水泥稳定粒料基层材料组成设计及施工质量控制

水泥稳定粒料基层材料组成设计及施工质量控制

[摘要]从工程实践出发，对水泥稳定粒料基层材料组成设计进行分析，介绍材料组成设计程序，并根据组成设计成果进行施工质量控制。 [关键词]水泥稳定粒料基层 材料组成设计 施工质量控制 1、前言

许多研究表明，水泥稳定粒料基层具有良好的技术性和经济性。在我国目前实行的工程招标制度中，对于一项标价定死的工程，材料组成设计直接影响到施工企业的经济效益。那么，如何进行材料组成设计，以满足施工质量要求，降低生产成本呢？本文从工程实践出发，探讨水泥稳定粒料材料组成设计，并提出一些施工质量控制方法。 2、水泥稳定粒料材料组成设计的基础——调查料源

水泥稳定粒料材料组成设计是否合理、经济，首先取决于料源。配合比做的再好，料源不充足，也是没有用的。料源调查时，要调查储量、产量、运距、运至工地单价，并选取有代表性的材料样品进行试验。在取样时，应该派有经验的试验人员取样。实际工作中，常常有送来的样品不具备代表性，到大规模进料时，才发现所进材料和配合比设计用料不符合，需重做配比，从而直接影响到工程进度。 3、原材料检验

在样品取好后，首先应根据投标技术文件及规范要求进行原材料检验。 3．1水泥

水泥标号宜选用P.O 32.5#或P.O 42.5#水泥，标号过低需较大剂量（>6%）稳定，一般厂家也不生产。标号过高，水泥剂量较小，拌和料难免产生不均匀现象，会导致局部松散。

水泥品种宜选用普通水泥、硅酸盐水泥、矿渣水泥，但应选用终凝时间长（宜在六小时以上）的水泥，以保证从拌和至碾压结束时水泥没

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有终凝。快硬水泥、早强水泥不得使用，这类水泥凝结速度快，来不及施工便已凝结。受潮变质水泥不得使用。过期水泥根据其出厂时间的长短参考下表进行组成设计：

表1

贮存时间 强度降低率（%） 3个月 10~20 6个月 15~30 12个月 25~40 18个月 约50 失效部分按填充料考虑，可以提高干密度，但应通过试验段观察是否会产生收缩裂缝。有效剂量按下式计算： 有效剂量（%）=干土重+干土重×掺入水泥剂量×强度降低率 3．2集料

3．2．1粗集料的压碎值

粗集料的压碎值是反映石料强度的一个很重要的指标。规范要求高速公路、一级公路基层石料压碎值不大于30%，主要考虑就地取材的原则。但是在选材有较大余地时，应该选取压碎值尽可能小的粗集料。压碎值过大，虽然能符合规范要求，但是水泥剂量会相应提高。用较高的水泥剂量稳定低强度的石料是不经济的。并且，强度低的石料在碾压成型时，会产生二次破碎，破碎的界面上没有水泥浆包裹，大大降低基层的承载能力。 3．2．2粗集料的品种

粗集料一般有机制碎石和天然砂石两种。碎石的表面粗糙，颗粒有棱角，和水泥的粘结能力好，石料之间的内摩阻力大，碾压密实后，能够形成较高的强度和较好的水稳性。砾石表面光滑，和水泥的粘结能力差，需要较高的水泥剂量稳定。如果在砾石中掺部分机制碎石或碎卵石，能够提高基层的强度和水稳性，同时又能减少碎石用量，降低成本，具有良好的技术经济性。 3．2．3集料级配

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干土重×掺入水泥剂量×（1-强度降低率）

按照规范规定，基层集料的级配必须是连续级配，但是，只要强度和施工工艺能够满足要求，水泥稳定粒料的级配可以是间断级配的。间断级配的优点是密实高强，缺点是容易离析，所以一般情况下应采用摊铺机施工，尽量不采用平地机施工，并应随时粗、细集料窝、带。无论是连续级配，间断级配，要想获得较大的干密度，首先要保证要有足够的细集料填充粗集料的空隙；其次要保证细集料有较好的级配。细集料的级配不好，坚决不能采用。细集料中<0.075mm的微颗粒含有一定量时，能够显著提高干密度。因为<0.075mm的微颗粒能够填充其中的微空隙，在一定程度上能够获得比水泥砼更高的干密度。振动成型的砼当中有部分气泡，形成细小的蜂窝；而碾压成型的基层当中则没有这种蜂窝，因此有更高的干密度。例如轧石机破碎石料时产生的石屑就具有良好的效果。同时石屑表面粗糙，遇水后更容易和石料互相吸附，在一定的含水量时，能够显著改善粗细集料的离析现象。

