龐小勇

（貴州省交通科學(xué)研究院股份有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550008）

0 引言

水泥穩(wěn)定碎石的骨料一般為級(jí)配碎石，摻入適量水泥等膠凝材料，將骨料之間的空隙完全填滿，然后按照嵌擠的原理進(jìn)行攤鋪與碾壓而成。水泥穩(wěn)定碎石的壓實(shí)度與密實(shí)度十分接近，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度主要由嵌擠鎖結(jié)原理形成，灰漿能將骨料之間的空隙完全填充。水泥穩(wěn)定碎石通常有很高的初期強(qiáng)度，而且結(jié)構(gòu)強(qiáng)度因齡期的不斷增加進(jìn)一步提高，最終形成板體，由于強(qiáng)度高、抗?jié)B性與抗凍性良好，在當(dāng)前的公路工程建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用。在水泥穩(wěn)定碎石基層現(xiàn)場(chǎng)施工中，需通過(guò)試驗(yàn)檢測(cè)明確基層施工質(zhì)量，為之后的基層施工改進(jìn)與調(diào)整提供可靠的參考依據(jù)。

1 原材料要求

1.1 水泥

水泥穩(wěn)定碎石基層所用水泥宜為普通硅酸鹽水泥，礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥也可采用，強(qiáng)度等級(jí)需達(dá)到32.5 或42.5，同時(shí)要求初凝時(shí)間不能少于3h，終凝時(shí)間保持在6～10h 范圍內(nèi)。施工前，需要對(duì)水泥的細(xì)度、標(biāo)準(zhǔn)稠度、凝結(jié)時(shí)間、體積安定性和強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)。細(xì)度是指水泥材料顆粒的粗細(xì)程度；標(biāo)準(zhǔn)稠度檢測(cè)的目的在于使凝結(jié)時(shí)間與體積安定性實(shí)測(cè)結(jié)果有良好的可比性；凝結(jié)時(shí)間是指從開始加水到變?yōu)樗酀{失去可塑性的時(shí)間；體積安定性是指水泥在凝結(jié)硬化時(shí)體積變化是否均勻；強(qiáng)度檢測(cè)的目的在于對(duì)水泥標(biāo)號(hào)進(jìn)行評(píng)定，確定抗折及抗壓強(qiáng)度是否滿足要求[1]。

1.2 水

飲用水可直接用于混合料拌和與養(yǎng)護(hù)。對(duì)于非飲用水，需要在使用前做好檢測(cè)：pH 值不小于4.5，氯離子含量不超過(guò)3500mg/L，硫酸根離子含量不超過(guò)2700mg/L，堿含量不超過(guò)1500mg/L，可溶物含量不超過(guò)10000mg/L，不溶物含量不超過(guò)5000mg/L，此外不能有漂浮的油脂和泡沫等雜質(zhì)。

1.3 粗集料

用作穩(wěn)定材料的粗集料宜采用各種硬質(zhì)巖或礫巖加工成的碎石。對(duì)于高等級(jí)公路，需將最大公稱粒徑控制在26.5mm 以內(nèi)，對(duì)于其他等級(jí)的公路，最大公稱粒徑需控制在31.5mm 以內(nèi)。粗集料技術(shù)要求見表1，規(guī)格要求見表2[2]。

表1 粗集料技術(shù)要求

表2 粗集料規(guī)格要求

1.4 細(xì)集料

水泥穩(wěn)定基層施工用細(xì)集料應(yīng)潔凈、無(wú)雜質(zhì)，且粒徑滿足級(jí)配要求。塑性指數(shù)不超過(guò)17，有機(jī)質(zhì)含量小于2%，硫酸鹽含量不超過(guò)0.25%。對(duì)于高速公路和一級(jí)公路，細(xì)集料小于0.075mm 的顆粒含量應(yīng)小于15%。細(xì)集料規(guī)格要求見表3。

表3 細(xì)集料規(guī)格要求

2 工程概況

賓川至鶴慶高速公路路線起點(diǎn)K0+000 位于賓川縣西，設(shè)賓川樞紐立交順接賓川至南澗高速公路，路線總體走向由東南向西北，止于鶴慶縣西邑鎮(zhèn)，設(shè)西邑樞紐互通與上關(guān)至鶴慶高速公路相接，該項(xiàng)目實(shí)際建設(shè)里程65.6km。該項(xiàng)目路面基層為32cm 厚水泥穩(wěn)定碎石。根據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范及實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)情況，將K0+890—K1+140 段的左幅作為試驗(yàn)路段，長(zhǎng)度為250m，對(duì)該段水泥穩(wěn)定碎石基層實(shí)施試驗(yàn)檢測(cè)。該基層厚度為32cm，為保證施工質(zhì)量，分兩層攤鋪完成，兩層攤鋪厚度相同，均為16cm。攤鋪完成后，按規(guī)范要求連續(xù)養(yǎng)護(hù)不少于7d，然后進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的試驗(yàn)檢測(cè)。項(xiàng)目采用的各材料物理性能為水泥標(biāo)號(hào)等級(jí)32.5 級(jí)，水泥劑量為4.0%～5.0%，集料壓碎不超過(guò)26%，7d 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到4～6MPa，壓實(shí)度不低于98%。

