水泥穩(wěn)定砂礫基層組成設(shè)計及施工解析

王 震 張允允 馬 棚 張 健 胡 魁

（中建七局第四建筑有限公司，陜西 西安 710000）

1 水泥穩(wěn)定砂礫基層的發(fā)展概況

隨著我國高等級道路的快速發(fā)展，基層施工質(zhì)量越來越受到重視，其中，混合料的組成設(shè)計是道路基層質(zhì)量的關(guān)鍵。基層質(zhì)量不好，容易引起路面早期損壞，給國家造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。為了提高建筑品質(zhì)，可實行機(jī)械化施工，根據(jù)業(yè)主及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求施工。同時，可通過元側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗，檢驗基層強(qiáng)度是否滿足規(guī)范要求，使其具備較高的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，從而保證面層結(jié)構(gòu)的使用效果。

2 原材料的質(zhì)量控制

水泥穩(wěn)定砂礫路面基礎(chǔ)原料有砂漿、粗集料顆粒、細(xì)集料、礦粉。水泥基礎(chǔ)建筑材料應(yīng)選用硅酸鹽砂漿、礦渣硅酸鹽砂漿和火山灰渣硅酸鹽水泥，不能選用快硬水泥基礎(chǔ)建筑材料、早強(qiáng)水泥基礎(chǔ)建筑材料和已潮濕變質(zhì)的水泥基礎(chǔ)建筑材料。各種技術(shù)指標(biāo)都應(yīng)符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求：水泥初、終凝持續(xù)時間是判斷水泥穩(wěn)定礫石層控制時間的關(guān)鍵；依據(jù)結(jié)構(gòu)層特性確定粗集料粒度指標(biāo)，從而制定砂礫硬度和級配標(biāo)準(zhǔn)；細(xì)集料粒度的重點是掌握自然砂、石子粒度構(gòu)成和摻加量，保證級配連續(xù)性；為保證原料質(zhì)量，應(yīng)嚴(yán)格確認(rèn)、檢測各種原料的重要料源，在實際應(yīng)用過程中按頻率取樣檢測，不符合要求的物料不得用于施工中，且需盡快清除出場。

3 原材料的選擇

3.1 水泥的選擇

（1）水泥決定基層的強(qiáng)度，因此，水泥的質(zhì)量控制尤為重要，應(yīng)按規(guī)定頻率檢驗水泥的初凝時間、終凝時間、安定性、燒失量、不溶物和強(qiáng)度指標(biāo)。

（2）水泥的干縮性和收縮裂縫與水泥體積安定性有直接關(guān)系，因此，必須嚴(yán)格控制水泥的安定性，可通過雷氏夾對其進(jìn)行檢驗。

（3）水泥結(jié)構(gòu)應(yīng)采用初凝時限3h以上和終凝時間較長的低標(biāo)號水泥結(jié)構(gòu)，不要采用快硬水泥、早強(qiáng)水泥和容易受潮變壞的水泥。

（4）水泥的存放期不得超過3個月。

3.2 砂礫的選擇

（1）大部分砂礫基層施工采用河灘砂礫，其優(yōu)點是強(qiáng)度高、含泥量少、級配符合要求。

（2）應(yīng)選用級配符合規(guī)范要求的自然礫石，對于級配較差的自然礫石，選用摻配方法進(jìn)行施工。

（3）礫石的壓碎值、天然有機(jī)質(zhì)含量、塑性指數(shù)、硫酸鈉濃度等應(yīng)符合技術(shù)規(guī)范要求。

（4）砂礫材料主要控制好壓碎值和顆粒級配。

3.3 水的選擇

沒有飲用水時，需對不良水質(zhì)做技術(shù)鑒定，待確認(rèn)其對水泥水化反應(yīng)無影響時，方可使用。

4 混合料配合

（1）經(jīng)過篩選、測定建筑工程礦物料的密度系數(shù)來確定混合料的配比設(shè)計要求，再按照不同礦物料的平均粒徑級配測算用量比，調(diào)配出合適的等級配置曲線。

（2）水泥劑量對干燥性有負(fù)面影響，會隨集料均勻粒度的增加而減少，即集料的均勻粒度越大，水泥劑量對干燥性的負(fù)面影響越小；同樣情況下，水泥穩(wěn)定中粗粒土的緊縮性比細(xì)粒土的緊縮性小得多；拌和料會隨水泥用量的增加，緊縮性逐步降低，并達(dá)到最低位，若水泥用量增加，緊縮性也逐步提高，水泥使用量過大，會形成壓縮裂紋；若混合料中塑性細(xì)土的濃度過高，在水泥穩(wěn)定時易出現(xiàn)干縮性裂紋，而且會隨黏土濃度的增加和塑性指標(biāo)的提高而明顯增加，所以，為了降低水泥穩(wěn)定砂礫的干收縮力和增加耐沖擊性，可采用較平順圓滑的S型級配曲線，通過4.75mm篩孔的透過率控制在37%左右，試驗后再添加減水劑或粉煤灰，水泥量不大于6%；可按照各種結(jié)構(gòu)面板大小和設(shè)計強(qiáng)度決定水泥用量。