细集料的颗粒较均匀后颗粒偏粗时，可以添加部分粉煤灰，加入比例为细集料的20~40%，水泥：粉煤灰的比例为1：2~1：3，粉煤灰过多，强度反而降低。

3．2．4细集料的塑性指数

细集料中含有塑性的颗粒时，基层的收缩性大，同时需要较高的水泥剂量稳定才能获得足够的强度和水稳性。塑性指数过大时，遇水后易湿软，水稳性差。可以添加部分石灰，进行综合稳定或添加部分没有塑性指数的细集料，如石屑、砂等。 3．2．5集料的最大粒径

集料的最大粒径越大，拌和机、平地机和摊铺机等施工机械愈容易破坏，混合料愈容易产生粗细集料离析现象，铺筑层的平整度也愈难达到高的要求。但是在实际工作中，一味的要求限制最大粒径，是不经济的，甚至有时根本没有足够的合格材料满足施工进度要求。对于大粒径石料，如果进行二次回轧，会将石料的成本增加近乎一倍，这无论是建

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设单位还是施工单位都无法承受的。从技术角度考虑，采用部分大粒径集料，能够提高干密度和强度，而且，严格控制现场施工质量，也是能够获得理想效果的。因此，实际工作中 ，允许将集料的最大粒径限制放宽至40mm，但应保证掺入的数量不宜过多，并应采用连续级配。 3．3水

在工地试验条件简陋时，可以用PH试纸测定水的PH值即可，只有对水质有怀疑时，才检测其它指标。 4、材料组成设计 4．1拟定设计方案

根据料源供应情况和原材料检验结果，按照规范要求，选取合适的材料，拟定三种以上方案进行组织设计。方案越多，挑选的余地越大，并且可以根据设计成果进行技术经济比较，以便选取最优方案进行施工。

4．2材料组成设计步骤

4．2．1掺配集料如果一种集料不能满足要求，必须用两种至四种集料掺配时，可以按照图解法进行集料的比例计算，但是集料种类不宜过多，过多会由于某种集料供应不及时而影响施工进度。集料的颗粒组成范围可以按照规范采用，在不得已的情况下，可以采用断级配，但必须保证有足够的细集料填充粗集料的空隙，粗集料的比例为粗集料：细集料=（1-n）：n。其中n为粗集料的空隙率。

4．2．2选用合适的水泥剂量，进行重型击实试验。

根据规范的推荐值和其它的参考资料选用合适的水泥剂量进行重型击实试验，集料的级配愈好、塑性指数愈小，石料的强度愈好，可以选用较小的水泥剂量，相反应选取较大的水泥剂量。在没有经验时，可适当将间距拉大，进行试验。制备试件时，其它剂量混合料的最佳含水量和最大干密度用内插法确定。

击实试验前应检查击实仪是否符合规定，如不符合标准，应根据实

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测尺寸对击实方法进行校核。计算公式如下：

锤重（）×落距×锤击层数/容积×9.8=平均单位实功 实测锤重、落距、容积，确定锤击层数，计算出每层的次数。 4．2．3根据击实试验结果制备试件，并在规定条件下养生6天，饱水1天后进行无侧限抗压强度试验。

试验时，当试件压至破型时观察试件是否有一面已经被压坏，而另一面仅出现横纹的现象。这种情况是偏心受压所致。试件出现横纹系被拉裂，而不是压坏。这时应对仪器进行校正，已破型的结果无效。 4．2．4在材料组成设计后，还应进行延迟时间的试验，以对施工提供可靠的控制参数。延迟时间是指从加水拌和至碾压结束的时间。试验内容为干密度和强度试验，试验时，延迟时间分别为0、1h、2h、3h、4h至少应做2h、4h。将水泥假如闷好的料放置相应时间，分别进行各项试验。根据击实试验结果计算干密度降低率。以标准最大干密度×98%的干密度、标准强度×80%的强度结果对应的延迟时间作为施工控制参数，并拟定相应的施工方案。如果平地机施工不能缩短延迟时间，应采用摊铺机施工或减少工作段长度、缩短施工时间等措施，以保证延迟时间不超过要求。

4．3配合比经济分析

根据材料组成设计成果，分析单价，并结合料源及施工工艺要求和技术要求，计算成本单价，选取比较经济且能满足技术要求的配合比组织施工。 5、施工质量控制

无机结合料试验规程规定以EDTA滴定法控制水泥剂量。这样做往往不具备代表性，施工时间可按总量控制。对于路拌法计算出每仓间距，按距离堆放，进行控制；对于厂拌法，根据每车质量控制：

水泥剂量=整车重量/含水量-水泥用量×100%

水

泥

用

量

实测含水量，根据水泥用量计算水泥剂量，在稳定以后，便可根据

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