論配合比設(shè)計在公路建設(shè)施工中的運用

盧斌

摘 要 按照相關(guān)施工技術(shù)規(guī)范及試驗規(guī)程方法進(jìn)行水泥穩(wěn)定土配合比組成設(shè)計，最終得到符合規(guī)范、且滿足設(shè)計強(qiáng)度要求的水泥穩(wěn)定碎石混合料。同時，經(jīng)試驗驗證，采用較少的水泥劑量可以較好地獲得施工質(zhì)量及節(jié)約成本。本試驗基于大悟縣某一級公路進(jìn)行分析。水泥穩(wěn)定混合料的配合比設(shè)計在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)兩個方面均對路面工程有較大影響。

關(guān)鍵詞 配合比設(shè)計 水泥穩(wěn)定土 強(qiáng)度

中圖分類號：TU528 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

近年來，我國的公路建設(shè)飛速發(fā)展，同時為了適應(yīng)現(xiàn)在大交通量和重軸載的特點，筑路材料也不斷地更新；經(jīng)過不斷研究和實踐，以水泥穩(wěn)定材料（簡稱半剛性材料）修筑路面結(jié)構(gòu)的基層和底基層，已得到普遍的認(rèn)同和應(yīng)用。

在半剛性材料中，水泥穩(wěn)定混合料是一種經(jīng)濟(jì)實用的筑路材料，具有優(yōu)良的性能，可用于各種類別道路的基層和底基層。由于是以水泥為膠結(jié)材料，因此具有良好的力學(xué)性能和板體性。與其它半剛性材料相比，水泥穩(wěn)定混合料具有早期強(qiáng)度高、強(qiáng)度增長快、抗沖刷性能好、原材料來源廣泛等優(yōu)點，非常適合現(xiàn)代重型交通要求。

隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，公路交通量急劇增加，這對公路路面的主要承重層——基層提出了更高的要求。半剛性基層瀝青路面具有良好的力學(xué)性能和行車舒適性，適合于各種車輛的通行，同時具有良好的抗滑、抗?jié)B、耐疲勞的性能以及高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性，因而受到廣泛的應(yīng)用。水泥穩(wěn)定土是用水泥做結(jié)合料所得混合料的一個廣義的名稱，水泥穩(wěn)定砂礫是水泥穩(wěn)定土的一種。在經(jīng)過粉碎或原來松散的土中，摻入足量的水泥和水，經(jīng)拌和得到的混合料在壓實和養(yǎng)生后，當(dāng)其抗壓強(qiáng)度符合規(guī)定的要求時，稱為水泥穩(wěn)定土，或稱半剛性材料。基層作為瀝青路面的主要承重層，其強(qiáng)弱和好壞對整個路面的強(qiáng)度、使用質(zhì)量和使用壽命都有十分重要的影響。配合比的設(shè)計對混合料的品質(zhì)和基層的性能影響甚大，是保證半剛性基層瀝青路面整體質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

1骨架材料的要求

強(qiáng)度主要是取決于基層材料的質(zhì)量。公路等級越高，對材料的要求相應(yīng)的提高。所以，集料顆粒的最大粒徑必須有限制（最大粒徑不應(yīng)超過31.5mm），顆粒愈大在拌合、整平和攤鋪時機(jī)械容易損壞，混合料更容易產(chǎn)生離析現(xiàn)象，平整度也難以達(dá)到更高的要求。因此，在現(xiàn)今普遍采用最大粒徑較小的基層材料。但是，給石料的加工帶來了難度，相應(yīng)地也增加了經(jīng)濟(jì)支出。因此，我國對低等級公路限制較寬。

但對一級公路和高速公路，由于對其使用性能要求高和投資大，應(yīng)采用最大粒徑較小的集料，以適宜于大面積的機(jī)械施工、保證施工質(zhì)量和延長使用壽命。

2收縮性控制

對高等級公路要注意水泥穩(wěn)定碎石混合料這種半剛性材料早期產(chǎn)生的收縮性，一是水份蒸發(fā)而產(chǎn)生的干縮的程度；二是溫度升高或降低而產(chǎn)生溫度收縮程度。

