水稳碎石基层材料设计与施工技术

水稳碎石基层材料设计与施工技术

摘要：水稳碎石基层是高速公路工程普遍采用的一种半刚性基层，本文结合工程实例，并在试验的基础上，本文论述了如何控制好水稳碎石基层的施工质量，分析了水稳碎石施工前的材料控制方法，针对某个工程实例分析水稳碎石基层的集料级配设计，对水稳碎石基层施工技术及施工裂缝控制措施进行了深入的探讨和总结。

Abstract: Water stabilized macadam base is adopted widely in the highway engineering is a kind of semi-rigid base, Combining with the engineering example, and on the basis of experiment, this paper discusses how to control the water stable macadam road base construction quality, Water stabilized macadam is analyzed before the construction of material control method, for a project instance analysis of cement stabilized gravel base of aggregate gradation design,Of water stable macadam base construction technology and construction crack control measures are carried on the thorough discussion and summary. 关键词 ：水稳碎石；基层施工；配合比设计；检测；最佳含水量

Key words: Water stabilized gravel; Base construction; Mixture ratio design; Detection; The best water content 1 引言：

水稳碎石基层是近几年广泛应用于高速公路底基层、基层施工的一种半刚性路面结构型式。作为沥青混凝土路面的下承层，因其具有良好的板体性、水稳性和抗冻性，力学强度可视需要而调整以及整体承载能力强等优点，得到设计部门和建设单位的青睐。但因其材料级配、水泥剂量，摊铺碾压、离析处理、成型时间及工后养护在实际施工中较难控制，稍有不慎，就会产生裂缝，厚度、强度不能满足设计要求等缺陷，导致沥青面层龟裂破坏，造成不可估量的损失。因此,对高速公路水稳碎石基层施工及施工过程中的质量控制措施进行分析探讨具有重要的现实意义。

2 水稳碎石施工前的材料控制 2.1 集料

①进行取样。所取样本要具有代表性，否则将很容易出现离析现象，影响最后的质量。通过无机结合料稳定集料、级配碎石混合料、采石场的生产线等皮带运输机的材料进行取样，可以在皮带运输机停止时进行一段式的取样，在其中截取一部分作为代表性样本，每隔三次的取样组合在一起，建立一组试样，注意等距取样。最好在料堆上、下、中、里、外都取一部分作为样本，这样才能保证试样的准确性和代表性。所取样本在自然状态下十字交叉分为4等分，取样时取对角样本，直到达到实验需要的重量。

②水洗筛分。筛分后其总质量对比筛前质量差值不得超过0. 3% ，否则实验失败，会重新进行筛分。筛分应进行平行试验，其结果P0. 075的差值不能超过1% ，否则也要进行重新试验。其中，小于0. 075 m m 的细集料不只是粉尘，还有其他的一些矿粉，细砂之类的细集料，通过砂当量试验对这些细集料加以区分。同时根据规定，将水稳基层级配碎石的规格控制，通常是直径不大于31. 5 m m。 因为直径越大，对摊铺机的损害就越大，对于0. 075 m m筛孔要求的通过率是0% ~7% 。

③针、片状颗粒含量控制。可以通过游标卡尺法测定。在结果测定的时候， 要采用2次测定结果的平均值，这样可以增强评定结果的准确性。但是如果2次的差值大于或等于20% 时，就应该再加测一次，取3次结果的平均值，这样更能减小误差，增加评测结果的准确性。将控制针、 片状颗粒含量控制在15% 以内。

④控制压碎值。集料先过筛，将直径控制在9. 5~13. 2 m m 之间，再将其放入容器，利用金属铜标定，这些集料作为3次试验用料。通常石灰岩在2 300~2 600 g之间，玄武岩2 700~2 800 g之间，在进行加荷试验时，要尽量控制在10 m i n内达到总荷载400 KN，稳压5 s然后才可以进行卸载。水稳用集料压碎值应不大于30% ，并进行3次平行试验。 2.2 水泥

水泥作为水稳碎石中唯一的稳定剂，对质量有着相当高的要求，通常采用的是P. O 42. 5和P. C 32. 5的标号水泥。当复合硅酸盐水泥P. C 32. 5胶砂

