水泥穩(wěn)定級配碎石配合比設(shè)計及調(diào)整研究

張 文 霞

(山西施宇公路工程質(zhì)量檢測有限公司，山西 大同 037011)

0 引言

水泥穩(wěn)定級配碎石的定義在2015年頒布的《公路路面基層施工技術(shù)細則》中明確規(guī)定:以水泥為結(jié)合料通過加水與被穩(wěn)定材料共同拌和形成的混合料，包括水泥穩(wěn)定級配碎石、水泥穩(wěn)定級配礫石、水泥穩(wěn)定石屑、水泥穩(wěn)定土、水泥穩(wěn)定砂等[1]。水泥穩(wěn)定級配碎石是基層設(shè)計中最常用的結(jié)構(gòu)類型，水泥穩(wěn)定級配碎石的級配設(shè)計和調(diào)整是路面質(zhì)量的重要保證，提高配合比的合理性和穩(wěn)定性是路面質(zhì)量的有力措施。下面就水泥穩(wěn)定級配碎石的配合比設(shè)計以及生產(chǎn)的調(diào)整進行探討。

1 配合比設(shè)計以及調(diào)整的意義

配合比設(shè)計的級配是混合料最基本的要素之一。設(shè)計的過程中要符合以下條件:1)原材料、混合料的技術(shù)指標(biāo)符合規(guī)范要求。2)無側(cè)限抗壓強度的要求。3)結(jié)合當(dāng)?shù)氐那闆r，確定最佳技術(shù)指標(biāo)。按照以上原則進行設(shè)計，但是在通車后，路面使用效果卻不同。其原因是設(shè)計的級配不合理，混合料本身設(shè)計質(zhì)量存在缺陷。水泥穩(wěn)定碎石生產(chǎn)過程中波動較大，混合料生產(chǎn)質(zhì)量不穩(wěn)定，造成生產(chǎn)的混合料偏離設(shè)計的混合料。因此配合比設(shè)計曲線的準(zhǔn)確性和生產(chǎn)過程級配控制的穩(wěn)定性是水泥穩(wěn)定碎石的質(zhì)量的基礎(chǔ)，必須對其進行科學(xué)的控制。

2 配合比設(shè)計的探討

2.1 水泥穩(wěn)定級配碎石級配曲線的材料空間分析

水泥穩(wěn)定級配碎石配合比設(shè)計的過程中，大多數(shù)設(shè)計者多注重設(shè)計過程，對原材料的種類以及力學(xué)空間搭配進行忽視。對于材料的種類以及類型而言，材料的設(shè)計結(jié)果是固定的。同樣的級配曲線會有不同的性能，在室內(nèi)進行標(biāo)準(zhǔn)試驗比對進行驗證。

表1 標(biāo)準(zhǔn)試驗對比表

從表1中可以看出：1)水泥穩(wěn)定級配碎石級配的設(shè)計中把機制砂換成中細砂，雖然能合成同樣的級配曲線，但是無側(cè)限抗壓強度和最佳含水量、最佳水泥劑量都會不同。2)水泥穩(wěn)定級配碎石級配的設(shè)計中合成級配一樣，但是強度從5.4 MPa降低到4.3 MPa,公路等級從極重、特重交通降低到重交通，水泥劑量從4.2%上升到4.5%，所確定的技術(shù)參數(shù)都發(fā)生較大地變化。選擇不同規(guī)格的材料搭配使混合料會有較大的變化，因此設(shè)計混合料的級配首先要滿足連續(xù)級配。不僅設(shè)計的混合料級配曲線連續(xù)，而且原材料的規(guī)格要連續(xù)。原材料的集中粒徑最好是2∶1的關(guān)系，這樣材料的搭配會連續(xù)，空間布置合理。

2.2 水泥穩(wěn)定級配碎石級配曲線的綜合要求分析

在選擇基礎(chǔ)材料后，考慮整體設(shè)計的連續(xù)性，設(shè)計的級配曲線不一定在級配范圍的中值。設(shè)計的級配曲線根據(jù)無側(cè)限抗壓限度、抗沖刷性能、路面產(chǎn)生裂縫的距離三個指標(biāo)進行設(shè)計。在室內(nèi)設(shè)計時只考慮無側(cè)限抗壓強度指標(biāo)?？箾_刷性能和路面產(chǎn)生裂縫的距離都是依據(jù)經(jīng)驗確定，沒有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，這給設(shè)計帶來困難。因此經(jīng)過大量的實踐摸索：粉塵含量少、細集料不宜太少都有利于其他兩項指標(biāo)的設(shè)計。這樣設(shè)計的水泥穩(wěn)定級配碎石不會偏離設(shè)計的方向。其次水泥穩(wěn)定碎石基層施工技術(shù)的使用是一種趨勢，更是考慮質(zhì)量、進度等多種情況后的必然選擇[2]。材料的充足性以及材料的價格都會對配合比設(shè)計產(chǎn)生影響。設(shè)計的過程中不考慮以上問題，施工單位在施工過程中，會再利用規(guī)范要求的波動進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整后，使用后混合料的性能發(fā)生變化。在滿足質(zhì)量要求的條件下，設(shè)計的配合比一定要考慮材料的供應(yīng)狀況和成本問題的影響。最后再嚴(yán)格按照規(guī)程的要求進行設(shè)計。通過以上三步的設(shè)計，使整個過程更加完善科學(xué)。

