水泥稳定碎石基层应用技术
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摘要：本文浅析了水泥稳定碎石基层在现场施工时的实际应用，从原材料、配合比到施工提出了不同的要求。
关键词：水泥反应原理;原材料质量要求;配合比设计;施工要求
Abstract: This paper analyzes the application of cement stabilized macadam base in construction site, from raw materials, mix to the construction put forward different requirements.
Key words: cement reaction principle; quality requirements of raw materials; mix design; construction requirements
中图分类号：U416.214 文献标识码： A文章编号：2095-2104（2012）01-0020-02
一、概述
在国内，经常使用无机结合料稳定材料作为公路路面及市政道路路面基层以及底基层，无机结合料基本上是石灰、水泥，以及是石灰和水泥两者综合起来稳定使用，常见的有石灰稳定土、水泥稳定土、水泥稳定碎石、二灰碎石粒料等。
在我省内公路路面及市政道路路面基层以及底基层设计中，无机结合料稳定材料中常用的无机结合料是石灰，很少有使用水泥作为无机结合料的。水泥与石灰相比较，石灰要经过消解，过筛有相当的难度，在单位时间内所需供灰量大，而且需要大量的储料棚以及环境污染难题，水泥稳定土有良好的板体性，其水稳性和抗冻性都比石灰稳定土好，其初期强度高，强度随龄期增长。为了寻求改善和简化施工工序，又要力争不增加工程造价、不降低工程质量标准的前提下，刚投入建设的滨一路扬子船厂连接段工程决定使用水泥替代常用的石灰稳定材料来作为路面基层料，这次通过滨一路扬子船厂连接段工程的路面基层的施工实践，形成一次关于水泥稳定碎石作为基层稳定材料的实践经验。
二、水泥反应原理分析
水泥早期反应主要是水泥遇水后产生水化反应，水泥水化生成硅酸钙晶体，这些晶体产生部分强度，随着龄期的增长，逐步转化为纤维状晶体，并随着数量的不断增加，晶体相互交叉，形成连状结构，填充混合料的空隙，形成较高的初期强度，而且其后期强度随龄期增长也有较大幅度提高。碎石之间按相互嵌挤的原则，设计为骨架-密实型级配，可形成较高的强度，如此形成的水泥稳定碎石的强度才能达到设计要求或技术标准。
三、水泥稳定碎石对原材料要求及其它质量要求
水泥与石灰的反应机理相似，只不过水泥能有较高的早期强度，后期强度随龄期增长也有较大幅度提高。水泥稳定土有良好的板体性，其水稳性和抗冻性都比石灰稳定土好，水泥稳定细粒土的干缩系数、干缩应变以及温缩系数都明显大于水泥稳定粒料，水泥稳定细粒土产生的收缩裂缝会比水泥稳定粒料的裂缝严重得多，所以优先考虑采用水泥稳定碎石来作为基层材料。
1、水泥：应采用初凝时间大于3h，终凝时间不小于6h的42.5级及以上普通硅酸盐水泥，或采用32.5级及以上矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥。水泥剂量是按混合料中干集料质量的百分率计。快硬水泥，早强水泥不应在此使用。水泥贮存期超过3个月或受潮，应重新进行性能试验，合格后方可再投入使用。
2、碎石：粒料可采用级配碎石、砂砾、未筛分碎石、碎石土、砾石和煤矸石、粒状矿渣等；用作基层时，碎石的最大粒径（100%通过的）宜控制在26.5mm以内，最大不超过37.5mm；用作底基层粒料最大粒径：城市快速路、主干路不得超过37.5mm，次干路及以下道路不得超过53mm，碎石的最大粒径并非一定是碎石的公称最大粒径。各种粒料，应按其自然级配状况，经人工调整使其符合规范要求。碎石、砾石、煤矸石等的压碎值：城市快速路、主干路基层与底基层不得大于30%；其他道路基层不得大于30%，底基层不得大于35%。集料中有机含量不得超过2%；集料中硫酸盐含量不得超过0.25%。
3、水：宜使用饮用水或不含油类等杂质的清洁中性水（PH值6-8），水质应符合《混凝土用水标准》JGJ63的规定。
4、土：凡能被经济地粉碎的土，都可用于水泥稳定，最宜选粗粒土、中粒土，土的均匀系数不得小于5，宜大于10。水泥稳定土用作基层时，土的最大粒径不应超过40mm。土的颗粒组成所形成的曲线应为较平顺的。在此，土的塑性指数宜为10-17。
