水泥穩(wěn)定碎石基層試驗(yàn)檢測(cè)及質(zhì)量控制分析

摘要 水泥穩(wěn)定碎石基層作為公路建設(shè)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)層，其性能與質(zhì)量直接影響路面的使用壽命和行車(chē)安全性，對(duì)水泥穩(wěn)定碎石基層進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)及質(zhì)量控制至關(guān)重要。文章詳細(xì)闡述了水泥穩(wěn)定碎石基層的試驗(yàn)檢測(cè)內(nèi)容，包括碎石、水泥及混合料的性能檢測(cè)，并提出嚴(yán)格的質(zhì)量控制措施，如原材料選擇、施工過(guò)程監(jiān)控以及質(zhì)量檢測(cè)與驗(yàn)收等，旨在為同類(lèi)型工程檢測(cè)及質(zhì)量控制提供一定參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞 碎石基層；試驗(yàn)檢測(cè)；質(zhì)量控制

中圖分類(lèi)號(hào) U416 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2025）01-0073-03

0 引言

試驗(yàn)檢測(cè)是評(píng)價(jià)水泥穩(wěn)定碎石基層性能和質(zhì)量的重要手段，通過(guò)對(duì)碎石、水泥及混合料的物理性能、化學(xué)性能及力學(xué)性能進(jìn)行檢測(cè)，可以全面了解基層材料的性能特點(diǎn)，為施工過(guò)程中的質(zhì)量控制提供科學(xué)依據(jù)。同時(shí)，質(zhì)量控制是確保水泥穩(wěn)定碎石基層性能穩(wěn)定、質(zhì)量可靠的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過(guò)制定嚴(yán)格的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)和措施，能夠有效預(yù)防和控制施工質(zhì)量問(wèn)題的發(fā)生，對(duì)水泥穩(wěn)定碎石基層進(jìn)行科學(xué)的試驗(yàn)檢測(cè)及嚴(yán)格的質(zhì)量控制，對(duì)于公路建設(shè)的整體質(zhì)量、路面的使用壽命以及行車(chē)安全具有重要意義。

1 水泥穩(wěn)定碎石基層試驗(yàn)檢測(cè)內(nèi)容

1.1 碎石材料檢測(cè)

根據(jù)表1中某工程碎石配合比設(shè)計(jì)試驗(yàn)檢測(cè)報(bào)告可知，碎石檢測(cè)主要包括粒徑分布及級(jí)配分析、含泥量及雜質(zhì)檢測(cè)及壓碎值及強(qiáng)度指標(biāo)評(píng)估等重點(diǎn)。

碎石的外觀應(yīng)均勻一致，顆粒間無(wú)明顯的凝聚現(xiàn)象，通過(guò)目視觀察，可以初步判斷碎石顆粒的大小、均勻性以及是否存在明顯的雜質(zhì)或不合格顆粒。對(duì)于碎石的力學(xué)性能，需要進(jìn)行一系列試驗(yàn)檢測(cè)，壓縮試驗(yàn)用于測(cè)定碎石的抗壓強(qiáng)度，通過(guò)施加上下向外的力，測(cè)量壓力與壓縮量之間的關(guān)系，評(píng)估其抗壓能力。剪切試驗(yàn)則用于測(cè)定碎石的抗剪強(qiáng)度，通過(guò)施加上下剪切力，測(cè)量剪切力與剪切變形之間的關(guān)系。碎石的篩分試驗(yàn)也是重要的檢測(cè)項(xiàng)目之一，通過(guò)將試驗(yàn)樣品按粒徑大小進(jìn)行篩分，可以記錄每個(gè)粒徑級(jí)別的分布情況，并計(jì)算出粒徑指標(biāo)，如均值、標(biāo)準(zhǔn)差等。這有助于了解碎石的顆粒組成和分布情況，為后續(xù)的配合比設(shè)計(jì)和質(zhì)量控制提供依據(jù)，通過(guò)將試驗(yàn)樣品浸泡在水中一定時(shí)間后取出，再次稱(chēng)重并計(jì)算吸水率，可以評(píng)估碎石的吸水性能。

1.2 水泥材料檢測(cè)

1.2.1 凝結(jié)時(shí)間及強(qiáng)度等級(jí)測(cè)定

初始凝結(jié)時(shí)間測(cè)定：將水泥加水制成糊狀混合物，倒入標(biāo)準(zhǔn)棒模內(nèi)，收漿后放在標(biāo)準(zhǔn)溫度（通常為20℃±1℃）下，每間隔30 min用針壓一下，直到針壓不入為止，第一次針壓不入的時(shí)間即為初始凝結(jié)時(shí)間[1]。

