水泥穩定碎石基層試驗檢測及質量控制分析

摘要 水泥穩定碎石基層作為公路建設的關鍵結構層，其性能與質量直接影響路面的使用壽命和行車安全性，對水泥穩定碎石基層進行試驗檢測及質量控制至關重要。文章詳細闡述了水泥穩定碎石基層的試驗檢測內容，包括碎石、水泥及混合料的性能檢測，并提出嚴格的質量控制措施，如原材料選擇、施工過程監控以及質量檢測與驗收等，旨在為同類型工程檢測及質量控制提供一定參考價值。

關鍵詞 碎石基層；試驗檢測；質量控制

中圖分類號 U416 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2025）01-0073-03

0 引言

試驗檢測是評價水泥穩定碎石基層性能和質量的重要手段，通過對碎石、水泥及混合料的物理性能、化學性能及力學性能進行檢測，可以全面了解基層材料的性能特點，為施工過程中的質量控制提供科學依據。同時，質量控制是確保水泥穩定碎石基層性能穩定、質量可靠的關鍵環節，通過制定嚴格的質量控制標準和措施，能夠有效預防和控制施工質量問題的發生，對水泥穩定碎石基層進行科學的試驗檢測及嚴格的質量控制，對于公路建設的整體質量、路面的使用壽命以及行車安全具有重要意義。

1 水泥穩定碎石基層試驗檢測內容

1.1 碎石材料檢測

根據表1中某工程碎石配合比設計試驗檢測報告可知，碎石檢測主要包括粒徑分布及級配分析、含泥量及雜質檢測及壓碎值及強度指標評估等重點。

碎石的外觀應均勻一致，顆粒間無明顯的凝聚現象，通過目視觀察，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或不合格顆粒。對于碎石的力學性能，需要進行一系列試驗檢測，壓縮試驗用于測定碎石的抗壓強度，通過施加上下向外的力，測量壓力與壓縮量之間的關系，評估其抗壓能力。剪切試驗則用于測定碎石的抗剪強度，通過施加上下剪切力，測量剪切力與剪切變形之間的關系。碎石的篩分試驗也是重要的檢測項目之一，通過將試驗樣品按粒徑大小進行篩分，可以記錄每個粒徑級別的分布情況，并計算出粒徑指標，如均值、標準差等。這有助于了解碎石的顆粒組成和分布情況，為后續的配合比設計和質量控制提供依據，通過將試驗樣品浸泡在水中一定時間后取出，再次稱重并計算吸水率，可以評估碎石的吸水性能。

1.2 水泥材料檢測

1.2.1 凝結時間及強度等級測定

初始凝結時間測定：將水泥加水制成糊狀混合物，倒入標準棒模內，收漿后放在標準溫度（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間即為初始凝結時間[1]。

終凝結時間測定：同樣將水泥加水制成糊狀混合物并倒入標準棒模內，放在標準溫度下，不斷進行針壓試驗，直到兩次試驗之間的時間差不超過30 min，且達到一定的針壓標準，此時即為終凝結時間。

此外，還可以使用細觀結構觀察法和聲速法來測定水泥的凝結時間，細觀結構觀察法是通過觀察水泥顆粒在顯微鏡下的狀態變化來判斷凝結時間；而聲速法則是通過測量水泥漿樣品中聲波的傳播速度來確定凝結時間。

水泥的強度等級通過壓縮強度測試來評定，將水泥樣品制成規定尺寸的試件置于壓力機中進行加載，測量其抗壓強度。根據抗壓強度的測量結果，對照相關標準，評定水泥的強度等級。還可以進行拉伸強度測試、抗折強度測試和壓剪強度測試來全面評估水泥的強度性能。

1.2.2 化學成分及穩定性分析

從化學成分的角度來看，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較少，但同樣對水泥的性質和性能產生影響。

水泥的穩定性受到多種因素的影響，在長時間濕度作用下，水泥的穩定性會發生變化——長期潮濕環境中的水泥會吸濕變軟，導致其強度降低，甚至出現開裂、空鼓等情況。還與其晶相組成有關，硅酸鹽礦物的類型和含量直接影響水泥的穩定性，硅酸鹽礦物的不同組分具有不同的活性，對水泥的硬化過程起著重要作用，在儲存和使用水泥時，應盡可能避免高濕環境，保持適宜的濕度范圍[2]。

1.3 混合料性能檢測

1.3.1 配合比設計及優化

配合比設計需要根據工程要求、材料性能以及使用環境等因素來確定，包括對碎石的粒徑、級配、水泥的類型和摻量、水的用量等進行計算和調整。在配合比設計的過程中，需要遵循一定的原則，如和易性、耐久性、施工性和經濟性，通過試驗確定最佳的水泥摻量和碎石級配，提高混合料的強度和穩定。調整水灰比和含水量，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改善混合料的性能[3]。

1.3.2 含水率及穩定性測試

含水率及穩定性測試方法見圖1所示。

含水率測試有多種方法，其中較為常用的是酒精燃燒法和烘干法。

酒精燃燒法：首先將蒸發皿清洗并烘干，然后取一定質量的試樣加入蒸發皿中，并稱量其總質量，在試樣上倒入酒精并點燃，同時對試樣進行攪拌。該過程需要重復兩到三次，以確保酒精充分燃燒并去除試樣中的水分，燃燒并冷卻后，再次稱量蒸發皿和試樣的總質量，通過比較燃燒前后的質量差異，可以計算出試樣的含水率。

烘干法：取一定質量的水穩料樣品，在105℃下對樣品進行烘干，直到樣品中不再有水分揮發為止。然后取出樣品，放置冷卻至室溫，再次稱取樣品的質量，通過比較烘干前后的質量差異，計算出含水率[4]。

