芻議水泥穩(wěn)定碎石基層施工質(zhì)量監(jiān)測(cè)

陳亞鋒

陜西省交通工程咨詢公司 陜西西安 710003

摘要：本文分析了水泥穩(wěn)定基層的特征，闡述了在施工中，應(yīng)著重從集料級(jí)配、水泥劑量、壓實(shí)厚度等幾方面控制水泥穩(wěn)定碎石基層的質(zhì)量，并提出了水泥穩(wěn)定碎石基層施工的質(zhì)量監(jiān)測(cè)。

關(guān)鍵詞：水泥穩(wěn)定碎石基層；施工質(zhì)量；質(zhì)量監(jiān)測(cè)

1、水泥穩(wěn)定基層的特性

1.1強(qiáng)度高。在基層混合料灰劑量不超過6%的情況下，強(qiáng)度能達(dá)到6MPa以上。

1.2水穩(wěn)性好。這種結(jié)構(gòu)一旦鈣化成型，便不怕水長(zhǎng)期侵蝕。它具有水泥混凝土的一些性質(zhì)。

1.3易操作?；鶎踊旌狭弦咨a(chǎn)，拌和容易?；覄┝俊⒑吭诩?jí)配一定的情況下，易控制，根據(jù)監(jiān)測(cè)情況隨時(shí)可以調(diào)整。

1.4抗疲勞能力強(qiáng)。因?yàn)閺?qiáng)度高，比其它結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定、持久。

1.5遠(yuǎn)期成本底。使用壽命長(zhǎng)，相應(yīng)較少了建設(shè)成本。

1.6半剛性。這種結(jié)構(gòu)的剛度介于剛性路面和柔性路面之間。

2、嚴(yán)格控制集料的級(jí)配

2.1水泥穩(wěn)定碎石基層的結(jié)構(gòu)類型

《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（（JTG D50-2006）（以下簡(jiǎn)稱《設(shè)計(jì)規(guī)范》））將水泥穩(wěn)定碎石基層按其混合料結(jié)構(gòu)狀態(tài)，分為骨架密實(shí)型、骨架空隙型、懸浮密實(shí)型和均勻密實(shí)型四種結(jié)構(gòu)類型。

懸浮密實(shí)型混合料中細(xì)料的壓實(shí)體積大于粗集料形成的空隙體積，即粗集料在壓實(shí)混合料中處于“懸浮狀態(tài)”；骨架密實(shí)型混合料中細(xì)料的壓實(shí)體積“臨界”于粗集料形成的空隙體積，粗集料在壓實(shí)混合料中有一定“骨架作用”；骨架空隙型混合料中細(xì)料的壓實(shí)體積則小于粗集料形成的空隙體積，壓實(shí)混合料形成“骨架”的粗集料之間存有一定的空隙。

2.2 正確選擇水泥穩(wěn)定碎石的結(jié)構(gòu)類型

上述四種結(jié)構(gòu)類型應(yīng)結(jié)合公路等級(jí)進(jìn)行選用：高速公路、一級(jí)公路的基層或上基層宜選用骨架密實(shí)型混合料；二級(jí)及二級(jí)以下公路的基層和各級(jí)公路的底基層均可采用懸浮密實(shí)型混合料。均勻密實(shí)型混合料適用于高速公路、一級(jí)公路的底基層，二級(jí)及二級(jí)以下公路的基層。骨架空隙型混合料具有較高的空隙率，適用于需考慮路面內(nèi)部排水要求的基層。

《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ034-2000）中提出的各類無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定粒料類的基層材料，其級(jí)配是按最大密實(shí)原理設(shè)計(jì)的連續(xù)級(jí)配，屬于懸浮密實(shí)類型，目前在我國(guó)二級(jí)以下公路中應(yīng)用廣泛。但研究表明，這種連續(xù)級(jí)配中4.75mm、2.36mm、0.075mm的通過量偏大，尤其是0.075mm的通過量較大，導(dǎo)致基層的抗裂性能和和抗沖刷性較差。因此，《設(shè)計(jì)規(guī)范》中，懸浮密實(shí)型結(jié)構(gòu)的集料級(jí)配對(duì)2.36mm以下的細(xì)料含量，尤其是0.075mm以下的細(xì)料含量的限制進(jìn)行了提高。