3 試驗(yàn)檢測(cè)

3.1 試驗(yàn)步驟

第一步，從現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)路段處準(zhǔn)確稱取1000g 樣品，按四分法進(jìn)行均勻取樣。在2 個(gè)搪瓷杯中分別放置300g 樣品，然后加入600mL 氯化銨溶液，用玻璃棒連續(xù)攪拌3min，攪拌頻率按照110～120 次/min 控制。攪拌完成后，使混合液靜置10min，再用膠頭滴管吸取上部澄清液，將其移至燒杯中，并蓋好玻璃板。

第二步，用移液管從燒杯中液面以下1～2cm 處吸取10mL 懸濁液，滴到三角瓶中，再用量筒稱取50mL 標(biāo)準(zhǔn)氫氧化鈉溶液添加至三角瓶中，之后加入適量鈣紅指示劑，均勻搖晃，使溶液變?yōu)槊导t色。用滴定管吸取100mL 左右EDTA 二鈉標(biāo)準(zhǔn)液，放到滴定臺(tái)上，打開閥門，使溶液滴入三角瓶。滴定時(shí)，持續(xù)搖晃三角瓶，確保溶液混合均勻。在液體顏色從玫紅色變?yōu)樗{(lán)色后，記錄溶液用量。

第三步，根據(jù)各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)曲線，并對(duì)照溶液實(shí)際消耗量。該次水泥劑量為4.5%，滿足配合比要求。

3.2 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度檢測(cè)

3.2.1 試件制備

按照規(guī)范的要求在現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)取樣，然后采用烘干法測(cè)定集料的實(shí)際含水量，并按四分法進(jìn)行分料，開始制備試件。混合料質(zhì)量采用公式計(jì)算確定，稱取適當(dāng)混合料放到方盤中。公式為：

式（1）中：m表示單個(gè)試件制備所需混合料質(zhì)量，g；ρ表示試件干密度；v表示試件體積；ω表示混合料的含水量；K表示基層壓實(shí)度，取標(biāo)準(zhǔn)值98%；50g表示試件制備過(guò)程中產(chǎn)生的質(zhì)量損失。

在試模下部放好下壓柱，外露2cm，然后在試模的內(nèi)表面均勻涂油，分成多次將盤中的混合料倒入試模，通常分為2～3 次完成。每次倒完混合料都要用工具將其初步插實(shí)，并保證每次倒入的數(shù)量均勻。均勻倒入混合料時(shí)，為了使試件的表面保持光滑，可在頂?shù)撞颗c內(nèi)邊緣處多用細(xì)料，并盡量使粗集料處于試件中部。

3.2.2 試件脫模

試件成型后，靜置3h 左右可以脫模。將試件放到脫模器上，開啟千斤頂使其向上提升，促使頂柱進(jìn)入試模，使頂柱與試件完全對(duì)準(zhǔn)，用千斤頂使試件退出試模。將試件取出后，應(yīng)測(cè)定其質(zhì)量與高度，結(jié)果需精確至0.1mm。

3.2.3 試件養(yǎng)生

試件稱重結(jié)束后，在其外表面覆蓋塑料薄膜，然后放到養(yǎng)生室中開始養(yǎng)生。此時(shí)養(yǎng)生室應(yīng)始終處在對(duì)養(yǎng)生有利的狀態(tài)，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)生為7d，最后一天浸水，養(yǎng)生溫度為18～22℃。養(yǎng)生結(jié)束后，揭去塑料薄膜，再次稱取試件的質(zhì)量，隨后將其放到水槽中浸水1d，此時(shí)水槽的水應(yīng)在試件頂上約2.5mm。

3.2.4 強(qiáng)度檢測(cè)