（3）規(guī)定各類摻和料的最高含水率、最高干密度，以礦料級配的方式?jīng)Q定拌和機(jī)各料倉的供料量配比。采用二次篩選，以決定各料倉的配比，并作為拌和機(jī)的控制參數(shù)。

（4）充分考慮各地材質(zhì)特性差異，混合料的硬度應(yīng)滿足7～10d鉆芯取樣檢測要求。

5 砂礫基層質(zhì)量影響因素

（1）混合料的組成設(shè)計是影響水穩(wěn)砂礫基層工程質(zhì)量的主要因素，其中，重點是原料的品質(zhì)、型號、混合料的含水率和干密度，因此，在建造之前需要先測試水泥、礫石等原料，并做好結(jié)合比測試。

（2）水泥用量會影響混合料的干縮性，其隨集料均勻礫徑的增加而降低，即集料顆粒均勻礫徑越大，對干縮性的影響越小。

（3）水泥劑量過大會產(chǎn)生收縮裂縫，因此，應(yīng)根據(jù)設(shè)計強(qiáng)度要求確定水泥用量。

（4）原料各技術(shù)指標(biāo)試驗合格后，通過配合比組成設(shè)計確定混料的水泥用量、最高含水率和最大干密度。

（5）根據(jù)試驗結(jié)果的偏差系數(shù)確定試件制備個數(shù)。

6 水泥穩(wěn)定砂礫基層施工

6.1 運輸施工

攤鋪基層時，需要拌和機(jī)與攤鋪機(jī)相互配合施工，拌和機(jī)的生產(chǎn)率應(yīng)超過400t/h，若拌和機(jī)的生產(chǎn)率較小，在攤鋪混合料時應(yīng)選擇低轉(zhuǎn)速攤鋪，以縮短攤鋪機(jī)的待料時限。若拌和站或混料攤鋪場距施工現(xiàn)場較遠(yuǎn)，且氣溫較高，運輸混合料時必須覆蓋帖布，避免水分揮發(fā)，并保持裝載位置平穩(wěn)，避免離析。拌和時，含水率應(yīng)控制在2%以下。

6.2 攤鋪施工

混合料攤鋪需按計量標(biāo)高實行，在攤鋪時，需要平穩(wěn)推進(jìn)，攤鋪工作不能間斷。最后，必須有專人處理粗、細(xì)集料顆粒離析現(xiàn)象。

7 混合料的拌和要求、措施及建議

7.1 混合料的配料精度

要想進(jìn)一步保證水泥的穩(wěn)定性，必須保證混合料配比的精準(zhǔn)程度，要合理選用廠拌設(shè)備，以保證混合物料的配置質(zhì)量，從而保證水泥的整體質(zhì)量。廠拌設(shè)備應(yīng)選擇高性能的攪拌設(shè)備，并且要符合國家的配比要求，從根本上保證其穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)安全問題。

7.2 嚴(yán)格控制水泥用量

要保證水泥砂礫的穩(wěn)定性和質(zhì)量，就要控制好水泥用量。在具體操作過程中，如果水泥用量過大，不僅不能保證其整體的穩(wěn)定性，還會在經(jīng)濟(jì)方面造成較大損失，不利于后續(xù)的生產(chǎn)與發(fā)展。除此以外，在水泥澆筑過程中，必須調(diào)配好水泥用量和生產(chǎn)時間，以進(jìn)一步保證水泥砂礫基層的穩(wěn)定性。

7.3 控制含水率

含水率直接影響施工質(zhì)量，按照道路基礎(chǔ)施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和國外的建筑經(jīng)驗，拌和機(jī)的含水率應(yīng)略高于最佳含水率的0.5%～1%，若氣溫有較大變化或運送時間較久、距離較遠(yuǎn)時，應(yīng)高出1%～2%，以填充混合料運送、攤鋪和碾壓過程中損失的含水量；如果機(jī)器碾壓性能較好且攤鋪經(jīng)驗較豐富時，含水率應(yīng)略低于最佳含水率的0.5%。含水率過高會產(chǎn)生“彈軟”“波浪”等現(xiàn)象，影響拌和料的密實性和強(qiáng)度，提高拌和料的干燥性，避免結(jié)構(gòu)或面層形成干燥性裂紋；含水率過低，混合料容易疏松，不方便碾壓成型，影響混合料的密度和強(qiáng)度。施工過程中，應(yīng)依據(jù)天氣狀況和運輸距離適時調(diào)節(jié)水分含量，可按照技術(shù)規(guī)范、經(jīng)驗和現(xiàn)場攤鋪碾壓效果確定。

