贵州水稳料施工与出售工之水泥稳定级配碎石强度形成机理

嵌挤摩阻作用

水泥稳定级配碎石中碎石应按照级配规律，以细料逐级填充骨料空隙。在外力(碾压)作用下，级配碎石通过颗粒之间的嵌挤和摩阻作用紧密地嵌固在一起，从而使结构具有一定的强度和稳定性。这种作用力下形成的水泥稳定级配碎石强度和抗干缩性能好，但抗冲刷能力差，在车辆荷载作用下，动态水对细料进行冲刷容易造成细料的流失。

水泥硬化作用

水泥颗粒经水化反应生成水化硅酸钙等一系列水化物，然后部分水化物继续硬化，形成水泥石骨架，部分水化物则与级配碎石中的其它矿物质发生硬凝反应和碳酸化反应，增大水泥稳定碎石的强度。这种作用下形成的水泥稳定级配碎石强度大，抗冲刷能力强，但干缩性大，易产生反射裂缝。

水泥稳定级配碎石设计

在水泥稳定级配碎石设计过程中，要综合考虑上述两种作用。基于这个理念，在基层配合比设计过程中，选取3种不同的级配曲线(按粗细分别依次为级配A=47∶25∶28，级配B=37∶28∶35，级配C=29∶26∶45)分别按水泥剂量4%、5%、6%进行相关试验。

不同级配、不同水泥剂量对强度的影响

无侧限抗压强度是半刚性基层施工过程控制的一个关键指标，是进行配合比设计的首要考虑因素。将级配A、级配B、级配C分别按水泥剂量4%、5%、6%依照JTGE51—2009《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》规定的试验方法制作试验、养生并进行无侧限抗压强度试验。

同一级配条件下，无侧限抗压强度随着水泥剂量的增加而增加，强度与水泥剂量基本上成线性关系。同一水泥剂量条件下，不同级配对强度也产生影响，特别是当水泥剂量较低时，对强度产生的影响较大。同一水泥剂量条件下，强度从大到小的级配依次为级配B、级配A、级配C，其中级配B和级配C强度相差不大。因此，在进行配合比设计过程中，应优先选择粗级配(级配A)和靠近中值的级配(级配B)作为水稳的生产级配，以满足半刚性基层对强度的要求。

不同级配、不同水泥剂量对干缩、温缩的影响

基层反射裂缝是半刚性基层的主要病害，其主要原因是干缩和温缩。干缩是指由于混合料发生水化作用而引起的体积变化，温缩是指由于温度变化引起的混合料中固相、液相(水)和气相的相互作用而产生的体积变化。将级配A、级配B、级配C分别按水泥剂量4%、5%、6%依照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程(JTGE51－2009)》规定的试验方法进行试验，温缩试验温度范围设定为10～60℃。

不同级配、不同水泥剂量对干缩系数和温缩系数产生的影响呈现相似的规律性。同一级配条件下，干缩系数和温缩系数随着水泥剂量的增加而增加。同一水泥剂量条件下，细料越多，干缩系数和温缩系数越大。在图3中，级配C的温缩系数整体较高，这说明温缩引起收缩程度与原材料中碎石的温度收缩系数较小，粉粒以下颗粒温度收缩性较大。干缩引起收缩的程度与水泥、碎石粒料的含量，混合料中小于0.075mm的细颗粒的含量和塑性指数等相关。因此，在进行配合比设计过程中，应优先选择粗级配(级配A)和靠近中值的级配(级配B)作为水稳的生产级配，以增加基层的抗裂性和抗冲刷性能。

贵州水稳料施工与出售小结

水泥剂量提高会增加反射裂缝产生的概率，因此，在水泥剂量能满足强度的前提下，主要考虑通过矿料级配优化设计来提高强度，而不是一味的提高水泥剂量。在水泥稳定级配碎石设计过程中，应采取靠近中值的级配和偏下限的级配，并优先考虑到强度的要求，选取级配B