終凝結(jié)時(shí)間測(cè)定：同樣將水泥加水制成糊狀混合物并倒入標(biāo)準(zhǔn)棒模內(nèi)，放在標(biāo)準(zhǔn)溫度下，不斷進(jìn)行針壓試驗(yàn)，直到兩次試驗(yàn)之間的時(shí)間差不超過(guò)30 min，且達(dá)到一定的針壓標(biāo)準(zhǔn)，此時(shí)即為終凝結(jié)時(shí)間。

此外，還可以使用細(xì)觀結(jié)構(gòu)觀察法和聲速法來(lái)測(cè)定水泥的凝結(jié)時(shí)間，細(xì)觀結(jié)構(gòu)觀察法是通過(guò)觀察水泥顆粒在顯微鏡下的狀態(tài)變化來(lái)判斷凝結(jié)時(shí)間；而聲速法則是通過(guò)測(cè)量水泥漿樣品中聲波的傳播速度來(lái)確定凝結(jié)時(shí)間。

水泥的強(qiáng)度等級(jí)通過(guò)壓縮強(qiáng)度測(cè)試來(lái)評(píng)定，將水泥樣品制成規(guī)定尺寸的試件置于壓力機(jī)中進(jìn)行加載，測(cè)量其抗壓強(qiáng)度。根據(jù)抗壓強(qiáng)度的測(cè)量結(jié)果，對(duì)照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)定水泥的強(qiáng)度等級(jí)。還可以進(jìn)行拉伸強(qiáng)度測(cè)試、抗折強(qiáng)度測(cè)試和壓剪強(qiáng)度測(cè)試來(lái)全面評(píng)估水泥的強(qiáng)度性能。

1.2.2 化學(xué)成分及穩(wěn)定性分析

從化學(xué)成分的角度來(lái)看，水泥主要由多種氧化物組成，其中主要包括氧化鈣（CaO）、二氧化硅（SiO2）、氧化鋁（Al2O3）和氧化鐵（Fe2O3），氧化物是水泥的基本構(gòu)成元素，其含量和比例直接決定了水泥的性能和特性。水泥中還可能包含少量的其他氧化物，如氧化鎂（MgO）、氧化鉀（K2O）、氧化鈉（Na2O）和三氧化硫（SO3）等，這些成分的含量雖然相對(duì)較少，但同樣對(duì)水泥的性質(zhì)和性能產(chǎn)生影響。

水泥的穩(wěn)定性受到多種因素的影響，在長(zhǎng)時(shí)間濕度作用下，水泥的穩(wěn)定性會(huì)發(fā)生變化——長(zhǎng)期潮濕環(huán)境中的水泥會(huì)吸濕變軟，導(dǎo)致其強(qiáng)度降低，甚至出現(xiàn)開(kāi)裂、空鼓等情況。還與其晶相組成有關(guān)，硅酸鹽礦物的類(lèi)型和含量直接影響水泥的穩(wěn)定性，硅酸鹽礦物的不同組分具有不同的活性，對(duì)水泥的硬化過(guò)程起著重要作用，在儲(chǔ)存和使用水泥時(shí)，應(yīng)盡可能避免高濕環(huán)境，保持適宜的濕度范圍[2]。

1.3 混合料性能檢測(cè)

1.3.1 配合比設(shè)計(jì)及優(yōu)化

配合比設(shè)計(jì)需要根據(jù)工程要求、材料性能以及使用環(huán)境等因素來(lái)確定，包括對(duì)碎石的粒徑、級(jí)配、水泥的類(lèi)型和摻量、水的用量等進(jìn)行計(jì)算和調(diào)整。在配合比設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要遵循一定的原則，如和易性、耐久性、施工性和經(jīng)濟(jì)性，通過(guò)試驗(yàn)確定最佳的水泥摻量和碎石級(jí)配，提高混合料的強(qiáng)度和穩(wěn)定。調(diào)整水灰比和含水量，改善混合料的和易性和工作性，還可以使用添加摻合料和外加劑等方式來(lái)改善混合料的性能[3]。

