淺談水泥穩(wěn)定碎石在市政工程中的應(yīng)用

孫鵬

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 效益 社會 效益

近年來，隨著國民經(jīng)濟的飛速 發(fā)展 ， 交通 運輸量日益增多，車輛承載力也隨之加大，相應(yīng)地對道路標準的要求也日漸提高。為適應(yīng)城市經(jīng)濟的發(fā)展，我市對道路結(jié)構(gòu)層標準也做了改善，開始在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)行車驗證效果良好。

一、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。其壓實度接近于密實度，強度主要靠碎石間的嵌擠鎖結(jié)原理，同時有足夠的灰漿體積來填充骨料的空隙。它的初期強度高，并且強度隨齡期而增加很快結(jié)成板體，因而具有較高的強度，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)限抗壓強度可達1.5∽4.0%MPA，較其他路基材料高。水穩(wěn)成活后遇雨不泥濘，表面堅實，是高級路面的理想基層材料。

根據(jù)交通部《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，我市幾條道路中采用的水泥穩(wěn)定碎石均屬中粒土，由于水穩(wěn)中含有水泥等膠凝材料因而要求整個施工過程要在水泥終凝前完成，并且一次達到質(zhì)量標準，否則不易修整。因而施工中要求加強施工組織設(shè)計和計劃管理，增加現(xiàn)場施工人員的緊迫感和責任感，加快施工進度，加大機械化施工程度，提高機械效率。水穩(wěn)的施工 方法 也符合 現(xiàn)代 化大規(guī)模機械化發(fā)展的方向。因而水穩(wěn)在市政工程中的 應(yīng)用 會得到很快推廣。

二、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，灰漿體積包括水和膠凝材料，膠凝材料由水泥和混合材料組成。

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)選用終凝時間較長（宜在6H以上）的水泥?？煊菜唷⒃鐝娝嘁约耙咽艹弊冑|(zhì)的水泥不應(yīng)使用。宜采用標號較低（為325）的水泥。水泥品質(zhì)必須滿足國家標準規(guī)定。

2、混合材料

混合材料分活性和非活性兩大類?；钚圆牧鲜侵阜勖夯业任镔|(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)要求是材料的細度和不含有害的成分。

3、集料

應(yīng)用人工集配碎石，城市主干道用做底基層時集料的最大粒徑不應(yīng)超過40mm，顆粒組成范圍，用做基層時，集料的最大粒徑不應(yīng)超過30mm。石料的磨耗值不超過35%，石料的壓碎值不超過30%

4、水

通常適合于飲用的水，均可拌制和養(yǎng)護水穩(wěn)。如對水質(zhì)有疑問，要確定水中是否有對水泥強度發(fā)展有重大 影響 的物質(zhì)時，需要進行試驗。從水源中取水制成的水泥砂漿的抗壓強度與蒸餾水制成的水泥砂漿抗壓強度比，低于90%者，此種水不一用于水穩(wěn)施工。

三、水穩(wěn)混合料組成設(shè)計

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。

首先，實驗室通過經(jīng)過一定數(shù)量的原材料試驗，進行配合比設(shè)計、擊實實驗，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)定溫度條件下保濕養(yǎng)護6天，浸水1天后，進行無側(cè)限抗壓強度實驗。

經(jīng)實驗得知：

⑴經(jīng)過對集料為砂、碎石、水泥和集料為粉煤灰、碎石、水泥的兩種配比試驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)摻加粉煤灰的水泥穩(wěn)定混合料不僅其和易性較好，而且試塊容易成型，成型后的試塊外觀較好，7天平均強度也較高。

⑵不同配比灰土試件，7天無惻限抗壓強度在1.0MPA左右；而不同配比水穩(wěn)試件7天無側(cè)限抗壓強度在4～7MPA之間（采用325號普通水泥，水泥摻量5%～6%）

⑶不同配比灰土試件經(jīng)幾次凍融循環(huán)后，抗壓強度幾乎沒有；而摻有水泥和粉煤灰的不同配比的水穩(wěn)試件，經(jīng)10次凍融循環(huán)后，仍可測得一定的強度。