作为基层水泥稳定级配碎石材料的级配。

施工中提高基层强度、控制反射裂缝的措施

原材料选择与配合比设计

原材料的质量是基层质量的重要保证，只有从源头上对原材料质量加以控制，才能有效地减少或避免基层裂缝的产生。原材质量要严格符合《公路路面基层施工技术规范(JTJ034－2000)》要求。水泥采用普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥，应选用初凝时间3h以上和终凝时间较长(宜在6h以上)的水泥，水泥的细度、安定性等指标也应满足规范要求。碎石针片状颗粒含量小于15%，并且强度、压碎值、磨光值、磨耗值、冲击值等各项技术指标均符合规范要求。特别强调对细料质量的控制，严格控制细集料0.075mm通过率和含泥量。

配合比设计与水泥剂量

根据室内试验数据中不同级配、不同水泥剂量与强度、干缩性、温缩性的关系，水泥稳定级配碎石的级配应选用骨架密实结构，级配曲线应靠近级配范围中值。由于混合料中小于0.075mm的细颗粒的含量对强度、干缩性和温缩性都能产生较大的影响，在配合比设计过程中，应限制细集料、粉料用量，并严格限制0.075mm通过率，使其通过率尽量靠近下限。

增加水泥剂量虽然能提高基层强度，但同时也会增加产生反射裂缝的风险。因此，在满足强度的基础上，应限制水泥用量。在规定的水泥剂量范围内，强度如达不到设计要求，应采取调整级配以及更换料源等措施，不得单纯采用提高水泥剂量的方式。采用上述设计理念的水泥稳定级配碎石经过实际施工论证，早期强度都较高，而且基本上避免了较大的横向裂缝。

含水量控制

含水量是影响现场施工控制的重要因素。含水量过大，碾压过程中会出现明显痕迹，易出现“弹簧”现象，摊铺后几天内就会出现明显的干缩裂缝，有关资料表明，每增加1%的含水量是每增加1%水泥剂量出现裂缝的2～3倍。反之，当含水量过小时，混合料难以压实，压实度难以达到要求，这种情况下，水泥稳定级配碎石混合料板结性差、混合料松散，无侧限抗压强度达不到要求，会对后期路面承载力造成严重的影响。因此，必须严格控制混合料含水量，保证在最佳含水量进行碾压。经实际施工论证，在夏季日照充足时施工的情况下，水泥稳定级配碎石混合料出厂含水量应比最佳含水量大2.5%左右，阴天施工的情况下应比最佳含水量大1%～2%之间，这样才能保证良好的压实效果。

施工工艺的控制

水泥稳定级配碎石基层施工工艺的要点是合理安排各个工序之间的衔接，使混合料能够在较短的时间内碾压成型。经试验验证，水泥稳定级配碎石混合料拌合好后延迟2h制作的试件7d无侧限抗压强度要比无延迟的小0.5～0.7MPa。因此，基层混合料必须要求2h之内碾压完成，否则很难满足强度要求。

贵州水稳料出售与施工之养生及交通管制

水泥稳定级配碎石的养生是保证基层强度的关键，有资料表明在同期内通过养生的水泥稳定碎石是不养生水泥稳定级配碎石强度的1.5～2倍，而且养生的水泥稳定级配碎石出现干缩裂缝比不养生的要少得多。每一段碾压完成以后应立即进行质量检查，并开始养生。采用洒水车养生时，在碾压完成的基层顶面应覆盖透水无纺土工布保湿养生，并在土工布上覆盖塑料薄膜确保在7d内保持基层处于湿润状态。洒水车的喷头采用喷雾式，不得用高压式喷管，以免破坏基层结构。每天洒水次数应视气候而定，水分蒸发快时宜增加洒水次数，整个养生期间应始终保持水泥稳定碎石层表面湿润。在养生期间应采取硬隔离措施封闭交通，严禁一切车辆通行。养生结束后，路面基层上禁止一切超载车辆通行，同时应采取措施避免车

辆集中快速行使，以保护基层骨料不受破坏。

结语

(1)配合比设计环节中，基层混合料级配曲线宜接近中值，并限制细集料、粉料用量。在满足强度的基础上，应限制水泥用量。这样能减少基层反射裂缝，同时强度得到保证。

(2)必须严格控制混合料含水量，保证在最佳含水量的条件下进行碾压。在蒸发量大的时节，出厂含水量宜控制在大于最佳含水量2%左右。

(3)贵州水稳料施工与出售提醒你：合理安排各个工序，保证混合料出厂2h内碾压成型。碾压成型后，应立即进行养生，并进行交通管制。