1.3.2 含水率及穩(wěn)定性測(cè)試

含水率及穩(wěn)定性測(cè)試方法見(jiàn)圖1所示。

含水率測(cè)試有多種方法，其中較為常用的是酒精燃燒法和烘干法。

酒精燃燒法：首先將蒸發(fā)皿清洗并烘干，然后取一定質(zhì)量的試樣加入蒸發(fā)皿中，并稱(chēng)量其總質(zhì)量，在試樣上倒入酒精并點(diǎn)燃，同時(shí)對(duì)試樣進(jìn)行攪拌。該過(guò)程需要重復(fù)兩到三次，以確保酒精充分燃燒并去除試樣中的水分，燃燒并冷卻后，再次稱(chēng)量蒸發(fā)皿和試樣的總質(zhì)量，通過(guò)比較燃燒前后的質(zhì)量差異，可以計(jì)算出試樣的含水率。

烘干法：取一定質(zhì)量的水穩(wěn)料樣品，在105℃下對(duì)樣品進(jìn)行烘干，直到樣品中不再有水分揮發(fā)為止。然后取出樣品，放置冷卻至室溫，再次稱(chēng)取樣品的質(zhì)量，通過(guò)比較烘干前后的質(zhì)量差異，計(jì)算出含水率[4]。

穩(wěn)定性測(cè)試主要評(píng)估水泥穩(wěn)定碎石基層在受到外力或環(huán)境變化時(shí)的性能表現(xiàn)，通常包括無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)和浸水馬歇爾試驗(yàn)。

無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)：該試驗(yàn)用于測(cè)定水泥穩(wěn)定碎石基層的抗壓強(qiáng)度，通過(guò)將制備好的試件放置在壓力機(jī)上，施加逐漸增大的壓力，直到試件破壞。記錄破壞時(shí)的最大壓力，從而計(jì)算出試件的抗壓強(qiáng)度，該指標(biāo)可以反映基層在受到垂直壓力時(shí)的穩(wěn)定性。

浸水馬歇爾試驗(yàn)：該試驗(yàn)用于評(píng)估水泥穩(wěn)定碎石基層在水環(huán)境下的穩(wěn)定性，將制備好的試件在規(guī)定的溫度和濕度條件下進(jìn)行浸水處理，然后測(cè)量其浸水前后的物理性能指標(biāo)（如質(zhì)量、體積等）的變化，通過(guò)比較浸水前后的性能差異，可以評(píng)估基層的耐水性能。

2 水泥穩(wěn)定碎石基層質(zhì)量控制措施

2.1 原材料質(zhì)量控制

選擇優(yōu)質(zhì)碎石和水泥材料，針對(duì)水泥的質(zhì)量控制，應(yīng)選用初凝時(shí)間3 h以上、終凝時(shí)間不小于6 h的低標(biāo)號(hào)水泥，普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥和火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥都是可選項(xiàng)。對(duì)于粗集料的質(zhì)量控制，應(yīng)選用各種硬質(zhì)巖石或礫石加工成的碎石，或直接采用天然礫石，粗集料應(yīng)符合壓碎值、針片狀含量、0.075 mm以下粉塵含量、軟石含量的規(guī)定，特別是在高速公路和一級(jí)公路這種極重、特重交通荷載等級(jí)的基層中，4.75 mm以上的粗集料應(yīng)采用單一粒徑的規(guī)格料，并選擇適當(dāng)?shù)乃槭庸すに?。?xì)集料應(yīng)潔凈、干燥、無(wú)風(fēng)化、無(wú)雜質(zhì)，并具有適當(dāng)?shù)念w粒級(jí)配。對(duì)于高速公路和一級(jí)公路，小于0.075 mm的顆粒含量應(yīng)不大于15%，而對(duì)于二級(jí)及二級(jí)以下公路，該含量應(yīng)不大于20%[5]。

在原材料的質(zhì)量控制過(guò)程中，要加強(qiáng)對(duì)原材料料源的提前確定和檢查，按規(guī)定頻率進(jìn)行抽樣檢驗(yàn)，對(duì)于不合格的原材料，應(yīng)及時(shí)清除出場(chǎng)。

