影響水泥穩(wěn)定碎石基層強(qiáng)度控制的因素

李 杰

影響水泥穩(wěn)定碎石基層強(qiáng)度控制的因素

李 杰

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本文從影響水泥穩(wěn)定碎石基層強(qiáng)度的幾個(gè)主要因素，水泥劑量、材料、級(jí)配等入手，結(jié)合自身的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，探討如何控制水泥穩(wěn)定碎石的強(qiáng)度。

基層；強(qiáng)度；控制

水泥穩(wěn)定碎石常被設(shè)計(jì)成公路路面的基層，由于基層質(zhì)量不佳而導(dǎo)致路面早期破壞的現(xiàn)象屢見不鮮，筆者就多年來的施工經(jīng)驗(yàn)，淺談水泥穩(wěn)定碎石基層強(qiáng)度控制的幾個(gè)主要方面。

一、嚴(yán)格控制水泥劑量

水泥劑量是影響水泥穩(wěn)定碎石強(qiáng)度的關(guān)鍵之一。因水泥劑量不能保證而引起的質(zhì)量事故時(shí)有發(fā)生。如某二級(jí)公路，水泥穩(wěn)定碎石基層齡期超過七天，鉆芯取樣后做抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)強(qiáng)度大的能達(dá)到12MPa左右，小的卻只有約3MPa，且芯樣不完整，顯然是水泥劑量不均導(dǎo)致的。因此，要保證水泥穩(wěn)定碎石的強(qiáng)度，就必須嚴(yán)格控制水泥劑量?？刂扑鄤┝恐饕獜囊韵聨讉€(gè)方面入手。

（1）選用合格水泥。普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥和火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥都可用于水泥穩(wěn)定碎石，但應(yīng)選用初凝時(shí)間大于3小時(shí)，終凝時(shí)間較長（宜在6小時(shí)以上,10小時(shí)以內(nèi)）的水泥，水泥標(biāo)號(hào)為適宜的較低標(biāo)號(hào)。

（2）按要求達(dá)到的強(qiáng)度進(jìn)行混合料配合比試驗(yàn)，確定最佳水泥用量。水泥穩(wěn)定碎石的強(qiáng)度在很大程度上取決于水泥用量的多少，一般隨著水泥用量的增加，強(qiáng)度也會(huì)隨著增大。但水泥用量又不可過高，一般水泥用量不可超過6%，過高的水泥用量非但不經(jīng)濟(jì)，并且可以引起較大的收縮和較多的裂縫。

（3）生產(chǎn)過程中，一定要保證水泥用量，嚴(yán)格控制在規(guī)范規(guī)定的范圍內(nèi)，水泥拌合要均勻。施工中影響水泥劑量的因素有很多，包括原材料含水量變化、級(jí)配變化、設(shè)備運(yùn)行故障、后方供料狀態(tài)，還有要經(jīng)常根據(jù)前方施工情況調(diào)整拌和機(jī)出料能力，和水泥拌合不均勻也容易引起強(qiáng)度達(dá)不到。為保證拌和機(jī)拌合質(zhì)量穩(wěn)定，水泥劑量要進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)試。在這個(gè)過程中，并不是水泥劑量只要大于設(shè)計(jì)配合比質(zhì)量即可，而是按照規(guī)范要求每2000平方連續(xù)測(cè)六個(gè)試樣，六個(gè)試樣偏差不能太大，否則水泥劑量則為不合格。