浸水一晝夜后，將試件取出，用抹布將多余水分擦干，測(cè)量一次質(zhì)量與高度，結(jié)果精確至0.1mm。在預(yù)先備好的壓力機(jī)上放好試件，開始抗壓試驗(yàn)。在抗壓試驗(yàn)過(guò)程中，以試件發(fā)生的形變?yōu)橐罁?jù)，嚴(yán)格控制試驗(yàn)速率，通常情況下保持速率為1mm/min。在試件出現(xiàn)破壞后，立即記錄此刻的壓力值。在被破壞的各試件當(dāng)中，選取有一定代表性的部分測(cè)定其含水量。完成以上測(cè)試后，采用公式，計(jì)算確定試件的抗壓強(qiáng)度：

式（2）中：Rc表示試件的抗壓強(qiáng)度，MPa；P表示試件被破壞時(shí)的壓力值；A表示試件受壓面的截面積。

3.3 壓實(shí)度檢測(cè)

壓實(shí)度檢測(cè)開始前應(yīng)先標(biāo)定灌砂筒椎體中砂的質(zhì)量，然后把基板放到壓實(shí)后的基層表面，按照基板上的預(yù)留孔位置在基層表面鑿孔，取出孔中的混合料稱重。將灌砂筒上的開關(guān)打開，使砂流進(jìn)試坑，在砂停止流動(dòng)后，關(guān)閉開關(guān)，稱量剩余砂的質(zhì)量。在標(biāo)準(zhǔn)公式中，代入以上實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算試坑中砂的質(zhì)量。在檢測(cè)壓實(shí)度的同時(shí)，還需測(cè)定混合料的含水量，并通過(guò)計(jì)算確定混合料的干濕密度。當(dāng)壓實(shí)度的實(shí)測(cè)結(jié)果與設(shè)計(jì)要求不符時(shí)，需要在混合料中的水泥達(dá)到初凝之前，用壓路機(jī)進(jìn)行補(bǔ)壓，在壓實(shí)的同時(shí)隨機(jī)測(cè)定壓實(shí)度。經(jīng)檢測(cè)確定壓實(shí)度與設(shè)計(jì)要求相符后，記錄壓實(shí)遍數(shù)，以此為后續(xù)施工提供指導(dǎo)，使基層碾壓一次成型，達(dá)到要求的壓實(shí)度。

4 過(guò)程注意事項(xiàng)

為保證水泥穩(wěn)定碎石基層的施工質(zhì)量，除了認(rèn)真做好上述試驗(yàn)檢測(cè)工作，結(jié)合賓鶴高速公路基層水泥穩(wěn)定試驗(yàn)路段的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，還要對(duì)如下要點(diǎn)引起高度重視：一是鋪筑前，做好底基層檢驗(yàn)，并對(duì)控制樁的高程進(jìn)行復(fù)核；基層混合料攤鋪開始前，需將底基層表面清掃干凈，使其整潔，同時(shí)灑適量的水將其潤(rùn)濕。二是水泥穩(wěn)定混合料攪拌必須集中拌制。使用拌和設(shè)備前，做好調(diào)試，確保拌和物的水泥用量、含水量及骨料級(jí)配達(dá)到要求，并使設(shè)備可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)，拌和設(shè)備的出料量和攤鋪生產(chǎn)能力相匹配。三是在混合料攤鋪與碾壓過(guò)程中，需將攤鋪系數(shù)控制在3～5 范圍內(nèi)。在現(xiàn)場(chǎng)施工中，應(yīng)嚴(yán)格遵循寧高勿低與寧刮勿補(bǔ)的基本原則，避免水泥穩(wěn)定碎石層出現(xiàn)松散現(xiàn)象。各路段施工都要在水泥達(dá)到初凝之前完成，將基層混合料碾壓完成后，盡快進(jìn)行密實(shí)度試驗(yàn)。如果試驗(yàn)結(jié)果未能達(dá)到要求，應(yīng)重新碾壓。四是基層混合料的養(yǎng)生時(shí)間應(yīng)達(dá)到7d 以上。在養(yǎng)生過(guò)程中，禁止車輛進(jìn)入，并每天利用灑水車進(jìn)行灑水，使基層表面始終保持在濕潤(rùn)狀態(tài)。五是在進(jìn)行無(wú)側(cè)限試件制作時(shí)，應(yīng)注意試件成型質(zhì)量的損耗，在實(shí)際操作中，每個(gè)試件可以根據(jù)情況增加一定的質(zhì)量。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上分析可知，在水泥穩(wěn)定碎石基層施工中，必須認(rèn)真做好試驗(yàn)檢測(cè)及工藝工法。以上對(duì)水泥穩(wěn)定碎石基層的試驗(yàn)檢測(cè)方式及需要注意的一些要點(diǎn)開展了系統(tǒng)研究，目的在于為實(shí)踐過(guò)程中的試驗(yàn)檢測(cè)提供參考。