路面設(shè)計(jì)及施工中，應(yīng)嚴(yán)格按《設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求，進(jìn)行集料級(jí)配的設(shè)計(jì)及施工中的級(jí)配調(diào)整，減少基層裂縫的產(chǎn)生。有條件時(shí)，施工中最好選用骨架密實(shí)型水泥穩(wěn)定碎石基層，并嚴(yán)格控制細(xì)集料的含量、結(jié)合料劑量、含水量，及時(shí)養(yǎng)生。

2.3 嚴(yán)格控制集料最大粒徑

施工中，應(yīng)嚴(yán)格控制集料最大粒徑，防止施工攤鋪時(shí)產(chǎn)生離析，造成基層強(qiáng)度不均勻。使用的碎石應(yīng)預(yù)先分3～4個(gè)不同粒徑后進(jìn)行摻配。為保證集料的規(guī)格，要求采用圓錐破碎機(jī)破碎。

2.4 嚴(yán)格控制細(xì)料的含量

其次，還需嚴(yán)格控制集料中粒徑小于0.075mm以下的含量。當(dāng)細(xì)集料增加時(shí)，基層干縮性應(yīng)力隨之增加，混合料的溫縮系數(shù)隨溫度降低而變化幅度增大。隨著小于0.075mm以下顆粒含量的增加，水泥劑量也會(huì)相應(yīng)增加，導(dǎo)致基層表面出現(xiàn)起皮現(xiàn)象而影響基層質(zhì)量。水泥劑量波動(dòng)大不僅影響強(qiáng)度，而且往往從低強(qiáng)度處首先出現(xiàn)收縮干裂。細(xì)粉料含量多、塑性指數(shù)大是導(dǎo)致半剛性基層產(chǎn)生裂縫的主要原因，施工中必須加以控制和防范。

3、嚴(yán)格控制水泥劑量

3.1水泥的選擇

施工中選用的水泥強(qiáng)度等級(jí)不易過高，一般選擇32.5強(qiáng)度等級(jí)?？紤]不同品種的水泥具有不同程度的收縮性，盡量選擇普通硅酸鹽水泥。水泥劑量根據(jù)試驗(yàn)配合比確定，一般控制在3%～5.5%。當(dāng)達(dá)不到強(qiáng)度要求時(shí)，首先應(yīng)調(diào)整、改善集料的級(jí)配和混合料的結(jié)構(gòu)形態(tài)，使其達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求，不宜盲目地增加水泥劑量。

3.2 水泥的最大劑量不應(yīng)超過6%

水泥劑量達(dá)6%以上時(shí)，會(huì)導(dǎo)致7d抗壓強(qiáng)度偏高，水泥穩(wěn)定碎石基層易出現(xiàn)早期開裂現(xiàn)象，這種情況在施工中比較常見。同時(shí)，由于水泥劑量的提高，基層的強(qiáng)度相應(yīng)地提高，但脆性也相應(yīng)增大，易出現(xiàn)收縮開裂。

4、確保適宜的壓實(shí)厚度

水泥穩(wěn)定碎石基層的厚度應(yīng)根據(jù)交通量的大小、材料的使用性能，施工機(jī)械配備，以及便于施工組織、管理等因素選擇。每層最適宜的壓實(shí)厚度為180～200mm，且每層壓實(shí)的最小厚度不得小于150mm，否則，薄的半剛性基層會(huì)在重載車的作用下，因產(chǎn)生過大拉應(yīng)力而出現(xiàn)開裂。因此，施工中應(yīng)特別注意避免過厚或過薄的基層。

水泥穩(wěn)定碎石基層的施工中，首先應(yīng)選擇適宜的水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)類型，同時(shí)在施工中嚴(yán)格控制集料的級(jí)配組成和水泥的劑量，并確保適宜的壓實(shí)厚度，是確保基層施工質(zhì)量的幾個(gè)最重要的環(huán)節(jié)。

