芻議水泥穩定碎石基層施工質量監測

陳亞鋒

陜西省交通工程咨詢公司 陜西西安 710003

摘要：本文分析了水泥穩定基層的特征，闡述了在施工中，應著重從集料級配、水泥劑量、壓實厚度等幾方面控制水泥穩定碎石基層的質量，并提出了水泥穩定碎石基層施工的質量監測。

關鍵詞：水泥穩定碎石基層；施工質量；質量監測

1、水泥穩定基層的特性

1.1強度高。在基層混合料灰劑量不超過6%的情況下，強度能達到6MPa以上。

1.2水穩性好。這種結構一旦鈣化成型，便不怕水長期侵蝕。它具有水泥混凝土的一些性質。

1.3易操作。基層混合料易生產，拌和容易。灰劑量、含水量在級配一定的情況下，易控制，根據監測情況隨時可以調整。

1.4抗疲勞能力強。因為強度高，比其它結構更穩定、持久。

1.5遠期成本底。使用壽命長，相應較少了建設成本。

1.6半剛性。這種結構的剛度介于剛性路面和柔性路面之間。

2、嚴格控制集料的級配

2.1水泥穩定碎石基層的結構類型

《公路瀝青路面設計規范》（（JTG D50-2006）（以下簡稱《設計規范》））將水泥穩定碎石基層按其混合料結構狀態，分為骨架密實型、骨架空隙型、懸浮密實型和均勻密實型四種結構類型。

懸浮密實型混合料中細料的壓實體積大于粗集料形成的空隙體積，即粗集料在壓實混合料中處于“懸浮狀態”；骨架密實型混合料中細料的壓實體積“臨界”于粗集料形成的空隙體積，粗集料在壓實混合料中有一定“骨架作用”；骨架空隙型混合料中細料的壓實體積則小于粗集料形成的空隙體積，壓實混合料形成“骨架”的粗集料之間存有一定的空隙。

2.2 正確選擇水泥穩定碎石的結構類型

上述四種結構類型應結合公路等級進行選用：高速公路、一級公路的基層或上基層宜選用骨架密實型混合料；二級及二級以下公路的基層和各級公路的底基層均可采用懸浮密實型混合料。均勻密實型混合料適用于高速公路、一級公路的底基層，二級及二級以下公路的基層。骨架空隙型混合料具有較高的空隙率，適用于需考慮路面內部排水要求的基層。

《公路路面基層施工技術規范》（JTJ034-2000）中提出的各類無機結合料穩定粒料類的基層材料，其級配是按最大密實原理設計的連續級配，屬于懸浮密實類型，目前在我國二級以下公路中應用廣泛。但研究表明，這種連續級配中4.75mm、2.36mm、0.075mm的通過量偏大，尤其是0.075mm的通過量較大，導致基層的抗裂性能和和抗沖刷性較差。因此，《設計規范》中，懸浮密實型結構的集料級配對2.36mm以下的細料含量，尤其是0.075mm以下的細料含量的限制進行了提高。

路面設計及施工中，應嚴格按《設計規范》的要求，進行集料級配的設計及施工中的級配調整，減少基層裂縫的產生。有條件時，施工中最好選用骨架密實型水泥穩定碎石基層，并嚴格控制細集料的含量、結合料劑量、含水量，及時養生。

2.3 嚴格控制集料最大粒徑

施工中，應嚴格控制集料最大粒徑，防止施工攤鋪時產生離析，造成基層強度不均勻。使用的碎石應預先分3～4個不同粒徑后進行摻配。為保證集料的規格，要求采用圓錐破碎機破碎。

2.4 嚴格控制細料的含量

其次，還需嚴格控制集料中粒徑小于0.075mm以下的含量。當細集料增加時，基層干縮性應力隨之增加，混合料的溫縮系數隨溫度降低而變化幅度增大。隨著小于0.075mm以下顆粒含量的增加，水泥劑量也會相應增加，導致基層表面出現起皮現象而影響基層質量。水泥劑量波動大不僅影響強度，而且往往從低強度處首先出現收縮干裂。細粉料含量多、塑性指數大是導致半剛性基層產生裂縫的主要原因，施工中必須加以控制和防范。

