影响水泥稳定碎石底基层、基层质量因素及采取措施

                 吴  晓

1、概述 

水泥稳定碎石底基层、基层质量主要是现场强度没有很好的检测方法，规范中不是采用现场强度评定，而是采用现场取样室内试验成型试件，室内养护的试件强度进行评定的，造成室内试验强度是合格，现场钻芯不成形，返工多，争议多，也就是说，室内试验和现场质量没有很好联系起来，参数差别较大，有些参数差别更大，现场强度钻芯不科学，数量也不够，认为操作等影响，有些属于内在因素如水泥稳定碎石本身强度不够。影响水泥稳定碎石基层质量的因素很多，主要有原材料（级配波动、水泥初、终凝时间）、配合比、施工时含水量、碾压时间、拌和料运输时间、环境（温度）、机械设备等等。

2、影响水泥稳定碎石底基层、基层强度因素

2.1配合比对水泥稳定碎石底基层、基层强度的影响

在级配范围内，用大于4.75mm颗粒含量P作分界线，不同的含石量P做击实曲线，得到最大干密度与含石量P的关系，如图

                     图1

  图中最大干密度中有一个最大的最大干密度P1，其对应的含石量为60%，含石量为60%时做筛分试验，其级配曲线如图示：

根据密实原理，最大的最大干密度是在级配范围内最密实的，其级配曲线与规范上限之间叫A区，其级配曲线与规范下限之间叫B区，在A区内，最大干密度是上升的，增大的，表示越来越密实，空隙越来越小；在B区内，最大干密度是下降的，减少的，表示越来越不密实，空隙越来越小。A区叫悬浮结构，B区叫骨架结构，c线为悬浮和骨架结构分界线。在A区内，水泥稳定碎石强度主要是水泥与碎石粘结强度，在B区内，水泥稳定碎石强度由水泥与碎石粘结强度和骨架嵌挤组成。相同的水泥剂量下，级配在B区的水泥稳定碎石强度比级配在A区的水泥稳定碎石强度要高。从胶砂强度角度也容易理解，在A区内的碎石小于4.75mm颗粒含量大于在B区内的碎石小于4.75mm颗粒含量，也就是说，在A区内的碎石比表面积大于在B区内的碎石比表面积，相同水泥用量下，A区的水泥稳定碎石强度小于B区的水泥稳定碎石强度，也就是说，相同强度下，在A区内的碎石水泥用量大于在B区内的碎石水泥用量。通过试验，3%水泥剂量，95%保证率强度，上限：2.3Mpa，中值：2.7Mpa，下限：3.6Mpa。做水泥稳定碎石配合比时，其级配在B区内，其强度满足设计要求，而施工时，碎石级配在A区内，即室内试验的碎石和现场施工时的碎石出现偏差，或施工时碎石的波动，可能造成水泥稳定碎石强度不能满足设计要求。

实际情况，悬浮和骨架结构分界线并不是一条线，而是一个范围值，与碎石的针片状、尺寸、形状有关。南友路15个合同段配合比试验结果，最大的最大干密度对应的含石量P在55%~60%之间。悬浮和骨架结构分界线可能是抛物线，也可能是S线，如图2、图3：

2.2含水量对水泥稳定碎石底基层、基层强度的影响

含水量对水泥稳定碎石底基层、基层强度有很大影响，做水泥稳定碎石基层配合比时的最佳含水量是保证水泥充分水化的基本含水量，实际施工时适当加含水量，只能加最佳含水量+2%，且在保养期内必须保证洒水养护，保证水泥水化反应。当施工时水泥稳定碎石拌和料含水量偏小，或施工时温度较高，拌和料中的水分容易蒸发，含水量偏小，或养护期内不及时、不充分，不能保证水泥水化作用，水泥用量得不到充分利用，现场水泥稳定碎石强度降低，得不到室内配合比水泥稳定碎石强度，不能满足设计要求。