穩定性測試主要評估水泥穩定碎石基層在受到外力或環境變化時的性能表現，通常包括無側限抗壓強度試驗和浸水馬歇爾試驗。

無側限抗壓強度試驗：該試驗用于測定水泥穩定碎石基層的抗壓強度，通過將制備好的試件放置在壓力機上，施加逐漸增大的壓力，直到試件破壞。記錄破壞時的最大壓力，從而計算出試件的抗壓強度，該指標可以反映基層在受到垂直壓力時的穩定性。

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

2 水泥穩定碎石基層質量控制措施

2.1 原材料質量控制

選擇優質碎石和水泥材料，針對水泥的質量控制，應選用初凝時間3 h以上、終凝時間不小于6 h的低標號水泥，普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥和火山灰質硅酸鹽水泥都是可選項。對于粗集料的質量控制，應選用各種硬質巖石或礫石加工成的碎石，或直接采用天然礫石，粗集料應符合壓碎值、針片狀含量、0.075 mm以下粉塵含量、軟石含量的規定，特別是在高速公路和一級公路這種極重、特重交通荷載等級的基層中，4.75 mm以上的粗集料應采用單一粒徑的規格料，并選擇適當的碎石加工工藝。細集料應潔凈、干燥、無風化、無雜質，并具有適當的顆粒級配。對于高速公路和一級公路，小于0.075 mm的顆粒含量應不大于15%，而對于二級及二級以下公路，該含量應不大于20%[5]。

在原材料的質量控制過程中，要加強對原材料料源的提前確定和檢查，按規定頻率進行抽樣檢驗，對于不合格的原材料，應及時清除出場。

2.2 施工過程質量控制

在施工前，對基層進行充分的清掃和修復，保持基層平整、硬實并保持適當的含水率，有助于為水泥穩定碎石基層提供良好的施工基礎。水泥應選用符合規范要求的低標號水泥，碎石滿足壓碎值、針片狀含量等要求，使用清潔無雜質的水源，合理確定水泥、碎石和水的用量，控制攪拌時間，防止過度攪拌導致混合料性能下降。根據混合料的含水量、氣溫等實際情況，選擇合適的碾壓設備和碾壓工藝，碾壓過程中應注意控制碾壓速度和遍數。在施工過程中，按規定頻率進行抽樣檢驗，包括水泥劑量滴定、無側限試塊制作等，驗證混合料的強度和穩定性，現場的壓實度檢測隨施工隨檢測，采用合適的運輸工具將拌和好的混合料及時運送到施工現場，避免混合料在運輸過程中發生離析[6]。

2.3 質量檢測與驗收

對水泥、碎石等原材料進行嚴格的檢測，包括對水泥的標號、凝結時間、強度等性能進行測定，對碎石的粒徑、含泥量、壓碎值等指標進行檢查。在混合料的制備過程中，需對其配合比、含水率等進行實時控制，采用灌砂法或其他適用的方法進行壓實度檢測，通過無側限抗壓強度試驗等方法，對基層的強度進行檢測。

2.4 養護方法

灑水養生：每一段碾壓完成并經壓實度檢測合格后，立即開始灑水養生，灑水養生期間，應封閉交通，防止外部因素干擾。灑水養生用滲水土工布覆蓋，保持基層濕潤狀態，灑水方式上，使用噴霧式灑水車進行灑水，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、陽光強烈的情況下，增加灑水頻率，保持基層濕潤；在濕度較高或陰雨天氣下，則可適當減少灑水次數，水泥穩定碎石基層的灑水養生時間不少于7 d。

定期檢查與修補：定期檢查根據道路的使用情況和環境條件來確定頻率，高交通量的道路或惡劣環境下增加檢查頻率。檢查內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構物的銜接處是否有沉降或裂縫等問題。

若出現裂縫、坑槽等局部病害，應采用局部修補的方法，清理病害區域，基層干燥、無雜物。使用水泥穩定碎石混合料進行填補，填補密實、平整，修補完成后，進行適當的養護。如果基層出現大面積沉降或整體強度不足等問題，可能需要進行整體加固，通常涉及重新鋪設水泥穩定碎石基層或采用其他加固措施。

3 結論

在試驗檢測方面，主要關注原材料的質量、混合料的配合比設計以及基層的壓實度、強度等關鍵指標，對水泥、碎石等原材料進行物理性能和化學性能的檢測，利用壓實度檢測和無側限抗壓強度試驗等手段，對基層的施工質量進行實時監控和評估。

在質量控制方面，應建立健全的質量管理體系，明確各環節的質量標準和要求，從原材料的采購、存儲到混合料的制備、運輸和攤鋪，再到基層的碾壓、養生等各個環節，都應進行嚴格的質量控制，并加強現場管理和監督，對于發現的質量問題，應及時進行處理和整改。

參考文獻

[1]尚芳峰.淺談水泥穩定碎石基層的試驗檢測[J].四川水泥， 2024（3）：268-270.

[2]陳圓圓.道路工程中的水泥穩定碎石基層施工技術研究[J].運輸經理世界， 2023（28）：13-15.

[3]王紹山.市政道路施工中水泥穩定碎石基層施工技

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[4]鄭文博.市政道路水泥穩定碎石底基層施工質量控

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[5]王變.公路工程水泥穩定碎石基層施工技術探究[J].中國設備工程， 2023（4）：219-221.

[6]禤德輝.高速公路水泥穩定碎石基層施工質量控制探析[J].西部交通科技， 2018（8）：48-50.

收稿日期：2024-06-11

作者簡介：李敏（1976—），女，本科，工程師，主要從事公路工程相關工作。