浅议影响水泥稳定碎石基层强度的因素

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摘要：结合水泥稳定碎石基层检测试验的特点，通过对比试验，分析影响试件强度的几个因素，阐述测定水泥稳定碎石路面基层强度时须注意的几个问题。

关键词：水泥稳定碎石；路面基层；强度测定

Abstract: according to the characteristics of the test on the base of the cement stable macadam mixture, through contrast test, analysis of several factors affecting the strength of specimen, determination of cement stabilized gravel pavement base paper strength when must pay attention to several problems.

Key words: cement stabilized macadam; Pavement base; Determination of intensity.

中图分类号：U416.214文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

1、前言

近年来，由于经济飞速发展，道路车流量(特别是重型车通行量)增长很快。为了延长路面的使用寿命，各地正在逐步推广使用强度较高的水泥稳定碎石作为路面结构的主承重层-基层。众所周知，水泥稳定碎石是以级配碎石作骨料，采用一定数量的胶凝材料和足够的灰浆体积填充骨料的空隙，按嵌挤原理摊铺压实。其压实度接近于密实度，强度主要靠碎石间的嵌挤锁结原理，同时有足够的灰浆体积来填充骨料的空隙。它的初期强度高，并且强度随龄期而增加很快结成板体，因而具有较高的强度，抗渗度和抗冻性较好。水稳水泥用量一般为混合料3%∽7%，7天的无侧限抗压强度可达1.5∽4.0%mpa，较其他路基材料高。水稳成活后遇雨不泥泞，表面坚实，是高级路面的理想基层材料，正因为这样，对水泥稳定碎石所使用的材料有一定的要求。

2、材料要求

水稳材料主要由粒料和灰浆体积组成。粒料为级配碎石，灰浆体积包括水和胶凝材料，胶凝材料由水泥和混合材料组成。其中的水泥作为集合料的一种稳定剂，其质量对集料的质量是至关重要的，施工时选用终凝时间较长，标号较低的水泥。为使稳定土有足够的时间进行拌和、运输、摊铺、碾压以及保证其具有足够的强度，不应使用快凝水泥、早强水泥以及受潮变质水泥。在通常的情况下，硅酸盐水泥的稳定效果较好，而铝酸盐水泥则较差。

水稳的强度还在很大程度上取决于水泥的数量，即随着水泥剂量的增加，水稳的物理--力学性质也将显著地改善 ，但不存在最佳水泥剂量。过多的水泥用量，虽可获得强度的增长，但经济上是不合理的，因而存在一个经济用量。所需的水泥用量，按强度和耐久性需要并考虑其经济性，由试验确定，通常随细粒含量而增加。另外就是混合材料，混合材料分活性和非活性两大类。活性材料是指粉煤灰等物质，可与水泥中析出的氧化钙作用。非活性材料是指不具有活性或活性甚低的人工或天然的矿物材料，对这类材料的品质要求是材料的细度和不含有害的成分。 对于混合料中的集料应用人工集配碎石，道路工程用做底基层时集料的最大粒径不应超过40mm，用做基层时，集料的最大粒径不应超过30mm。而对于混合料中所使用的水， 通常适合于饮用的水，均可拌制和养护水稳。如对水质有疑问，要确定水中是否有对水泥强度发展有重大影响的物质时，需要进行试验。从水源中取水制成的水泥砂浆的抗压强度与蒸馏水制成的水泥砂浆抗压强度比，低于90%者，此种水不许用于水稳施工。

3、对于水泥稳定碎石，其强度检测目前主要是通过摊铺现场取样制件、经标准养护后测定其无侧限抗压强度来实现，水泥稳定碎石基层的质量也主要是通过试件的强度来评定。因此，如何在室内制作标准试件，使其强度更准确地反映现场水泥稳定碎石基层的强度就显得非常重要。

（1） 室内制件前施工现场的取样

为了使水泥稳定碎石混合料试件的强度更接近工地现场所摊铺的水泥稳定碎石基层的强度，制取试件的混合料必须有代表性，也就是说取样的方法应科学。规范规定，水稳碎石基层无侧限抗压强度试件应该在摊铺现场随机单点取样，单独成型。但是由于有延时时间的控制，有些施工单位贪图方便往往就在现场集中取样，统一制件。集中取样的方法虽然很容易控制制件的时间，但很容易掩盖混合料拌和不均匀的问题，导致基层存在较多的薄弱点，留下质量隐患。由于单点取样的随机性，它能较真实地反映出混合料的均匀程度，如果出现异常可在施工过程中及时调整拌和机及拌和工艺。因此，在施工管理中，应该坚持单点取样的试验方法，使试件的无侧限抗压强度能真实地反映工程的实际施工质量情况。