2.3碾压时间对水泥稳定碎石底基层、基层强度的影响

碾压时间对水泥稳定碎石底基层、基层强度有较大影响，水泥稳定碎石混合料从拌和站出来到摊铺现场到碾压需要一定的时间，碾压时间一般在1~2.5h，混和料与碾压成型的混和料颗粒之间间距不同，未碾压的混和料颗粒之间间距大，水泥水化结果到不到有效充分体现，致使碾压不及时的混合料成型强度降低，延迟2h强度一般降低0.4~0.6Mpa，延迟4h强度一般降低0.74~1.0Mpa，延迟时间对强度影响见图4

2.4环境（温度、湿度）对水泥稳定碎石底基层、基层强度的影响

施工环境对水泥稳定碎石底基层、基层强度有较大影响，特别是温度较高时，空气湿度较低，而拌和料的湿度较大，混合料中的水分向空气中迁移，造成混合料中水分减少，混合料的湿度和空气中的湿度差别越大，水分的迁移也越快，混合料中的水分减少越多，水泥的水化反应得不到保证，水泥得不到充分利用，成型的基层强度自然会降低。

2.5机械设备对水泥稳定碎石底基层、基层强度的影响

机械设备包括运输、摊铺、碾压设备组合等，每一个设备对水泥稳定碎石底基层、基层强度有影响，运输路程远或爆胎，摊铺局部也有不均匀的地方，压路机的轻重组合、轻重顺序、碾压顺序、碾压遍数、没有达到设计要求的压实度等，

3采取措施

 3.1配合比优化设计，选级配范围

   配合比设计时，应充分考虑碎石的来源、加工设备类型、工人的熟练程度、母岩或设备是否多种多样、碎石的级配、是否分级堆放等，无论采取那种方法，必须使配合比设计时一定要符合实际情况。

现场取样法：现场取样做配合比。适应范围：碎石可以是不是分级堆放，同一种母岩，同一种加工设备，级配波动较小的碎石。

拟用代表法：找出代表样做配合比。适应范围：同一种母岩，碎石波动不大，可以是分级堆放的碎石。

覆盖法：级配的上限、下限和中值分别做配合比。适应范围：多种母岩，碎石波动大但级配在规范规定范围内的碎石。

根据上面配合比对水泥稳定底基层、基层强度影响的分析，A区内的碎石的水泥稳定碎石强度低于B区内的碎石的水泥稳定碎石强度，A区的上限的水泥稳定碎石强度低于下限的水泥稳定碎石强度，也就是说规范上限的级配碎石水泥稳定碎石强度是最小的，只要这个级配的水泥稳定碎石强度符合设计要求，在规范规定内的级配碎石水泥稳定碎石强度一定会合格，因此，对于分级堆放的碎石，或者是统一料也可以参配成规范规定级配上限来做无侧限抗压强度，其强度符合设计要求，现场的碎石在规范规定内波动，都能满足要求。碎石在B区内，骨料过多，施工和易性差，容易离析，现场施工质量不稳定，对于统一料，最好不要选用该区的级配的碎石。对于分级堆放，施工时把碎石参配在A区内。小于4.75mm颗粒含量多，施工和易性好，不易离析。

3.2施工含水量控制

   做配合比时，室内击实试验得到的最佳含水量是保证水泥水化反应的最小含水量，施工时严格控制含水量不能低于最佳含水量，否则，水泥得不到充分利用，相应的强度得不到保证。含水量控制要与天气联系，温度不高，阴天，混合料含水量控制在最佳含水量就可以。当温度较高，阳光充足，太阳光较强，混合料的含水量比最佳含水量多1%~2%，最多也只能多2%。当温度较高（大于35℃），阳光最充足，太阳光最强，不适合施工，宜停止施工。当工期较紧，可选择早上或旁晚施工。