3、嚴格控制水泥劑量

3.1水泥的選擇

施工中選用的水泥強度等級不易過高，一般選擇32.5強度等級。考慮不同品種的水泥具有不同程度的收縮性，盡量選擇普通硅酸鹽水泥。水泥劑量根據試驗配合比確定，一般控制在3%～5.5%。當達不到強度要求時，首先應調整、改善集料的級配和混合料的結構形態，使其達到設計強度要求，不宜盲目地增加水泥劑量。

3.2 水泥的最大劑量不應超過6%

水泥劑量達6%以上時，會導致7d抗壓強度偏高，水泥穩定碎石基層易出現早期開裂現象，這種情況在施工中比較常見。同時，由于水泥劑量的提高，基層的強度相應地提高，但脆性也相應增大，易出現收縮開裂。

4、確保適宜的壓實厚度

水泥穩定碎石基層的厚度應根據交通量的大小、材料的使用性能，施工機械配備，以及便于施工組織、管理等因素選擇。每層最適宜的壓實厚度為180～200mm，且每層壓實的最小厚度不得小于150mm，否則，薄的半剛性基層會在重載車的作用下，因產生過大拉應力而出現開裂。因此，施工中應特別注意避免過厚或過薄的基層。

水泥穩定碎石基層的施工中，首先應選擇適宜的水泥穩定碎石結構類型，同時在施工中嚴格控制集料的級配組成和水泥的劑量，并確保適宜的壓實厚度，是確保基層施工質量的幾個最重要的環節。

5、水泥穩定碎石基層施工的質量監測

水泥穩定碎石基層施工質量管理包括2方面的內容：①對生產過程進行控制，以生產出合格的混合料；②對路面混凝土的壓實度進行控制和檢測壓實后的基層質量。因此，有必要強調對各原材料質量的初始檢測和定期測試以及對混合料特性與壓實度的系統測定、記錄與統計。

對于試驗和生產的質量管理，筆者認為應該采用質量管理圖進行控制。盡管目前對半剛性基層的配合比設計時已經考慮了強度離散性的問題，然而在實際施工中并沒有采用類似措施建立各種原材料的質量管理圖。許多工程往往只采用單一的試驗結果就決定施工配合比，而由于偶然和系統因素，這種試驗結果不一定具有代表性，并且由于水泥穩定碎石強度測定的滯后性，經常造成質量事故。質量管理圖的使用將可以彌補這方面的不足，判斷生產過程是否處于控制狀態。

以下以質量管理圖中的一種X—R管理圖對某一規格粗集料的控制來說明這一方法的重要性和使用方法，筆者建議可以采用棱角系數為控制粗集料級配的指標。所謂棱角系數即以67減去按規定的方法將集料填滿容器時，固體體積所占的百分數。棱角系數可反映集料的顆粒形狀對堆積密度的影響，棱角系數越大，堆積時的空隙率越大。質量管理圖的形式見圖1，分析過程如下：①由材料堆積體中取出一盤樣品，采用四分法取其對角線部分的兩份材料，做兩次試驗，測定Xi值（樣品的棱角系數），根據已有檢測值，數據個數至少為20～30個，計算樣本平均值X 和樣本均方差σ。

②計算子樣平均值X 的控制界限線。控制上（UCL）、下限（LCL）分別為X +3σ及X -3σ。

③計算極差R的控制界限值，根據已測值（樣本數多于10個），計算子樣的極差R和樣本平均極差R。極差的控制上（UCL）、下限（LCL）分別為R

是與子樣容量有關的系數，可查表得出。

④繪制分析用管理圖。

⑤以取樣日期為橫坐標，將現場抽取容量為n的子樣，計算得X和R分別點繪在X-R管理圖上，如出現出界點則表明有所異常，應立即查明原因，采取相應措施，其中包括配合比的調整。

參考文獻：

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