（2）试件的试验室内成型

影响试件密实度的因素很多，这里仅仅谈谈试验操作原因引起试件密实度变化的两个方面。规范规定，水泥稳定粗粒料的试件应按规范所规定的现场压实度相应的干密度制成Φ15×15cm的圆柱体，如果试件的外形尺寸发生变化，其密实度自然就会改变，这一点对试件强度的影响是比较大的。

在试验过程中，规范规定：待上下压柱完全压入试模再稳压1min后卸压脱模，但是由于试件反弹，制成的试件其高度基本上都在15.2cm以上。由于制备试件时采用的是98%的压实标准制成高度和直径均为15cm的试件，由此可以推断出试件实际的压实度仅有15×98%÷15.2=96.7%。可见试件的干密度与规范所要求压实度对应的干密度相差较大，其密实度和强度自然就和规范所规定的密实度和强度相差较大。如果将静压时间延长至2min，并在上压柱上加一2mm厚的金属垫片，则制成的试件其高度就比较接近15cm(标准值)。我们通过对这一方法进行的大量试验后，发现它在控制试件反弹的问题上很有效，此外，试模的刚度对试件的密实度也有影响。这是因为，刚度小的试模在制件时侧向变形大，反弹自然就大，试件的密实度和强度必然会降低。因此，在工程施工过程中，应规定试模筒壁要有足够的厚度，且必须从正规厂家购买，并统一规格。

（3）试验室内制件的时间

规范强调，从加水拌和到碾压终了的延时时间对水泥稳定类混合料的强度和所能达到的干密度都有明显的影响，延时时间愈长，混合料的强度和干密度的损失就愈大。我们对采用初凝时间为3.9h、强度等级为32.5级的普通硅酸盐水泥制备的水泥稳定碎石混合料进行了延时试验。可以看出，当延时时间超过2h后，水稳碎石混合料中水化的水泥已开始凝结，此时如再碾压，就会破坏其结构，强度损失较大。在施工现场通过试铺，当碾压机械组合等参数固定后，可将现场施工时间控制在2h之内。而在室内进行制件时，成型的时间应该和对应施工段落的碾压终了时间相同，这样试件的强度值将更能反映现场的实际情况。

4、含水量和和水泥剂量对水稳强度测定的影响´水稳混合料中的含水量对水稳的强度测定有很大的影响。当混合料中含水不足时，水泥就要与集料争水，若集料对水有更大的亲和力，就不能保证水泥的完全水化和水解作用。水泥正常水化所需要的水量约为水泥重量的 20%。另外，水稳的含水量不适宜时，也不能保证水泥在混合料中的均匀分布，更不能保证达到最大压实度的要求，也会影响其强度测定的结果。

水稳的强度还在很大程度上取决于水泥的数量，即随着水泥剂量的增加，水稳的物理--力学性质也将显著地改善 ，但不存在最佳水泥剂量。过多的水泥用量，虽可获得强度的增长，但经济上是不合理的，因而存在一个经济用量。所需的水泥用量，按强度和耐久性需要养生条件并考虑其经济性，由试验确定。

5．养生条件对水稳强度测定的影响

每一段碾压完成并在压实度检测的同时，应立即开始养生，养生宜采用保水性能好的材料覆盖，建议最好采用土工布，不得用湿粘土、塑料薄膜或草质编织物覆盖。覆盖2小时后，再用洒水车洒水保湿养生。用洒水车洒水养生时，洒水车的喷头要用喷雾式，不得用高压式喷管，以免破坏基层结构，每天洒水次数应视气候而定，整个养生期间（7-28天及下一层施工前）应始终保持水稳层表面湿润。养生期并应封闭交通，养生期内洒水车必须在另外一侧车道上行驶。6. 结束语

影响水稳碎石强度的因素还有很多，本文仅对其中几个方面进行了阐述。相信随着试验仪器的不断发展和经验的积累，水泥稳定碎石基层强度的测定方法将会不断地得到完善。

参考文献

[1]公路路面基层施工技术规范(JTJ 034-2000)北京：人民交通出版社

[2]公路工程无机结合料稳定材料试验规程(JTJ 057-94)北京：人民交通出版社