水泥稳定碎石在市政工程中的应用

唐亚光　蒋训忠

摘要：城市道路半刚性基层采用水泥稳定碎石的技术研究

关键词：水泥 碎石 粉煤灰 道路基层 技术性能 经济效益 社会效益

0 引言

近年来，随着国民经济的飞速发展，交通运输量日益增多，车辆承载力也随之加大，相应地对道路标准的要求也日渐提高。为适应城市经济的发展，各地对道路结构层标准也做了改善，市政道路基层中引入水泥稳定碎石（以下简称水稳），经行车验证效果良好。

1 水泥稳定碎石作用原理

水泥稳定碎石是以级配碎石作骨料，采用一定数量的胶凝材料和足够的灰浆体积填充骨料的空隙，按嵌挤原理摊铺压实。其压实度接近于密实度，强度主要靠碎石间的嵌挤锁结原理，同时有足够的灰浆体积来填充骨料的空隙。它的初期强度高，并且强度随龄期而增加很快结成板体，因而具有较高的强度，抗渗度和抗冻性较好。水稳水泥用量一般为混合料3%-7%，7天的无侧限抗压强度可达1.5~4.0%MPa，较其他路基材料高。水稳成活后遇雨不泥泞，表面坚实，是高级路面的理想基层材料。

2 材料要求

水稳材料主要由粒料和灰浆体积组成。粒料为级配碎石，灰浆体积包括水和凝胶材料，凝胶材料由水泥和混合料组成。

2.1 水泥 普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥均可，但应选用终凝时间较长（宜在6H以上）的水泥。快硬水泥、早强水泥以及受潮变质的水泥不应使用。宜采用标号较低（为325）的水泥。水泥品质必须满足国家标准规定。

2.2 混合材料 混合材料分活性和非活性两大类。活性材料是指粉煤灰等物质，可与水泥中析出的氧化钙作用。非活性材料是指不具有活性或活性甚低的人工或天然的矿物材料，对这类材料的品质要求是材料的细度和不含有害的成分。

2.3 集料 应用人工级配碎石，城市主干道用做底基层时集料的最大粒径不应超过40mm，颗粒组成范围应符合规范要求。石料的磨耗值不超过35%，石料的压碎值不超过30%

2.4 水 通常适合于饮用的水，均可拌制和养护水稳。如对水质有疑问，要确定水中是否有对水泥强度发展有重大影响的物质时，需要进行试验。

3 水稳混合料组成设计

采用水泥、粉煤灰、稳定碎石、砂、石屑等筑路材料作为水泥稳定碎石基层。

实验室通过经过一定数量的原材料试验，进行配合比设计、击实实验，确定最大干密度和最佳含水量。然后以此配比制成试件，试件在规定稳定条件下保湿养护6天，浸水1天后，进行无侧限抗压强度实验。水泥4%、粉煤灰10%、级配碎石86%的重型击实试验结果：最优含水量=7.7%，最大干质量密度=2.16g/cm3，7天平均抗压强度=3.8MPA。

4 水稳施工方法注意的问题

①首先对底基层进行检验，复核控制桩高程。②水稳摊铺前底基层清扫干净，幷适量保持湿润。③搅拌厂办设备使用前应先调试所有厂拌设备、各计量系统，使所拌混合物含水量、骨料级配、水泥含量均符合配比要求，使机器运转正常，拌和机出料量与所用摊铺生产能力一致起来。④摊铺、碾压时，摊铺系数1.3~1.5之间，施工中必须贯彻“宁高勿低、宁刮勿补”的原则，全部施工工程力争在水泥终凝时间前做完。碾压完毕立即做密实度试验，若试验结果达不到标准重新进行碾压。⑤一般情况下水稳作业完成24小时后才可以砌沿石。其与砌沿石的时间间隔也不易太久，否则混合料形成板体后，板体坚硬，增加施工难度，敲凿板体也极易破坏板体整体性。⑥养生时间不少于7天，这期间禁止车辆通行，每日洒水车洒水养护2~4遍，保持湿润。