7.4 運輸控制

混合料運輸、裝卸應(yīng)選用15t以上的自卸運輸車，在裝卸和運輸?shù)倪^程中應(yīng)盡量避免中途停車和碰撞，以保證混合料的推遲時間，避免產(chǎn)生分層離析。運輸人員應(yīng)及時了解天氣狀況，從根本上杜絕分層情況，正常推進(jìn)后續(xù)工作。同時，運輸人員應(yīng)實時監(jiān)測運輸情況，如果出現(xiàn)疏忽問題，應(yīng)當(dāng)追究其責(zé)任，以此督促其他運輸人員行為。

7.5 攪拌控制

混合均勻的成型物料運至施工現(xiàn)場后，應(yīng)盡快按照規(guī)定的方向松鋪，且要保證厚度平穩(wěn)、勻速攤鋪，攤開的過程中盡量少收彈斗，嚴(yán)禁在料斗內(nèi)摻和料。為了保證攤鋪機(jī)的運行方向準(zhǔn)確，可在底基上撒白灰條，以指明攤鋪機(jī)的運行方向，要保證車速平穩(wěn)，不可間斷工作，以避免基礎(chǔ)上產(chǎn)生“浪花”，減小施工縫。如因故間斷2h以上時，應(yīng)設(shè)計橫向縫，同時，攤鋪機(jī)宜駛離混合料終點，測試人員要及時測定成品料的配比和用量，并及時反饋給攪拌廠，派遣專人消除粗短集料離析現(xiàn)象，一旦出現(xiàn)粗集料顆粒窩，應(yīng)立即鏟除，并使用新拌摻和料填充，此項工作應(yīng)于碾壓前完成，且不得用薄層水泥填補(bǔ)。在不可避免縱向連接的情況下，縱縫必須垂直連接，不得斜接?？v向結(jié)合處應(yīng)錯開，間距不低于1m，并盡量遠(yuǎn)離自行車道。

7.6 攤鋪控制

當(dāng)混合料的含水率低于或稍高于最佳含水率時，應(yīng)及時按照實驗區(qū)段選定的碾壓工藝，使用輕型震動壓路機(jī)或配備12t以上的震動壓路機(jī)，在結(jié)構(gòu)面板全寬內(nèi)進(jìn)行碾壓。因為施工情況、天氣狀況與碾壓長度有必然聯(lián)系，所以，一定要根據(jù)施工的實際情況和天氣狀況確定碾壓段的長度。同時，要注意溫度差異，如在溫度較高時，外部的水分蒸發(fā)速度非?？欤瑫谝欢ǔ潭壬峡s短碾壓段的長度，反之，會拉長碾壓長度。應(yīng)合理選擇碾壓方式，通常使用膠輪壓路機(jī)，并保持勻速施工，最好不超過1.7km/h。在一次碾壓之后需要進(jìn)行二次碾壓，以保證其穩(wěn)定性，碾壓速度控制在2.5km/h以內(nèi)。

7.7 養(yǎng)護(hù)控制

碾壓結(jié)束或壓實量檢測合格后，應(yīng)立即開展基本養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)時，應(yīng)使用不滲漏覆膜、濕砂、干草盒、棉毯等遮蓋或噴水保濕養(yǎng)護(hù)，基礎(chǔ)做好后可使用瀝青乳劑保養(yǎng)，按0.8～1km/m2的劑量分兩次噴涂，防止基礎(chǔ)長時間暴曬。養(yǎng)護(hù)時間不得低于7d，應(yīng)密閉交通，除灑水車輛外，禁止其他車輛通行，保濕養(yǎng)護(hù)時間應(yīng)至下一道工序施工前。合理養(yǎng)護(hù)既能夠提高水泥的穩(wěn)定性和砂礫硬度，同時也是降低溫度和防止干縮性開裂的基本辦法。剛鋪的水泥穩(wěn)定砂礫基層會由于混合料含水量降低形成干縮應(yīng)力，而隨著降低速度的加快，干縮應(yīng)力加大。若養(yǎng)護(hù)不及時或忽干忽濕，水分散失較快，干縮應(yīng)力迅速上升，而此時的抗應(yīng)變能力較低，就易形成干縮性裂紋，且會隨時間延長逐漸加深。養(yǎng)護(hù)期完成后，應(yīng)盡快鋪筑瀝青料封層(透層)，防止瀝青料表面曝曬，散失大量水分而形成干燥裂紋。

8 結(jié)語

綜上所述，隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，建筑行業(yè)發(fā)生了很大的變化，在這樣的環(huán)境下，人們應(yīng)當(dāng)重視水泥穩(wěn)定砂礫施工，保證水泥的整體質(zhì)量。在生產(chǎn)過程中，要嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)范要求管理好原材料質(zhì)量、混合料組織設(shè)計、施工、運輸、攤鋪、碾壓、養(yǎng)護(hù)等環(huán)節(jié)，提高施工質(zhì)量。