强度时， 用水量要根据胶砂流动度来测定的，它的水灰质量比通常是0. 5，而胶砂流动度不能小于180 m m ，对于混合料的水泥用量大约为3% ~7% 。对于水泥的凝结时间也要严格控制，最好选用初凝大于3 h，终凝小于6 h的水泥，这样可以保证稳碎石混合料有足够的时间运输，摊铺和碾压。水泥入灌以前需要出炉7 d以上， 3 d的抗压强度最好大于18 M Pa。水泥标号宜采用32. 5级，水泥的品牌上应该选择质量优秀，口碑好、质量稳定的大厂家和大品牌。同时对于水泥的质量减压

也不能忽视，要检验是否有合格证书，并对水泥的细度、安定性、初终凝时间进行测试，确保水泥质量达标。 3 水稳碎石级配的设计 3.1 水稳碎石级配设计的重要性

水泥稳定级配碎石的强度及整体稳定性由两部分组成：①级配碎石的良好嵌挤形成的嵌锁力，它是几层、底基层的骨架；②水泥固结形成的粘结力，起保证基层、底基层结构整体稳定性的作用。如果碎石的级配不好，基层、底基层的嵌锁强度低，承受荷载的能力就差；如果水泥用量不够，基层、底基层结构的整体性降低，必然会使基层、底基层的初始强度低，抗疲劳破坏的能力就下降。这必然会大大缩短沥青路面的使用寿命，严重的第二年就会出现路面开裂，变形破坏，极大地降低高速公路的使用寿命。因此高速公路的水泥稳定级配碎石基层、底基层施工非常重视碎（砾）石的级配和水泥的实际剂量，必须达到规范及设计文件的要求。

3.2 水稳碎石级配设计的影响因素

水泥用量是影响水泥稳定碎石基层最主要的因素，其它影响因素还有级配、离析、拌合质量、含水量、压实度、养生条件等。各因素的影响程度依次为：水泥剂量＞级配＞养生条件＞压实度＞含水量。尽管如此，含水量的控制却不能轻视。含水量偏少则混合料松散难以压实，含水量偏大压路机重复碾压容易出现局部或大面积湿软弹簧。因此，在水泥稳定级配碎石的拌合施工中应重视对含水量的控制，一定要根据当天的气候条件对用水量作适当调整。 3.3 工程实例

湖南某高速公路工程项目，路基宽度 24.5～26m，采用水泥稳定碎石基层。

其中 P6 合同标段路面结构共由 5 层即沥青砼路面厚 17cm；下封层 0.6cm 乳化沥青稀浆；基层采用 5%水泥稳定碎石 34cm；底基层采用 4% 水泥稳定碎石， 厚 20cm；及路基底层组成，全线沥青砼路面上面层和中间面层均采用改性沥青。

该高速公路基层结构所用主要施工材料有：水泥、碎石、水等，为保证质量， 应对材料的技术特性严格进行控制和要求，并按规范进行混合料配合比试验，以确保高速公路水稳基层工程质量。

3.3.1 水稳碎石基层混合料配合比设计试验过程分析

对于水泥含量的控制是保证水泥稳定碎石基层整体质量的关键，水泥稳定碎石中强度指标在很大程度上取决于水泥的含量，随着水泥剂量的增加，水泥稳定碎石的物理力学性质也将显著改善。但过多的水泥用量，虽然可以获得强度的增加，同时也会产生较大的收缩和较多的裂缝，在经济上是不合理的。因此，在进行水泥稳定碎石基层材料设计时，常常需要综合考虑各种因素，并采用室内试验确定最佳水泥含量，以确保水泥稳定碎石基层整体质量。 （1）混合料组成设计

水稳级配碎石基层采用石灰岩，材料规格20～30mm，10～20mm，5～10mm 和0～5mm。按照《公路工程集料试验规程》中的方法，经测定，石料的压碎值为21.5%，针片状含量为11.3%，小于0.6mm的颗粒液限18%，塑性指数1.8，均满足《公路路面基层施工技术规范》的要求（见表1）。水泥采用普P.O42.5水泥，经检验各项指标均满足规范要求（见表2）。

表 1 集料密度试验结果

指标 粒径/mm 表观密度 /g·cm -3 2.713 2.705 2.680 2.649 20～30 10～20 5～10 0～5 毛体积密度 /g·cm -3 2.689 2.689 2.594 — 表干密度 /g·cm -3 2.689 2.689 2.622 — 压碎值 / % 22.1