浅谈水泥稳定碎石的试验检测

摘要：试验检测作为对工程质量过程控制重要手段，采用科学合理、切合实际的方法和手段尤为重要。本文通过平临高速公路NO.2 合同段水泥稳定碎石基层施工实践，简要阐述了水泥稳定碎石基层配合比设计、延迟时间、工序检验等试验检测要点，并提出自己的经验和看法。

关键词：水泥稳定碎石路面基层；试验检测；配合比设计；延迟时间；工序检验

中图分类号： U416.214 文献标识码： A 文章编号：

某高速公路NO.2合同段为重点公路的一段, 位于近代河流带状冲积平原上，地形平坦开阔，全长6.3km，路面稳定层548905m2，分别采用水泥粉煤灰稳定砂砾底基层、水泥粉煤灰稳定碎石下基层和水泥稳定碎石上基层。其中水泥稳定碎石上基层设计层厚为17cm，工程数量为181479m2。水泥稳定碎石基层为半刚性基层，水泥稳定碎石的初期强度高，并且强度随龄期增长。随着我国公路事业的发展和公路技术等级的不断提高，水泥稳定碎石以其强度刚度高、板体性好、耐久性好、干温缩较小、易于施工、远期成本低等优点，已成为高等级公路基层的常用材料并得到广泛应用。要实现水泥稳定碎石基层的优点，必须通过试验检测手段，从配合比设计和工序质量监控入手，有效控制水泥稳定碎石基层施工质量。

1、配合比设计

近年来的实践表明，水泥稳定碎石作为路面基层应综合考虑其强度、回弹模量、收缩和抗冲刷能力等指标选择集料级配、水泥剂量和含水量等。在施工过程中，要想发挥水泥稳定碎石的优良性能，首先应通过其配合比组成设计予以保证。

原材料组成选定及进场控制

水泥稳定碎石原材料主要为水泥、碎石和矿粉。为把好原材料质量关，应加强对原材料的料源进行选择，在使用过程中按规定抽样检验，不合格的材料不得用于工程中。

1.1.1水泥应选用。初凝时间180min 以上和终凝时间较长（宜360min 以上）的普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和火山灰硅酸盐水泥，采用水泥时，刚出炉的水泥要存放7天以后使用，以保证其安定性合格，夏季高温作业时水泥入罐温度不能高于50℃。经对当地生产的星峰牌普通硅酸盐P.O32.5 水泥做了细度、凝结时间、安定性、抗折强度、抗压强度等水泥常规试验，各项指标均符合规范要求，结果如表—1所示。在施工生产中，散装水泥按每一批次不大于500t进行抽样检验，袋装水泥按每一批次不大于200t进行抽样常规检验。常规检验需做细度、凝结时间、安定性、抗折强度、抗压强度等水泥常规试验。

表1

1.1.2 在水泥稳定碎石做基层时，对所用的碎石应预先筛分成3~4个不同的粒级，使颗粒组成符合表1-2所列级配范围，单个颗粒的最大粒径不应超过31.5mm，压碎值指标不大于30%。细集料颗粒的塑性越大，基层干缩应变越大，所以要对通过0.6mm筛孔的颗粒进行液限和塑性指数试验，小于0.6mm颗粒液限小于28%，塑性指数小于9。通过颗粒级配分析试验，碎石压碎值指标试验，小于0.6mm颗粒液限及塑性指数试验，选用郏县黄道碎石，结果均符合规范要求。该碎石级配由9.5～26.5mm：4.75～9.5mm：0～4.75mm（石屑）三种不同的粒级组成，其比例为9.5～26.5mm：4.75～9.5mm：0～4.75mm（石屑）=40：20：40，这样级配结果更趋于规定级配范围中值，如表—2所示。控制混合料中细集料的含量：有关资料表明0.6mm及其以下档细集料对水泥稳定基层的干、温缩的负面影响很大，所以在进行混合料配合比设计时应严格控制集料0.6mm和0.075mm档的通过率，使之尽量靠低线。

表2

碎石在进场时，应按每2000m3进行级配检验，每10000m3进行碎石压碎值指标试验和小于0.6mm颗粒液限及塑性指数试验，在符合要求后方可使用。

混合料组成设计

通过对水泥和碎石检验合格，碎石级配符合设计要求后，分别按水泥4.0%、4.5%、5.0%、5.5%和6.0%等的剂量确定混合料比例，分别按3%、4%、5%、6%和7%的含水量来进行标准击实试验，来得到每种水泥剂量的混合料的最佳含水量和最大干密度，见表—3。

表3

以基层压实度98%计算不同水泥剂量的试件应有的干密度按最佳含水量和计算得的干密度用静压法成型试件，每组试件13个，共五组，在20±2℃下保湿养护6天，泡水24h后，测其无侧限抗压强度，计算试验结果的强度平均值R，标准差S，偏差系数Cv，保证率为95%的强度值，按要求基层设计强度标准值为Rd为3.5Mpa，则试验结果的平均抗压强度R应符合下公式要求: R≥Rd/(1-ZaCv)

其中：R--强度平均值（Mpa），Za--当保证率为95%、取1.645，Cv--偏差系数（以小数计），Rd--设计抗压强度（Mpa）。

根据以上结果，考虑到设计强度是3.5MPa，施工控制为3~4MPa，在满足设计强度的同时尽量限制水泥的用量，以减少基层的干、温缩的等非荷载裂缝，合理选用既符合要求又经济的配合比。故选取5.0：100为施工用配合比，报监理复核结果一致批复使用。在施工时把理论配合比换算成施工配合比，采用集中厂拌法施工时，实际采用的水泥剂量应比室内试验确定的剂量多0.5%。

2、延迟时间试验

2.1 延迟时间试验的必要性

所谓延迟时间就是混合料在最长时间内成型达到设计强度要求的时间。这需要对混合料拌制均匀，通过在不同时间内试件成型测定混合料无侧限抗压强度，画出时间与强度关系曲线，从曲线上找出设计强度所对应的时间，该时间即为延迟时间。

在基层施工中，时间因素对整个施工过程尤为重要，从混合料开始拌和到碾压结束的时间差一定要控制好。施工中要严密组织、科学控制拌合—运输—摊铺—碾压等各道工序，使其持续时间在允许延迟时间之内，确保施工一次成功，可以说“时间控制”是水泥稳定基层施工的生命线。而允许延迟时间是由水泥的初凝时间所决定的。

延迟时间对混合料密实度和抗压强度有很大的影响，应做水泥稳定碎石的延迟时间对其影响的试验，以确定合适的延迟时间。但在实际施工过程中，施工单位和监理单位都没有重视该项试验，将之忽视。认为正常情况下混合料肯定能在初凝时间内运至工地或碾压完成时间不超过2h，实际上如果运输车中途出现故障或摊铺机在施工过程中出现故障，运输车内的混合料时间超过以上二种规定时间，而又没有延迟时间试验能证明在超过以上二种时间而又能在延迟时间内完成碾压的情况下混合料强度能达到设计要求，所以只能作废料处理，这对于施工单位来讲是极不情愿的。

2.2 延迟时间试验方法

根据设计要求7d无侧限抗强度≥3.5Mpa,初凝时间为315min，终凝时间为370min，试验室试配强度为4.4Mpa，对标准配合比为水泥：碎石=5：100做水泥延迟时间试验，从混合料拌合开始，共做了0h、3h、4h、5h，6h等的标准击实试验和无侧限强度试验，无侧限强度试件分别按标准配合比室内拌制好的混合料延迟按照规范要求成型13个，7天无侧限强度检测结果见表4。