通過對灰土基層和水穩(wěn)基層路面彎沉試驗測得：

⑴中環(huán)路路面結(jié)構(gòu)層：15CM厚12%灰土，15CM厚12%灰土中摻加30%碎石，13CM厚瀝青混凝土面層，測得路面彎趁值1.57MM。人民大道、安鋼大道、文峰中路、文峰東路、漳得路等工程道路結(jié)構(gòu)層為：15CM厚12%灰土、15CM厚水穩(wěn)，7CM厚瀝青混凝土面層，路面彎沉值為0.5～1.0MM，彎沉值明顯降低。

通過觀測、 分析 不同配比的灰土基層板體性教差，干縮、溫縮系數(shù)大，這樣的基層表層受水浸泡后強度降低，在行車荷載反復(fù)作用下，容易被面層材料啃噬成粉末狀，極易被滲進的水混合成泥漿流走，逐漸使面層脫空，造成油面沉陷、龜裂、脫落，這就是瀝青路面病害產(chǎn)生的主要原因。而由水泥、粉煤灰、碎石、砂、石屑等組成的水穩(wěn)基層，具有強度高、面層薄、板體性、水穩(wěn)定性、抗凍性好等特性，正好彌補了灰土基層的缺陷，從而大大提高瀝青混凝土道路的使用壽命。

四、水穩(wěn)施工 方法

施工中注意的 問題

1、首先對底基層進行檢驗，復(fù)核控制樁高程。

2、水穩(wěn)攤鋪前底基層清掃干凈，并適量灑水保持濕潤。

3、攪拌

廠辦設(shè)備使用前應(yīng)先調(diào)試所用廠拌設(shè)備、各計量系統(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，使機器運轉(zhuǎn)正常，拌和機出料量與所用攤鋪生產(chǎn)能力一致起來。

4、攤鋪、碾壓時，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”的原則， 全部施工工程力爭在水泥終凝時間前完成。碾壓完畢立即做密實度試驗，若試驗結(jié)果達不到標準重新進行碾壓。

5、一般情況下水穩(wěn)作業(yè)完成24小時后才可以砌沿石。其與砌沿石的時間間隔也不宜太久，否則混合料形成板體后，板體堅硬，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2∽4遍，保持濕潤。

五、質(zhì)量檢驗標準

城市道路尚沒有水穩(wěn)基層的質(zhì)量驗收規(guī)范，城市主干道的質(zhì)檢標準經(jīng)由市政行政主管部門、市政質(zhì)檢站商定如下：

壓實度：最佳密實度的98%

平整度：3M直尺檢查不超過10MM每40M一個斷面

終斷高程：（MM）+5，-10每20M一個斷面

寬度：不小于設(shè)計值每20M一個斷面

厚度：+0，-10

橫坡（%）：±0.3

強度（MPA）：3.0∽4.0

水穩(wěn)表面平整密實、無坑洼，施工接茬平整、穩(wěn)定。

六、水穩(wěn)幾個問題的探討

1、加強施工管理，加大機械化施工程度

由于水穩(wěn)施工要求時間緊迫，同時要求一次達到質(zhì)量標準，否則形成板體不易修整。所以必須加強施工管理，加大機械化施工程度，形成大規(guī)模、標準化作業(yè)方式，才易滿足水穩(wěn)的施工要求。

2、摻加粉煤灰的水穩(wěn)易于施工后期強度高。

從已采用的兩種配合比（一種含粉煤灰，一種不含）集料的使用情況來看，摻加粉煤灰的效果較好。這是因為只加砂的混合料需水量較大，干縮也大，在夏天高溫干旱條件下施工極易出現(xiàn)裂縫，另外在振動式壓路機碾壓過程中極易翻漿，不利壓路機作業(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度，粉煤灰的活性及球形顆粒表面光滑，在水穩(wěn)中可減少骨料之間摩阻力，相應(yīng)減少拌合物用水量，可改善水穩(wěn)的和易性。粉煤灰使水穩(wěn)產(chǎn)生強度的同時也發(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)。摻加粉煤做路基，既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，不失為一種利國利民的良策

3、水泥用量用水量的控制

在拌和水穩(wěn)時水泥用量一定要控制準確，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，另外在振動式壓路機振動時，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)，不利于壓路機作業(yè)。