

1 水泥穩(wěn)定碎石作用原理

水泥穩(wěn)定碎石是以級配碎石作骨料，采用一定數(shù)量的膠凝材料和足夠的灰漿體積填充骨料的空隙，按嵌擠原理攤鋪壓實(shí)。其壓實(shí)度接近于密實(shí)度，強(qiáng)度主要靠碎石間的嵌擠鎖結(jié)原理，同時(shí)有足夠的灰漿體積來填充骨料的空隙。它的初期強(qiáng)度高，并且強(qiáng)度隨齡期而增加很快結(jié)成板體，因而具有較高的強(qiáng)度，抗?jié)B度和抗凍性較好。水穩(wěn)水泥用量一般為混合料3%-7%，7天的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度可達(dá)1.5~4.0%MPa，較其他路基材料高。水穩(wěn)成活后遇雨不泥濘，表面堅(jiān)實(shí)，是高級路面的理想基層材料。

2 材料要求

水穩(wěn)材料主要由粒料和灰漿體積組成。粒料為級配碎石，灰漿體積包括水和凝膠材料，凝膠材料由水泥和混合料組成。

2.1 水泥 普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥和火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥均可，但應(yīng)選用終凝時(shí)間較長（宜在6H以上）的水泥?？煊菜?、早強(qiáng)水泥以及受潮變質(zhì)的水泥不應(yīng)使用。宜采用標(biāo)號(hào)較低（為325）的水泥。水泥品質(zhì)必須滿足國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

2.2 混合材料 混合材料分活性和非活性兩大類。活性材料是指粉煤灰等物質(zhì)，可與水泥中析出的氧化鈣作用。非活性材料是指不具有活性或活性甚低的人工或天然的礦物材料，對這類材料的品質(zhì)要求是材料的細(xì)度和不含有害的成分。

2.3 集料 應(yīng)用人工級配碎石，城市主干道用做底基層時(shí)集料的最大粒徑不應(yīng)超過40mm，顆粒組成范圍應(yīng)符合規(guī)范要求。石料的磨耗值不超過35%，石料的壓碎值不超過30%

2.4 水 通常適合于飲用的水，均可拌制和養(yǎng)護(hù)水穩(wěn)。如對水質(zhì)有疑問，要確定水中是否有對水泥強(qiáng)度發(fā)展有重大影響的物質(zhì)時(shí)，需要進(jìn)行試驗(yàn)。

3 水穩(wěn)混合料組成設(shè)計(jì)

采用水泥、粉煤灰、穩(wěn)定碎石、砂、石屑等筑路材料作為水泥穩(wěn)定碎石基層。

實(shí)驗(yàn)室通過經(jīng)過一定數(shù)量的原材料試驗(yàn)，進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)、擊實(shí)實(shí)驗(yàn)，確定最大干密度和最佳含水量。然后以此配比制成試件，試件在規(guī)定穩(wěn)定條件下保濕養(yǎng)護(hù)6天，浸水1天后，進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)。水泥4%、粉煤灰10%、級配碎石86%的重型擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果：最優(yōu)含水量=7.7%，最大干質(zhì)量密度=2.16g/cm3，7天平均抗壓強(qiáng)度=3.8MPA。

4 水穩(wěn)施工方法注意的問題

①首先對底基層進(jìn)行檢驗(yàn)，復(fù)核控制樁高程。②水穩(wěn)攤鋪前底基層清掃干凈，幷適量保持濕潤。③攪拌廠辦設(shè)備使用前應(yīng)先調(diào)試所有廠拌設(shè)備、各計(jì)量系統(tǒng)，使所拌混合物含水量、骨料級配、水泥含量均符合配比要求，使機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)正常，拌和機(jī)出料量與所用攤鋪生產(chǎn)能力一致起來。④攤鋪、碾壓時(shí)，攤鋪系數(shù)1.3~1.5之間，施工中必須貫徹“寧高勿低、寧刮勿補(bǔ)”的原則，全部施工工程力爭在水泥終凝時(shí)間前做完。碾壓完畢立即做密實(shí)度試驗(yàn)，若試驗(yàn)結(jié)果達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)重新進(jìn)行碾壓。⑤一般情況下水穩(wěn)作業(yè)完成24小時(shí)后才可以砌沿石。其與砌沿石的時(shí)間間隔也不易太久，否則混合料形成板體后，板體堅(jiān)硬，增加施工難度，敲鑿板體也極易破壞板體整體性。⑥養(yǎng)生時(shí)間不少于7天，這期間禁止車輛通行，每日灑水車灑水養(yǎng)護(hù)2~4遍，保持濕潤。

5 施工控制

5.1 材料控制 水泥穩(wěn)定碎石基層材料主要由粗集料、細(xì)集料、水泥等拌和而成，防止不合格材料進(jìn)場是質(zhì)量控制的關(guān)鍵。

5.2 嚴(yán)格控制水泥劑量 在施工過程中，要嚴(yán)格控制好水泥穩(wěn)定碎石的水泥劑量。水泥劑量太小，水泥穩(wěn)定碎石強(qiáng)度則不能滿足承載力要求；水泥劑量太大時(shí)即浪費(fèi)材料，又會(huì)使基層產(chǎn)生裂縫，對面層構(gòu)成局部破壞。所以在施工過程中，要把水泥用量控制在經(jīng)濟(jì)、合理的目標(biāo)上。