2.2 施工過(guò)程質(zhì)量控制

在施工前，對(duì)基層進(jìn)行充分的清掃和修復(fù)，保持基層平整、硬實(shí)并保持適當(dāng)?shù)暮剩兄跒樗喾€(wěn)定碎石基層提供良好的施工基礎(chǔ)。水泥應(yīng)選用符合規(guī)范要求的低標(biāo)號(hào)水泥，碎石滿足壓碎值、針片狀含量等要求，使用清潔無(wú)雜質(zhì)的水源，合理確定水泥、碎石和水的用量，控制攪拌時(shí)間，防止過(guò)度攪拌導(dǎo)致混合料性能下降。根據(jù)混合料的含水量、氣溫等實(shí)際情況，選擇合適的碾壓設(shè)備和碾壓工藝，碾壓過(guò)程中應(yīng)注意控制碾壓速度和遍數(shù)。在施工過(guò)程中，按規(guī)定頻率進(jìn)行抽樣檢驗(yàn)，包括水泥劑量滴定、無(wú)側(cè)限試塊制作等，驗(yàn)證混合料的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，現(xiàn)場(chǎng)的壓實(shí)度檢測(cè)隨施工隨檢測(cè)，采用合適的運(yùn)輸工具將拌和好的混合料及時(shí)運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)，避免混合料在運(yùn)輸過(guò)程中發(fā)生離析[6]。

2.3 質(zhì)量檢測(cè)與驗(yàn)收

對(duì)水泥、碎石等原材料進(jìn)行嚴(yán)格的檢測(cè)，包括對(duì)水泥的標(biāo)號(hào)、凝結(jié)時(shí)間、強(qiáng)度等性能進(jìn)行測(cè)定，對(duì)碎石的粒徑、含泥量、壓碎值等指標(biāo)進(jìn)行檢查。在混合料的制備過(guò)程中，需對(duì)其配合比、含水率等進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，采用灌砂法或其他適用的方法進(jìn)行壓實(shí)度檢測(cè)，通過(guò)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)等方法，對(duì)基層的強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)。

2.4 養(yǎng)護(hù)方法

灑水養(yǎng)生：每一段碾壓完成并經(jīng)壓實(shí)度檢測(cè)合格后，立即開(kāi)始灑水養(yǎng)生，灑水養(yǎng)生期間，應(yīng)封閉交通，防止外部因素干擾。灑水養(yǎng)生用滲水土工布覆蓋，保持基層濕潤(rùn)狀態(tài)，灑水方式上，使用噴霧式灑水車(chē)進(jìn)行灑水，噴霧式灑水能夠更均勻地覆蓋基層表面，避免形成水坑或水流沖刷基層。在天氣干燥、陽(yáng)光強(qiáng)烈的情況下，增加灑水頻率，保持基層濕潤(rùn)；在濕度較高或陰雨天氣下，則可適當(dāng)減少灑水次數(shù)，水泥穩(wěn)定碎石基層的灑水養(yǎng)生時(shí)間不少于7 d。

定期檢查與修補(bǔ)：定期檢查根據(jù)道路的使用情況和環(huán)境條件來(lái)確定頻率，高交通量的道路或惡劣環(huán)境下增加檢查頻率。檢查內(nèi)容主要為基層的完整性、裂縫、坑槽等病害情況，注意檢查基層的平整度、高程和橫坡及基層與相鄰結(jié)構(gòu)物的銜接處是否有沉降或裂縫等問(wèn)題。

若出現(xiàn)裂縫、坑槽等局部病害，應(yīng)采用局部修補(bǔ)的方法，清理病害區(qū)域，基層干燥、無(wú)雜物。使用水泥穩(wěn)定碎石混合料進(jìn)行填補(bǔ)，填補(bǔ)密實(shí)、平整，修補(bǔ)完成后，進(jìn)行適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)。如果基層出現(xiàn)大面積沉降或整體強(qiáng)度不足等問(wèn)題，可能需要進(jìn)行整體加固，通常涉及重新鋪設(shè)水泥穩(wěn)定碎石基層或采用其他加固措施。

3 結(jié)論

在試驗(yàn)檢測(cè)方面，主要關(guān)注原材料的質(zhì)量、混合料的配合比設(shè)計(jì)以及基層的壓實(shí)度、強(qiáng)度等關(guān)鍵指標(biāo)，對(duì)水泥、碎石等原材料進(jìn)行物理性能和化學(xué)性能的檢測(cè)，利用壓實(shí)度檢測(cè)和無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)等手段，對(duì)基層的施工質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和評(píng)估。

在質(zhì)量控制方面，應(yīng)建立健全的質(zhì)量管理體系，明確各環(huán)節(jié)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和要求，從原材料的采購(gòu)、存儲(chǔ)到混合料的制備、運(yùn)輸和攤鋪，再到基層的碾壓、養(yǎng)生等各個(gè)環(huán)節(jié)，都應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制，并加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理和監(jiān)督，對(duì)于發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理和整改。

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收稿日期：2024-06-11

作者簡(jiǎn)介：李敏（1976—），女，本科，工程師，主要從事公路工程相關(guān)工作。