5、根据《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034-2000）中的规定，滨一路扬子船厂连接段工程要求应该是：基层7天无侧限抗压强度值为≥3.5MPa。
6、各种集料的组成按相互嵌挤的原则，设计为连续级配。
四、配合比设计实验
按照上述要求，进行了配合比组成设计试验，分别配制了4.0%、4.5%以及5.0%不同水泥用量的水泥稳定碎石，分别做三组击实试验及三组7天无侧限抗压强度试验。
按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTG E51-2009）要求，试模尺寸应为：150mm×150mm，浸润时间在2小时左右，试件从试模内脱出并称重后，应立即放到密封湿气箱和恒温室内进行保温保湿养生。应先用塑料薄膜包覆。有条件时，可采用蜡封保湿养生。试件规定温度保湿养生6天，浸水24小时后进行无侧限抗压强度试验。击实试验应在水泥水化前完成。集料的筛分试验要采用水洗法。
通过以上3组试验，得出结果见下表一：
表一：
从试验结果情况分析，为了确保工程质量建议采用配合比为：
建议配合比被工地施工现场采用后，取拌和好的水泥稳定碎石料，进行7天无侧限抗压强度试验，来验证该建议配合比的实践性，结果所取得的拌和料的7天无侧限抗压强度值均大于设计要求，即大于3.5MPa，则认为该建议配合比合理、实用，反之，则重新进行调整。
五、施工要求
施工时，最好采用场外集中拌合法；无此条件时，也可以采取现场人工路拌法。
（1）现场人工路拌施工法
1、应事先通过试验确定水泥稳定碎石混合料的松铺系数，人工摊铺混合料时，水泥稳定碎石宜采用1.30—1.35的松铺系数。
2、施工前应通过试验段来确定水泥稳定碎石混合料的压实系数。摊铺集料应在摊铺水泥的前一天进行，摊料长度应以日进度的需要量为度，够次日一天内完成加水泥，拌和，碾压成型即可，应坚持拌多少、铺多少、压多少、完成多少。自拌合至摊铺完成，不得超过3h。分成摊铺时，应在下层养护7天后，方可摊铺上层材料。雨季施工，不宜提前一天将料铺开，下雨来不及完成时，要尽快碾压，防止雨水渗透。降雨时应停止施工，已摊铺的水泥稳定碎石料应尽快碾压密实。
3、应勤测集料的实际含水量，以便及时地调整混合料的最佳含水量；若已整平的集料含水量过小，在集料层上洒水闷料，洒水要均匀。若已整平的集料含水量过大，应采用翻晒、晾干等方法，直至混合料达到施工配合比中的最佳含水量范围内为止。
4、对人工摊铺的集料层整平后，用6-8t两轮压路机1-2遍，使其表面平整。
5、设计好每袋水泥的纵横间距，将水泥倒在集料层上，并摊均匀。
6、要拌和几遍，应注意拌和效果和拌和时间不能过长。用平地机将铺好水泥的集料翻拌两遍，使水泥分布到集料中。第一遍由路中心开始，将混合料向中心翻，机械应慢速前进。第二遍应是相反，从两边开始，将混合料向外侧翻。
7、如混合料含水量不足，应补充洒水和湿拌。洒水后，应进行再次拌和均匀。
8、立即用平地机整平和整型。
9、进行碾压，一般需碾压6-8遍，头两遍的碾压速度一般采用1.5-1.7km/h，以后用2.0-2.5km/h的碾压速度，宜在水泥初凝时间到达前碾压完成。
10、接缝处要处理好，应修理平顺。
11、养生期不宜少于7天，养生期结束后，应立即喷洒透层沥青或做下封层，并在5-10天内铺筑沥青面层。
（2）场外集中拌合法
1、采用集中场外拌和
2、运料车运至施工现场，运输时，应采用遮盖封闭措施防止水分损失和遗撒
3、宜采用摊铺机械摊铺，施工前应通过试验确定压实系数
4、自拌合至摊铺完成，不得超过3小时。分成摊铺时，应在下层养护7天后，方可摊铺上层材料。
5、进行碾压时，一般要碾压2-3遍，宜在水泥初凝时间到达前碾压成活。
6、宜采用洒水养护，保持湿润。常温下成活后应经7天养护，方可在其上铺路面层。
总之，基层是路面结构中直接位于面层下的承重层，基层的材料与施工质量是影响路面使用性能和使用寿命的最关键因素。水泥稳定碎石基层是使用效果很好的基层料之一，我们要选好材料、做好施工质量，严把质量检测，把公路、市政道路等工程中的承重层-基层建设得更加牢固，从而使其上的面层更加坚固与性能可靠，充分发挥出它的路用使用性能指标。
参考文献
1.《市政公用工程管理与实物》 中国建筑工业出版社
2. 《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》JTG E51-2009
3. 《公路路面基层施工技术规范》JTJ 034-2000