水泥穩定碎石基層硬化收縮減緩措施

任朋喜，裴立明

(黑龍江省龍建路橋第四工程有限公司)

1 原材料要求標準

《公路路面基層施工技術規范》(JTJ034-2000)中對基層集料要求較為寬松，對許多關鍵指標均要求較低，由于劣質石料價格便宜，這就容易誤導承包商在選擇水泥穩定碎石材料時選擇材質較差的石料。水泥劑量是由水泥穩定碎石試件7 d無側限抗壓強度標準決定的。若采用的石料性能較差勢必將增加混合料中水泥的劑量，來確保7 d無側限抗壓強度代表值，以滿足設計要求。由于集料原材料品質較差而采用高水泥劑量，是導致水泥穩定碎石基層容易產生裂縫的重要原因。基于此考慮，在選擇水泥穩定碎石原材料過程中，有針對性地提高集料標準，以降低水穩碎石水泥用量，達到提高強度、減緩開裂的目的。

水泥穩定碎石采用15～31.5 mm、5～15 mm、0～ 5 mm碎石，為改善細集料特性，添加0～2.36 mm機制砂。前3種集料采用金秋石料廠生產的碎石，機制砂采用阿城新開元石料廠生產的水洗砂。水泥采用哈爾濱水泥廠生產的普通硅酸鹽緩凝水泥，標號為32.5。

對于水泥穩定粗集料，制定了高于規范的技術標準，要求材料加強3項檢測：級配檢驗、針片狀檢驗和壓碎值檢驗，級配要求±10，針片狀要求不大于13%，壓碎值要求不大于28%。針片狀和壓碎值是影響粗集料性能的最重要指標，也是影響水泥穩定混合料強度的關鍵指標。

水泥穩定碎石細集料中粉料的含量、含泥量是關系到水泥穩定碎石開裂率的關鍵指標，粉料含量高、含泥量高的混合料導致收縮應變大，容易開裂。因此細集料以石粉為主，應潔凈且含泥量少。采用兩種細集料摻配，分別為0～5 mm碎石和0～2.36 mm機制砂，要求細集料砂當量在60以上，級配容許誤差±5。集料中小于0.6 mm的顆粒必須進行液限和塑性指數試驗，要求液限小于28%，塑性指數＜9。

水泥穩定碎石基層施工所用水泥以普通硅酸鹽水泥為宜，禁止使用快硬水泥、早強水泥、粉煤灰水泥和其他受外界影響而變質的水泥，應使用緩凝水泥。路面基層宜采用強度等級適中的水泥，水泥強度不宜過低;水泥各齡期強度、安定性等應達到相應指標要求;要求水泥初凝時間3 h以上，終凝時間不小于6 h。如采用散裝水泥，在水泥進場入罐時，要了解其出爐天數。剛出爐的水泥，要停放7 d，且安定性合格后才能使用。夏季高溫作業時，散裝水泥入罐溫度不能高于50℃，高于這個溫度，若必須使用時，應采取降溫措施。

2 原材料試驗結果

根據施工指導意見，各項目部進行了廣泛的材料采供調查，最后確定了原材料、石料各項試驗檢測數據分別見表1。

表1 集料技術指標檢測結果

水泥各項檢測指標見表2。

表2 水泥物理性能檢測

3 水泥劑量的控制

水泥穩定碎石中水泥劑量是影響水穩開裂的重要原因，而通常高等級公路設計交通量都很大，在選擇設計強度時一般會選擇較高值，如一般高速公路水泥穩定碎石7 d無側限抗壓強度設計值一般介于4.5～5.0 MPa，而施工指導意見中通常對碎石材料要求不高，這就必然導致了高水泥用量，容易造成路面開裂。

在本一級公路采用了優質碎石材料，在選擇設計強度時充分考慮到交通量和交通軸載較重這一特點，確定7 d無側限抗壓強度不小于3.5 MPa。在混合料配合比設計中，選取了兩種級配進行強度試驗，分別采用水泥劑量為3.5%、4.0%、4.5%、5.0%、5.5%%五種配比進行試驗。試驗結果見表3、表4。

兩種級配所用原材料均相同，經過比選，為滿足設計強度要求并達到一定的保證率，級配B采用了5.0%的水泥劑量，級配A采用4.5%的水泥劑量，并分別鋪筑了各300 m的試驗段進行對比。拌和、運輸、攤鋪、碾壓、養生等各項施工工藝均相同，在施工養生滿10 d后進行了路況調查。由于前后時間較短，晝夜溫差小，可以認為未發生溫縮裂縫，路面僅發生了硬化裂縫和干縮裂縫，兩種級配結果相差較大。從表3可以看出兩種級配比較接近，采用級配B即水泥劑量5.0%的試驗段落出現了11條微細的裂縫，其中6條貫通整個半幅路面，5條貫通半幅;而采用級配A即水泥劑量為4.5%的試驗段落僅出現了1條微細的裂縫，貫通整個路幅。從兩條試驗段調查情況看，水泥劑量對硬化開裂和干縮開裂影響是非常顯著的，水泥劑量的增加，將導致水穩基層裂縫數量急劇的增加，但其對基層強度的增加影響并不顯著，從表4可以看出，兩種級配A和B，水泥劑量增加了0.5%，強度均為4.1 MPa，而裂縫數量增加了11倍。

表3 兩種級配通過率 %

3.5 2.26 2.32 5.3 4.9 3.1 2.6 4.0 2.27 2.33 5.5 5.1 3.5 3.3 4.5 2.28 2.34 5.6 5.2 4.1 3.9 5.0 2.28 2.34 5.7 5.3 4.4 4.1 5.5 2.29 2.35 5.9 5.5 4.8 4.5

4 水穩混合料級配控制

《公路路面基層施工技術規范》(JTJ034-2000)中對半剛性基層級配要求較寬，級配偏細，細集料偏多容易導致開裂的發生。結合哈爾濱地區水穩碎石施工經驗，本公路采用了較粗的級配形式，通過K法計算出集料級配范圍，通過率范圍見表5。

5 水泥穩定混合料含水量控制

水泥穩定碎石施工中，為了防止強度形成過程中水泥水化缺水，施工中控制用水量高于最佳含水量1% ～2%左右，但不宜過高，以防止碾壓過程中形成輪轍影響路面平整度。

表5 水泥穩定碎石級配范圍 %