淺談水泥穩(wěn)定粒料在城市道路中的應(yīng)用

水泥穩(wěn)定粒料作為路面基層，具有早期強(qiáng)度高，雨季對(duì)施工影響相對(duì)較小.施工機(jī)械化程度較高等特點(diǎn)，這些都有利于保證進(jìn)度和質(zhì)量，因此被越來越廣泛地應(yīng)用到道路工程中去.近幾年來我公司先后進(jìn)行了幾個(gè)工程項(xiàng)目水泥穩(wěn)定粒料的施工，如井崗山路道路三水工程、太行山路道路工程，昆侖山道路工程等，現(xiàn)就其組成設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)施工談幾點(diǎn)體會(huì)。

一、水泥穩(wěn)定粒料具備的特點(diǎn)

1、優(yōu)點(diǎn)：

(1)早期強(qiáng)度高，短時(shí)間內(nèi)(5～7天)可獲提2.OMpa以上的強(qiáng)度。

(2)穩(wěn)定性好，結(jié)構(gòu)層本身具有一定的通透性，受水份影響較小。

(3)可以根據(jù)施工需要，通過改變其組成設(shè)計(jì)，而調(diào)整所需要的強(qiáng)度，而其它結(jié)構(gòu)層的強(qiáng)度則受材料本身制約較大。

(4)采用機(jī)械化施工，質(zhì)量好，進(jìn)度快，小路段的零星工程，可以采用簡(jiǎn)易機(jī)械或人工拌和攤鋪，靈活而經(jīng)濟(jì)。

2、缺點(diǎn)：

(1)強(qiáng)度形成以后易產(chǎn)生干縮裂縫，裂縫是水泥穩(wěn)定粒料主要病害之一，能夠引起上面層的開裂，而導(dǎo)致雨季時(shí)路基浸水，引起路堤早期破壞，縮短道路的使用壽命。

(2)施工時(shí)易離析。

(3)強(qiáng)度形成后在車輪等外力作用下，表面易被剝落、磨耗。

(4)延遲時(shí)間短，即從拌和到碾壓成型要在較短的時(shí)間內(nèi)完成，要求施工節(jié)奏緊湊，對(duì)設(shè)備臨時(shí)故障要有預(yù)防措施，以免造成材料浪費(fèi)。

(5)一般虛鋪厚度大，碾壓對(duì)平整度有不良影響。

二、組成設(shè)計(jì)

水泥穩(wěn)定粒料作為路面基層或底基層，設(shè)計(jì)厚度一般在15em至20cm左右，7天強(qiáng)度為2—4Mpa。

進(jìn)行組成設(shè)計(jì)時(shí)，即要符合設(shè)計(jì)要求，又要考慮施工條件、環(huán)境和材料特點(diǎn)，針對(duì)其一般的缺點(diǎn)應(yīng)予以克服，例如用攤鋪機(jī)施工耐，混合料應(yīng)具有較高的和易性，以防止離析，混合料的終凝時(shí)間也要相應(yīng)延長；在較高溫度下施工時(shí)，水泥劑量應(yīng)用低限，細(xì)集料(0.075mm以下料)含量采用中低限，以防止干縮和溫縮裂縫；由于水泥在較高溫度和較低含水量下凝結(jié)時(shí)間大大縮短，當(dāng)在夏季較高溫度下施工時(shí)，組成設(shè)計(jì)要求用初、終凝時(shí)間更長的水泥，混合料含水量略高。

1、材料：

水泥選擇低標(biāo)號(hào)水泥，初凝時(shí)間大干3小時(shí)，終凝時(shí)間大于6小時(shí)，不能用早強(qiáng)和快硬水泥，同時(shí)應(yīng)有合適的細(xì)度、較低的水化熱。

集料級(jí)配碎石、級(jí)配砂礫、未篩分碎石等都可以作為穩(wěn)定粒料的集料。

采用級(jí)配砂礫時(shí)可用天然砂礫與一定比例的中粗砂配制如海爾工業(yè)園配套工程和昆侖山路路面基層；當(dāng)集料是未篩分碎石時(shí)，0.5mm以下細(xì)料通過率偏大，如太行山路道路工程，采用的就是這種集料；級(jí)配碎石可以用三種或三種以上單級(jí)配集料配制，優(yōu)點(diǎn)是可以根據(jù)進(jìn)場(chǎng)材料的變化情況機(jī)動(dòng)的調(diào)整用料比例，使級(jí)配接近設(shè)計(jì)要求，彌補(bǔ)了材料的不均勻性而造成的配合比偏差，當(dāng)細(xì)集料級(jí)配不良時(shí)，可以摻配一定比例的中粗砂、石灰或粉煤灰加以改善。

無論何種集料，其最大粒徑控制在2.0—3.0cm為好，控制O.075mm以下的細(xì)料小5％。

2、確定級(jí)配組成：

選定材料后用平衡面積法確定各種規(guī)格單級(jí)配集料的比例關(guān)系，調(diào)整接近規(guī)范級(jí)配中值，然后通過一定的篩分來驗(yàn)證和修正。

3、水泥劑量的確定：

應(yīng)根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)的結(jié)果并考慮施工的水平來確定水泥劑量。廠拌時(shí)32.5MP水泥可用5～6％的劑量，42.5MP水泥用4～5％的劑量，拌和站作計(jì)量控制時(shí)提高0.5％。