5、水泥穩(wěn)定碎石基層施工的質(zhì)量監(jiān)測(cè)

水泥穩(wěn)定碎石基層施工質(zhì)量管理包括2方面的內(nèi)容：①對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行控制，以生產(chǎn)出合格的混合料；②對(duì)路面混凝土的壓實(shí)度進(jìn)行控制和檢測(cè)壓實(shí)后的基層質(zhì)量。因此，有必要強(qiáng)調(diào)對(duì)各原材料質(zhì)量的初始檢測(cè)和定期測(cè)試以及對(duì)混合料特性與壓實(shí)度的系統(tǒng)測(cè)定、記錄與統(tǒng)計(jì)。

對(duì)于試驗(yàn)和生產(chǎn)的質(zhì)量管理，筆者認(rèn)為應(yīng)該采用質(zhì)量管理圖進(jìn)行控制。盡管目前對(duì)半剛性基層的配合比設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)考慮了強(qiáng)度離散性的問題，然而在實(shí)際施工中并沒有采用類似措施建立各種原材料的質(zhì)量管理圖。許多工程往往只采用單一的試驗(yàn)結(jié)果就決定施工配合比，而由于偶然和系統(tǒng)因素，這種試驗(yàn)結(jié)果不一定具有代表性，并且由于水泥穩(wěn)定碎石強(qiáng)度測(cè)定的滯后性，經(jīng)常造成質(zhì)量事故。質(zhì)量管理圖的使用將可以彌補(bǔ)這方面的不足，判斷生產(chǎn)過程是否處于控制狀態(tài)。

以下以質(zhì)量管理圖中的一種X—R管理圖對(duì)某一規(guī)格粗集料的控制來(lái)說明這一方法的重要性和使用方法，筆者建議可以采用棱角系數(shù)為控制粗集料級(jí)配的指標(biāo)。所謂棱角系數(shù)即以67減去按規(guī)定的方法將集料填滿容器時(shí)，固體體積所占的百分?jǐn)?shù)。棱角系數(shù)可反映集料的顆粒形狀對(duì)堆積密度的影響，棱角系數(shù)越大，堆積時(shí)的空隙率越大。質(zhì)量管理圖的形式見圖1，分析過程如下：①由材料堆積體中取出一盤樣品，采用四分法取其對(duì)角線部分的兩份材料，做兩次試驗(yàn)，測(cè)定Xi值（樣品的棱角系數(shù)），根據(jù)已有檢測(cè)值，數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)至少為20～30個(gè)，計(jì)算樣本平均值X 和樣本均方差σ。

②計(jì)算子樣平均值X 的控制界限線?？刂粕希║CL）、下限（LCL）分別為X +3σ及X -3σ。

③計(jì)算極差R的控制界限值，根據(jù)已測(cè)值（樣本數(shù)多于10個(gè)），計(jì)算子樣的極差R和樣本平均極差R。極差的控制上（UCL）、下限（LCL）分別為R

是與子樣容量有關(guān)的系數(shù)，可查表得出。

④繪制分析用管理圖。

⑤以取樣日期為橫坐標(biāo)，將現(xiàn)場(chǎng)抽取容量為n的子樣，計(jì)算得X和R分別點(diǎn)繪在X-R管理圖上，如出現(xiàn)出界點(diǎn)則表明有所異常，應(yīng)立即查明原因，采取相應(yīng)措施，其中包括配合比的調(diào)整。

參考文獻(xiàn)：

[1]中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院主編.公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D50-2006）[S].北京：人民交通出版社，2006，10-13，90-91

[2] 交通部公路科學(xué)研究所主編.公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范（JTG F40-2004）[S].北京：人民交通出版社，2004，7

[3] 姜斌. 半剛性基層路面反射裂縫的形成及預(yù)防[J].中國(guó)交通建設(shè)監(jiān)理，2007，04

[4] 魏慶君 王宏斌.非荷載性裂縫形成機(jī)理及防范[J].中國(guó)交通建設(shè)監(jiān)理，2009，01