5.3 含水量控制

5.3.1 含水量對壓實(shí)度的影響。混合料的含水量對水泥穩(wěn)定碎石基層的質(zhì)量影響主要包括強(qiáng)度、壓實(shí)度等。擊實(shí)試驗(yàn)表明，含水量對壓實(shí)度有較大影響。當(dāng)含水量不同時(shí)，相同的混合料在相同的壓實(shí)功作用下，會(huì)產(chǎn)生不同的壓實(shí)度。由此可見，施工時(shí)控制好含水量是保證壓實(shí)度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵之一。

5.3.2 含水量對強(qiáng)度的影響。含水量較小，混合料不但難以碾壓成型，而且因水泥的物理、化學(xué)反應(yīng)不全面而造成結(jié)構(gòu)層強(qiáng)度難以形成，造成板體松散。

5.4 攤鋪 使用攤鋪機(jī)進(jìn)行攤鋪的關(guān)鍵是保持作業(yè)連續(xù)不間斷，由此施工過程中必須作好充分的準(zhǔn)備，拌和方面采用穩(wěn)定土拌和站進(jìn)行拌和，運(yùn)輸方面采用自卸車運(yùn)輸，要求一旦攤鋪就連續(xù)不斷的進(jìn)行。

5.5 壓實(shí) 混合料的壓實(shí)是一個(gè)關(guān)鍵工序，也是保證施工質(zhì)量的重要手段之一。當(dāng)含水量大于或略大于最佳含水量時(shí)，就可以開始碾壓。組織壓實(shí)操作時(shí)應(yīng)注意下列各點(diǎn)：①采用的壓實(shí)機(jī)具應(yīng)先輕后重；②碾壓速度應(yīng)先慢后快，一般速度控制在1.5~2.4km/h；③組織壓實(shí)機(jī)具合理的工作路線，直線段一般應(yīng)先兩側(cè)后中間，以便保持路拱；在彎道部分，由低的一側(cè)開始逐漸向高的一側(cè)碾壓。相鄰兩次的輪跡應(yīng)重疊輪寬的三分之一，保證均勻壓實(shí)而不漏壓，對于壓不到的邊角，應(yīng)輔以人工或小型機(jī)具進(jìn)行夯實(shí)處理。④應(yīng)經(jīng)常檢查混合料的含水量和密實(shí)度，幷視需要采取相應(yīng)的調(diào)整措施，以達(dá)到符合規(guī)定壓實(shí)度的要求。

5.6 養(yǎng)生 水泥穩(wěn)定碎石的養(yǎng)生是十分重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，養(yǎng)生期間的濕度及齡期對水泥穩(wěn)定碎石的強(qiáng)度影響相當(dāng)大，在混合料形成初期應(yīng)進(jìn)行保濕養(yǎng)生，以保證水泥進(jìn)行水化反應(yīng)所需水分。養(yǎng)生期間還應(yīng)采取封鎖交通的處理措施，除灑水車外其他車輛禁止通行，特別嚴(yán)禁重型車輛通行。

6 水穩(wěn)幾個(gè)問題的探討

6.1 加強(qiáng)施工管理，加大機(jī)械化施工程度 由于水穩(wěn)施工要求時(shí)間緊迫，同時(shí)要求一次達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，否則形成板體不易修整。所以必須加強(qiáng)施工管理，加大機(jī)械化施工程度，形成大規(guī)模、標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)方式，才易滿足水穩(wěn)的施工要求。

6.2 摻加粉煤灰的水穩(wěn)易于施工后期強(qiáng)度高 從已采用的兩種配合比（一種含粉煤灰、一種不含）集料的使用情況看，摻加粉煤灰的效果好。這是因?yàn)橹患由暗幕旌狭闲杷枯^大，干縮也大，在夏天高溫干旱條件下施工極易出現(xiàn)裂縫，另外在振動(dòng)式壓路機(jī)碾壓過程中極易翻漿，不利壓路機(jī)作業(yè)。而粉煤灰混合料對改善其和易性，降低水化熱溫升均有顯著效果。摻加粉煤灰，可提高水溫的后期強(qiáng)度，粉煤灰的活性及球形顆粒表面光滑，在水穩(wěn)中可以減少骨料之間的摩阻力，相應(yīng)減少拌和物用水量，可改善水穩(wěn)的和易性。粉煤灰使水穩(wěn)產(chǎn)生強(qiáng)度的同時(shí)也發(fā)生一部分熱量，但為數(shù)甚微，從而起到減少溫度裂縫的作用。另外，在水穩(wěn)中摻加一定數(shù)量的粉煤灰也可抑制堿骨料反應(yīng)。摻加粉煤灰做路基，即處理了電廠排泄的廢棄物，節(jié)約了土地資源，減少了對環(huán)境的污染，又降低了工程造價(jià)，不失為一種利國利民的良策。

6.3 水泥用量用水量的控制 在拌和水穩(wěn)時(shí)水泥用量一定要控制準(zhǔn)確，用量太少減少膠凝作用，用量太大加大水化熱反應(yīng)溫度，極易形成裂縫，另外在振動(dòng)式壓路機(jī)振動(dòng)時(shí)，極易形成一層水泥漿覆蓋在水穩(wěn)表面，阻止水穩(wěn)水化熱的揮發(fā)，不利于壓路機(jī)作業(yè)。

參考文獻(xiàn)：

[1]公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范.人民交通出版社.2003.

[2]市政工程施工手冊.人民交通出版社.2001.