4、確定最大干密度和最佳含水量：

水泥穩(wěn)定粒料的最佳含水量常在4.5～6.5％之間，這里僅指重型擊實(shí)試驗(yàn)中能達(dá)到最大干密度時(shí)的含水量，一般隨水泥劑量增加而增大，最大干密度一般在2.2～2.4g／cm3之間，當(dāng)集料的級(jí)配不同會(huì)對(duì)最大干密度有影響，干密度與水泥劑量的關(guān)系也呈現(xiàn)不同的規(guī)律，當(dāng)細(xì)集料較多時(shí)(干密度也較大)、干密度隨水泥劑量的增加而減小，其他情況則相反。

三、強(qiáng)度的形成原理

當(dāng)水泥、水、集料拌和后，水泥的主要礦物成份如硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣、鐵鋁酸四鈣、硫酸鈣先與水進(jìn)行水解和水化反應(yīng)，同時(shí)溶液中分解出氫氧化鈣，并形成水化硅酸鈣、水化硫鋁酸鈣、水化鐵鋁酸鈣等水化物，并隨著時(shí)間的推移形成漿狀體凝結(jié)硬化，由塑性體變成堅(jiān)固的石狀體，形成水泥骨架。水泥水化物游離的氫氧化鈣Ca(OH)2與水中的HC03一生成Cat03，這種碳酸化作用是水泥穩(wěn)定粒料部分細(xì)集料固結(jié)成強(qiáng)度。

四、影響施工質(zhì)量的因素

1、粗集料對(duì)施工質(zhì)量的影響：

施工經(jīng)驗(yàn)證明比較粗的水泥穩(wěn)定粒料對(duì)施工不利，粗集料中大顆石子較多時(shí)，在拌和、運(yùn)輸和攤鋪過程中易產(chǎn)生大小料分離的現(xiàn)象，攤鋪碾壓后形成粗細(xì)集料窩，使內(nèi)外質(zhì)量都受到不利影響，在攤鋪寬度大于8m時(shí)，在送料輪的兩端會(huì)產(chǎn)生離析，粗骨料多，細(xì)集料少，鉆芯較為困難，僅能部分成型。

近幾年通過工程施工檢驗(yàn)總結(jié)出虛鋪厚度大干25cm時(shí)，攪籠的高度稍有不合適，就會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)層底部離析，粗骨料集中的現(xiàn)象，通過鉆芯取樣會(huì)發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)層底部松散嚴(yán)重，芯體不完整，20cm的結(jié)構(gòu)厚度只能取出14—16 cm的芯體。

另外過多的大石子散布在結(jié)構(gòu)層表面，石子不具保水作用，水份散失很快，至使水泥缺水，而無法水解、水化，失去穩(wěn)定作用，與細(xì)料不能硬結(jié)為整體.在車輪等外力搓動(dòng)下容易被剝落和磨耗。

較多的石子也會(huì)使縱、橫縫的處理變得困難，對(duì)平整度也不利。

2、0.5mm以下的細(xì)集料對(duì)質(zhì)量的影響：

一般0.5mm以下的細(xì)集料常帶有一定的塑性指數(shù)，當(dāng)含粘土或0.075mm以下土的含量多時(shí)，會(huì)直接導(dǎo)致水泥穩(wěn)定層半剛性體干縮應(yīng)變系數(shù)偏大，產(chǎn)生裂縫的機(jī)率變大，另外也會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)度的降低。因?yàn)樗嗨蟮乃镆趶?qiáng)堿環(huán)境中才能硬化，當(dāng)水泥遇到粉粒、粘粒較多的集料時(shí)，水解后產(chǎn)生的氫氧化鈣首先與粉粒、粘粒進(jìn)行“離子交換團(tuán)?；弊饔茫率箟A性介質(zhì)不能順利形成，從而阻礙水泥的正常膠結(jié)硬化作用，這也是塑指較大的土(Ip>12)易于用石灰穩(wěn)定，而塑指較小的土(Ip<12)更易于用水泥穩(wěn)定的原因。

有利的影響：如果級(jí)配粒料的細(xì)料部分無塑性指數(shù)，則粒料中的少部分粉粒的存在可以增加混和料的強(qiáng)度，細(xì)料中非粘性顆粒大干水泥顆粒，加人水泥后，使單個(gè)的顆粒被部分或小部分包覆，通過壓實(shí)使顆粒間緊密接觸，水泥硬化時(shí)他們膠結(jié)在一起，混和料的膠結(jié)面積增加而使強(qiáng)度有所增加，所以非粘性粉粒存在能夠改善混和料的和易性和增加水泥穩(wěn)定粒料的強(qiáng)度。

3、含水量對(duì)施工質(zhì)量的影響：

(1)對(duì)壓實(shí)度的影響：

重型擊實(shí)的試驗(yàn)證明同種混和料在不同的含水量下對(duì)同一個(gè)壓實(shí)功存在不同的壓實(shí)度，有的甚至對(duì)含水量變化十分敏感，因此控制好施工時(shí)的含水量是達(dá)到壓實(shí)的前提。另外含水量過大，碾壓較易發(fā)生嚴(yán)重的粘輪現(xiàn)象，0.5mm以下的細(xì)料略多時(shí)，表現(xiàn)得更為嚴(yán)重，人工不易處理，壓實(shí)后的表面出現(xiàn)麻坑，小片的剝落。

(2)對(duì)強(qiáng)度的影響：

穩(wěn)定粒料的含水量較小時(shí)不但難以碾壓成型，也會(huì)因?yàn)樗嗳彼荒苷Ｋ?、水化，使結(jié)構(gòu)層不能形成強(qiáng)度，造成板體的松散。