5 施工控制

5.1 材料控制 水泥稳定碎石基层材料主要由粗集料、细集料、水泥等拌和而成，防止不合格材料进场是质量控制的关键。

5.2 严格控制水泥剂量 在施工过程中，要严格控制好水泥稳定碎石的水泥剂量。水泥剂量太小，水泥稳定碎石强度则不能满足承载力要求；水泥剂量太大时即浪费材料，又会使基层产生裂缝，对面层构成局部破坏。所以在施工过程中，要把水泥用量控制在经济、合理的目标上。

5.3 含水量控制

5.3.1 含水量对压实度的影响。混合料的含水量对水泥稳定碎石基层的质量影响主要包括强度、压实度等。击实试验表明，含水量对压实度有较大影响。当含水量不同时，相同的混合料在相同的压实功作用下，会产生不同的压实度。由此可见，施工时控制好含水量是保证压实度达到设计标准的关键之一。

5.3.2 含水量对强度的影响。含水量较小，混合料不但难以碾压成型，而且因水泥的物理、化学反应不全面而造成结构层强度难以形成，造成板体松散。

5.4 摊铺 使用摊铺机进行摊铺的关键是保持作业连续不间断，由此施工过程中必须作好充分的准备，拌和方面采用稳定土拌和站进行拌和，运输方面采用自卸车运输，要求一旦摊铺就连续不断的进行。

5.5 压实 混合料的压实是一个关键工序，也是保证施工质量的重要手段之一。当含水量大于或略大于最佳含水量时，就可以开始碾压。组织压实操作时应注意下列各点：①采用的压实机具应先轻后重；②碾压速度应先慢后快，一般速度控制在1.5~2.4km/h；③组织压实机具合理的工作路线，直线段一般应先两侧后中间，以便保持路拱；在弯道部分，由低的一侧开始逐渐向高的一侧碾压。相邻两次的轮迹应重叠轮宽的三分之一，保证均匀压实而不漏压，对于压不到的边角，应辅以人工或小型机具进行夯实处理。④应经常检查混合料的含水量和密实度，幷视需要采取相应的调整措施，以达到符合规定压实度的要求。

5.6 养生 水泥稳定碎石的养生是十分重要的一个环节，养生期间的湿度及龄期对水泥稳定碎石的强度影响相当大，在混合料形成初期应进行保湿养生，以保证水泥进行水化反应所需水分。养生期间还应采取封锁交通的处理措施，除洒水车外其他车辆禁止通行，特别严禁重型车辆通行。

6 水稳几个问题的探讨

6.1 加强施工管理，加大机械化施工程度 由于水稳施工要求时间紧迫，同时要求一次达到质量标准，否则形成板体不易修整。所以必须加强施工管理，加大机械化施工程度，形成大规模、标准化作业方式，才易满足水稳的施工要求。

6.2 掺加粉煤灰的水稳易于施工后期强度高 从已采用的两种配合比（一种含粉煤灰、一种不含）集料的使用情况看，掺加粉煤灰的效果好。这是因为只加砂的混合料需水量较大，干缩也大，在夏天高温干旱条件下施工极易出现裂缝，另外在振动式压路机碾压过程中极易翻浆，不利压路机作业。而粉煤灰混合料对改善其和易性，降低水化热温升均有显著效果。掺加粉煤灰，可提高水温的后期强度，粉煤灰的活性及球形颗粒表面光滑，在水稳中可以减少骨料之间的摩阻力，相应减少拌和物用水量，可改善水稳的和易性。粉煤灰使水稳产生强度的同时也发生一部分热量，但为数甚微，从而起到减少温度裂缝的作用。另外，在水稳中掺加一定数量的粉煤灰也可抑制碱骨料反应。掺加粉煤灰做路基，即处理了电厂排泄的废弃物，节约了土地资源，减少了对环境的污染，又降低了工程造价，不失为一种利国利民的良策。

6.3 水泥用量用水量的控制 在拌和水稳时水泥用量一定要控制准确，用量太少减少胶凝作用，用量太大加大水化热反应温度，极易形成裂缝，另外在振动式压路机振动时，极易形成一层水泥浆覆盖在水稳表面，阻止水稳水化热的挥发，不利于压路机作业。

参考文献：

[1]公路路面基层施工技术规范.人民交通出版社.2003.

[2]市政工程施工手册.人民交通出版社.2001.