水泥穩(wěn)定碎石在基層鋪成后，在不注意的情況下還沒有鋪筑瀝青面層就產(chǎn)生了干縮裂縫，就是按標(biāo)準(zhǔn)及時養(yǎng)護(hù)到期后沒及時鋪筑瀝青面層，在太陽光下暴曬2-3d同樣會產(chǎn)生干縮裂縫，這種裂縫危害性會向上擴(kuò)展到面層，造成面層開裂。所以在鋪筑瀝青面層前采取措施防止半剛性材料的干縮是個十分重要的問題。為此應(yīng)控制小于0.075mm的顆粒含量以及集料中的粘土含量。應(yīng)盡量不采用含有塑性指數(shù)的細(xì)集料。達(dá)到控制混合料的收縮系數(shù)增大的目的。

水泥穩(wěn)定粒料的水泥劑量在5.0-6.0%時，其收縮系數(shù)最??；超過6%后，混合料的收縮系數(shù)增大。為減少混合料的收縮性應(yīng)控制水泥劑量不超過6%。采取改善粒料級配，可以明顯減少因水泥造成的干縮，增加混合料強(qiáng)度和耐久性。

3養(yǎng)生溫度和延遲時間

由于溫度對水泥穩(wěn)定土的強(qiáng)度影響很大，原本不合格的材料，因為養(yǎng)生溫度過高而變的合格，原本合格的材料，因養(yǎng)生溫度過低而試驗不合格。因此必須在規(guī)定的溫度下養(yǎng)生，夏季和冬季都必須采取必要的措施控制標(biāo)養(yǎng)室的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定溫度和濕度。

延遲時間的影響：所謂延遲時間是指混合料從加水到路面碾壓終了的時間，延遲時間對水泥穩(wěn)定混合料的強(qiáng)度和所能達(dá)到的干密度有明顯的影響。延遲時間愈長，混合料的強(qiáng)度和干密度損失越大，試驗證明延遲2h，水泥穩(wěn)定混合料的干密度損失和抗壓強(qiáng)度損失與延時前相比都有明顯的下降。

因此應(yīng)采用終凝時間長的水泥，又要規(guī)定施工的延遲時間。規(guī)范根據(jù)我國的國情制定了延遲時間3-4h。為了能合適的確定延遲時間，JTJ034-2000施工技術(shù)規(guī)范第2·7·2條規(guī)定在施工前必須做延遲時間對混合料強(qiáng)度的影響試驗，并通過試驗確定應(yīng)該控制的延遲時間。

4確定水泥最佳劑量

比較強(qiáng)度平均值和設(shè)計要求值，根據(jù)試驗結(jié)果，水泥劑量為6.0%時試件強(qiáng)度代表值均滿足且不低于4.0Mpa設(shè)計值要求。

考慮到試驗數(shù)據(jù)偏差和施工中的保證率，對水泥劑量6.0%時強(qiáng)度數(shù)據(jù)通過公式：R≥Rd /（1-Z€%ZCV）驗算，水泥劑量為6.0%強(qiáng)度能夠滿足設(shè)計強(qiáng)度指標(biāo)要求。

從工程經(jīng)濟(jì)性考慮，6.0%的水泥劑量為滿足設(shè)計強(qiáng)度指標(biāo)的最小水泥用量；滿足規(guī)范規(guī)定的路面基層抗壓強(qiáng)度及壓實度的要求，故為此配合比的最佳水泥用量。

試驗室目標(biāo)配合比綜合確定為：水泥：集料=6.0：100，混合料的最佳含水量為6.0%，最大干密度為2.217g/cm3，施工時壓實度按98%控制。

5注意事項

在配合比設(shè)計計算時對集料含水量按烘干至恒重時零計，但在工地施工時集料的含水量要根據(jù)實際情況，對上述生產(chǎn)配合比進(jìn)行調(diào)整，得出最終的施工配合比。