二、選用合格的砂石材料

在保證水泥劑量的同時(shí)，砂石材料合格與否也是影響水泥穩(wěn)定碎石基層強(qiáng)度的重要方面。集料的顆粒形狀、表面特征及表面清潔程度是決定強(qiáng)度的重要因素。使用扁平或針片狀顆粒集料不僅會(huì)增加集料的表面積，并增加混凝土空隙率，從而降低混凝土強(qiáng)度，覆蓋在集料表面的雜質(zhì)，如淤泥和粘土，以及風(fēng)化和腐敗層會(huì)降低界面粘強(qiáng)度。為了保障混合料施工的合宜性，需要有限控制被穩(wěn)定材料的公稱最大粒徑及其含量。對(duì)此《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》都有明確規(guī)定，高等級(jí)公路路面基層的最大公稱粒徑為26.5㎜，由于在實(shí)際施工過程中完全提出超顆粒集料是不現(xiàn)實(shí)的，所以大于26.5㎜的顆粒最多可達(dá)2%-3%。水泥穩(wěn)定碎石基層0.0.75mm以下的細(xì)集料含量較高時(shí)，將影響基層的收縮性能，引起裂縫，因此對(duì)于高速公路和一級(jí)公路級(jí)配要求中，0.075mm的含量不得超過5%。另一方面為了保證混合料有較好的抗疲勞性，0.075mm以下的含量不宜為零。高速公路和一級(jí)公路相應(yīng)級(jí)配的容許波動(dòng)范圍比較小，相應(yīng)要求更嚴(yán)格。以4.75mm為例，容許的波動(dòng)范圍為10%，而二級(jí)及二級(jí)以下公路，4.75mm以下的波動(dòng)范圍為20%。高速公路和一級(jí)公路，水泥穩(wěn)定碎石0.075mm以下粉塵含量不超過2%,集料壓碎值不大于26%，針片狀顆粒含量≤18%。以某一級(jí)公路為例，由于集料含泥量較大，最大可達(dá)到5.5%，嚴(yán)重超出規(guī)范要求，經(jīng)拌合鋪筑后，該段基層鉆芯取樣不完整，下部松散，最后只能用冷再生機(jī)重新加水泥拌和處理，有人認(rèn)為集料含泥量大不是影響因素，因冷再生材料時(shí)里面同樣含有較多泥塊。這種觀念是不正確的。冷再生的原料是由石灰和瀝青面層組成的無機(jī)混合料，其強(qiáng)度形成機(jī)理是依靠離子之間的交換、吸附，以及一系列復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)，而集料表面的土質(zhì)只會(huì)降低界面粘結(jié)程度。

三、級(jí)配要合理

集粒級(jí)配對(duì)混合料，特別是水泥穩(wěn)定碎石混合料的強(qiáng)度有顯著影響。為保證生產(chǎn)過程中混合料的級(jí)配滿足要求，需要嚴(yán)格控制以下幾個(gè)方面：

1.做好原材料的進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收制度

按照規(guī)范要求對(duì)不同顆粒級(jí)的原材料都要進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)嚴(yán)重超出規(guī)范要求的集料應(yīng)杜絕進(jìn)場(chǎng)。原材料的不均勻性是影響混合料性能穩(wěn)定性的重要因素，為了全面掌握各檔原材料的級(jí)配情況，需要從拌合場(chǎng)料堆的不同位置和每一批次進(jìn)料中分別取料、篩分，然后分別統(tǒng)計(jì)各檔料通過率的平均值和變異系數(shù)。

2.不同粒度的原材料要分別堆放

對(duì)堆放不同粒級(jí)原材料的場(chǎng)地，應(yīng)采取適當(dāng)措施隔開，避免料多時(shí)互相交錯(cuò)，保持同一粒度級(jí)集料顆粒組成無大變化。每種規(guī)格的粒料最好有明顯的標(biāo)牌、標(biāo)識(shí)。

3.細(xì)集料要覆蓋

細(xì)集料包括石屑和砂需要用篷布覆蓋，防止雨淋。如果細(xì)集料潮濕或含水量太大，就不能順暢通過下料口到達(dá)輸送帶，不得不采用人工捅料的方法，這樣下料必然會(huì)不均勻，導(dǎo)致級(jí)配受影響，從而影響水泥穩(wěn)定碎石的強(qiáng)度。

4.下料上口之間要用隔板隔開

拌料機(jī)通常有4個(gè)下料斗，可放4種不同粒級(jí)的集料，但由于4個(gè)料斗的上口緊靠在一起，一字排列、上口齊平，在下料過程中，造成相鄰料斗的兩種集料相混，使生產(chǎn)配合比發(fā)生顯著變化。如果在下料斗上口之間用隔板隔開，同時(shí)下料斗的上口不要緊靠在一起，裝載機(jī)裝料斗的寬度小于上口，則可避免這種現(xiàn)象。