2.3 水泥穩(wěn)定級配碎石取樣代表性的分析

水泥穩(wěn)定級配碎石的取樣代表性是一個最基本的要求，但是在國內(nèi)的石料供應(yīng)中出現(xiàn)了問題。高速公路水泥穩(wěn)定碎石的數(shù)量一般在60萬t～100萬t之間數(shù)量巨大?，F(xiàn)在國家對環(huán)保要求越來越嚴(yán)格，材料出現(xiàn)供不應(yīng)求的狀況。這樣在施工過程中就會出現(xiàn)多個石料廠進行石料供應(yīng)。導(dǎo)致最初的取樣樣品和后期施工的過程中樣品不符合，混合料的性能發(fā)生較大的變化。因此在設(shè)計混合料的過程中，應(yīng)該增加備選料場的配合比設(shè)計，以備工程需要。

3 生產(chǎn)過程中配合比設(shè)計的調(diào)整分析

目標(biāo)配合比、生產(chǎn)配合比完成以后進行實際生產(chǎn)。在生產(chǎn)的過程中要考慮設(shè)備性能、材料離析、控制參數(shù)的影響。

3.1 設(shè)備性能的影響混合料的分析

設(shè)備性能的影響是生產(chǎn)控制過程中經(jīng)常遇到的問題。它主要表現(xiàn)在對材料稱量的準(zhǔn)確性的影響。如水泥螺旋布料器的計量裝置采用三角支撐的計量斗形式。如果三角支撐的一個焊角出現(xiàn)斷裂，設(shè)備運行時計量斗發(fā)生顫動，水泥計量會發(fā)生較大的變化，見表2。

表2 水泥計量變化測定表

不考慮施工設(shè)備的影響，混合料的技術(shù)參數(shù)有可能發(fā)生較大的變化。因此在設(shè)計混合料的過程中，設(shè)計人員要和設(shè)備操作人員緊密的聯(lián)系在一起，將不同專業(yè)之間的知識融合在一起，將配合比設(shè)計更具有可操作性。

3.2 材料離析對混合料的影響分析

材料的離析變化在生產(chǎn)過程中經(jīng)過堆放離析、上料離析、拌和離析、運輸離析、攤鋪離析五次離析。影響混合料離析最大的離析為堆放離析和攤鋪離析兩個過程，堆放離析的有效方式為降低料堆的高度，其次是均勻混合。因此保證混合料離析要對料堆的高度進行控制是至關(guān)重要的。其次裝載機上料人員對原材料離析的狀況有大致的了解。上料時級配盡量一致，需要管理人員加強管理，消除混合料的不穩(wěn)定因素。

3.3 設(shè)備控制參數(shù)的影響分析

不同的廠家生產(chǎn)的設(shè)備的電器元件、設(shè)備質(zhì)量、控制方式都有所不同。設(shè)備控制參數(shù)的控制一般是生產(chǎn)廠家的技術(shù)人員進行指導(dǎo)。在生產(chǎn)過程中最簡單的辦法是看拌合樓電腦的模擬量變化情況，變化較大的時候要考慮設(shè)備的控制參數(shù)、放大信號出現(xiàn)問題。如果設(shè)備還出現(xiàn)問題，在排除電路控制信號出現(xiàn)問題以外，要考慮設(shè)置的計量控制參數(shù)施工是否出現(xiàn)問題。在確定參數(shù)的過程中要實驗室人員全過程參與，確定計量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。必要時請廠家人員駐場進行指導(dǎo)，生產(chǎn)穩(wěn)定以后才可以離場。

3.4 混合料質(zhì)量控制參數(shù)的分析

混合料的質(zhì)量好壞是依據(jù)規(guī)范提供的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進行檢驗。原材料發(fā)生變化混合料需要進行微調(diào)。因此在生產(chǎn)過程中級配的控制要關(guān)注變頻電機的冷速變化。含水量的變化要通過試驗及時檢測，檢測的過程中建立快速檢測的方法指導(dǎo)生產(chǎn)，避免事后檢驗。水泥計量的控制通過滴定試驗和總量校核的方式雙向控制計量。整個控制過程需要在實驗室的指導(dǎo)下進行工作。

4 結(jié)語

通過從注重空間設(shè)計、級配連續(xù)和取樣的代表性三個方面對水泥穩(wěn)定級配碎石配合比設(shè)計進行優(yōu)化設(shè)計。在生產(chǎn)中調(diào)整級配過程中注重機械、控制參數(shù)、材料離析的影響，使目標(biāo)和生產(chǎn)達到一致，重視水泥穩(wěn)定碎石技術(shù)的實際應(yīng)用，做好施工準(zhǔn)備，規(guī)范施工流程，強化施工管理[3]，全面提高了水泥穩(wěn)定級配碎石的質(zhì)量。