3.3控制碾压时间和混合料运输时间

 从拌合机拌和出来的料到压路机碾压所需要的时间越短越好，对水泥稳定碎石强度质量越好，越有利，严格控制碾压时间超过水泥的终凝时间，建立从出料到摊铺登记卡制度，记录运输车辆的牌号、出料时间，摊铺现场管理人员核准时间并签认，避免由于汽车轮胎爆台或其他原因，运输车辆不能及时按时间到达的料或超过终凝时间的混合料的使用，确保混合料是合格的。

 现场水泥稳定碎石强度的评定，是用室内试验成型试件强度来反映评定的，为更准确反映现场情况，室内试件成型时间要与现场碾压时间相对应、要一致。

3.4最低限度减少环境（温度、湿度）对施工的影响

 高温施工对水泥稳定碎石强度影响较大，高温使混合料中水分蒸发较快，对质量不利，因此，尽可能缩短从出料到碾压时间，施工可选择早上或旁晚等，摊铺碾压好的底基层、基层及时覆盖，保养期内保持湿润。

3.5选择摊铺设备组合，选良好级配，严控压实度

 摊铺机、运输车辆、稳定土拌和机及压路机等机械一定要配套，能满足整个合同段施工需要，机械配套是保证混合料从出料到摊铺碾压在水泥终凝前完成的基本条件，也是硬条件，是保证质量最关键工序，是整个施工组织实现的基本前提，涉及因素最多、需要的人员最多、工作量最多等。要做好该工作，需要有经验的工程师和熟练的技术人员、工人等。

性能好的压路机很快把摊铺好的混合料碾压到所需的压实度，多轮胶轮压路机或震动后达到30~40吨的压路机都能达到摊铺施工要求。振幅小、频率高的震动压路机最好。

从碾压角度出发，碾压时混合料含水量在最佳含水量时最好，在优化配合比时选择级配在A区，属于悬浮结构，含水量大，起弹簧，压不实，考虑施工碾压、配合比等因素，选择碎石的级配在C线是最理想的，从目前15个合同段试验看，C线范围，其含石量在55%~60%，即小于4.75mm颗粒含量在40%~45%之间较好，其级配组成是抛物线的碎石最好。对于分级堆放的碎石，参配成上述级配是可以做到的，对于统一料，在加工前调整也可以调整或接近该范围的碎石。

在规范规定的级配范围内的碎石的最大干密度，通过不同含石量的击实试验，从图1可以看出，2.25~2.33g/cm3，从15个合同段试验看，最大干密度在：2.21~2.39g/cm3，变化比较大，若碎石是多种机型加工的，级配波动较大但级配在规范规定范围内的，属于合格的碎石，可以用一点一标准控制压实度，其最大干密度采用含石量与最大干密度关系查得，对于分级堆放的碎石，其级配是通过参配的，只要多做试验，参配的碎石的级配波动不会大，可以采用一个最大干密度来控制压实度，对于一个机械加工的碎石，其生产的碎石级配波动不大，也可以采用一个最大干密度来控制压实度。无论采取那种方法，都必须符合实际情况，否则造成不必要的返工浪费。

除了上面提到的内容要做好外，做好水泥稳定碎石底基层、基层是不够的，要一个符合实际情况的良好的施工组织计划，还要测量、试验等密切配合，才能有把握作好，但是，影响水泥稳定碎石底基层、基层质量因素太多，有些是不与人的意志为转移的，机械设备几万个零部件不出问题是不正常的，要正确面对出现的问题，一旦出现，先把已摊铺的碾压好，来不及摊铺的，要登记好时间，不要使用超过水泥终凝时间的混合料。另外，施工中，水泥稳定碎石底基层、基层配合比的水泥用量多加0.5%，当上面提到的影响强度各因素最大值叠加时，虽然水泥用量多加0.5%仍然是不够的，因此，在施工时，水泥用量多加0.5%要严格把关。只有把室内试验结果和现场联系起来，不产生过大偏差，才能确保工程质量。

                          2004年9月24日星期五