四、拌和要均勻

在用拌合機(jī)進(jìn)行拌和時(shí)，需要檢查拌合機(jī)具是否存在拌和不穩(wěn)定情況。拌合設(shè)備要嚴(yán)格保證各個(gè)料倉進(jìn)料的穩(wěn)定，按設(shè)計(jì)確定的比例進(jìn)料，不得隨意調(diào)整，并應(yīng)隨時(shí)進(jìn)行檢查。出現(xiàn)問題，應(yīng)停止生產(chǎn)。如果拌合機(jī)長時(shí)間閑置，在使用之前一定要做檢查，拌鍋要做到經(jīng)常清理。

拌和時(shí)間對(duì)強(qiáng)度影響也很大?，F(xiàn)在拌合工程中大多數(shù)拌合設(shè)備的拌缸長度不大于5M,混合料在拌缸中的拌合時(shí)間不超過10s,有的僅有5s-6s,難以保證混合料拌合的均勻性。因此現(xiàn)在規(guī)范要求必須進(jìn)行二次拌合。

拌合過程中的加水倉也要嚴(yán)格控制流量。天氣炎熱或運(yùn)距較遠(yuǎn)時(shí)，應(yīng)該稍微加大水泥穩(wěn)定碎石的含水量，一般比最佳含水量增加0.5-1個(gè)百分點(diǎn)。水泥穩(wěn)定中、粗粒料對(duì)含水量的變化非常敏感，所以不可過度加水，以免引起“彈簧”。

五、嚴(yán)格按規(guī)范施工

應(yīng)按工程量的大小和運(yùn)距的長短，配置足夠數(shù)量的運(yùn)輸車。運(yùn)輸過程中車廂應(yīng)覆蓋，防止表層混合料含水量損失過多，如混合料已變白，通過攤鋪和攤鋪后會(huì)造成強(qiáng)度偏低；混合料攤鋪應(yīng)保證足夠的厚度，碾壓成型后每層的攤鋪厚度不小于16cm，最大厚度不易大于20cm。 混合料攤鋪過程中，應(yīng)保持連續(xù)。碾壓要及時(shí)，壓實(shí)要在施工確定的水泥延遲時(shí)間內(nèi)完成，否則延遲時(shí)間過長，會(huì)直接影響可能達(dá)到的壓實(shí)度及強(qiáng)度。碾壓過程中，要保持水泥穩(wěn)定碎石表面濕潤，天氣炎熱時(shí)，要及時(shí)補(bǔ)水，以防止“起皮”。碾壓過程中，對(duì)有“彈簧”、“起皮”和“松散”路段，要及時(shí)翻開重新拌合或處理。

六、高度重視養(yǎng)護(hù)

為獲得高強(qiáng)度的水泥穩(wěn)定碎石基層，必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)以保證水泥水化過程的正常進(jìn)行，水泥的水化速度與程度，水化物結(jié)構(gòu)特征取決于時(shí)間、溫度、濕度在養(yǎng)護(hù)期間，尤其是夏天溫度高，水分蒸發(fā)快，要經(jīng)常及時(shí)地灑水，并嚴(yán)禁車輛通行。冬天可以用潮濕草袋覆蓋養(yǎng)生，既保持濕度，也保證了溫度。

七、保證足夠的齡期

水泥穩(wěn)定碎石的強(qiáng)度隨齡期增加而增長。水泥穩(wěn)定碎石成型后，必須進(jìn)行灑水養(yǎng)生。養(yǎng)生時(shí)間不少于７天，后期養(yǎng)生對(duì)水泥穩(wěn)定碎石的強(qiáng)度提高、板體的形成至關(guān)重要。因此，在鋪筑路面下層之前一定要保證基層在鋪筑后七天，經(jīng)鉆芯取樣檢查分析合格之后方能進(jìn)行下道工序。

結(jié)語：目前，水泥穩(wěn)定碎石基層在公路施工中被廣泛使用。探討控制其強(qiáng)度的有效方法，在公路施工中有著愈來愈重要的現(xiàn)實(shí)意義。

[1]《公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則》JTGTF20-2015

[2]《道路建筑材料》李立寒同濟(jì)大學(xué)出版社

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1007-6344（2017）03-0013-01