城市道路水泥稳定碎石基层探讨

摘要：本文分析了水泥稳定碎石基层的作用原理、材料性质、施工方法，并由此提出在设计中应注意的问题。

关键词：水稳碎石基层；配合比设计；施工

Abstract: This paper analyzes the effect of cement stabilized macadam base principle, material properties, construction method, and put forward the matters needing attention in the design of.

Key words: water stabilized gravel base; mix design; construction

中图分类号：TQ172 文献标识码：A文章编码：

在本人从事城市道路设计工作的几年中，遇到的道路基层绝大部分采用的都是半刚性基层结构。半刚性基层材料常用的主要有三类：石灰稳定类、水泥稳定类和二灰（石灰粉煤灰）稳定类。这些半刚性材料作为沥青路面的基层或底基层表现出明显的优势，比如提高路面结构承载力，优良的水稳定性及抗冻性，同时由于对地方材料要求低的优点使得这些材料在广大范围内使用。在半刚性基层当中，又以水泥稳定碎石基层用得最多，因此本文主要针对城市道路水泥稳定碎石基层进行探讨。

近年来，在我国经济快速发展的大背景下，交通运输业也迅猛发展并表现出新的特点：大交通量、重轴载渠化交通。半刚性基层尤其是水泥稳定碎石基层以其明显的优点仍将在长时间内被广泛采用。

一、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。水泥稳定碎石水泥用量一般为混合料3%～7%，7天的无侧限抗压强度可达1.5～4.5MPa，较其他基层材料高。水泥稳定碎石成活后遇雨不泥泞，表面坚实，是城市各级道路路面的理想基层材料。

二、材料要求

水泥稳定碎石材料主要由粒料和灰浆体积组成。粒料为级配碎石，灰浆体积包括水和胶凝材料，胶凝材料由水泥和混合材料组成。

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、早强水泥以及已受潮变质的水泥不应使用。宜采用标号较低（32.5级）的水泥。水泥品质必须满足国家标准规定。

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。

粉煤灰质量标准

项目 粉煤灰品质技术条件（GB1596-79） 水工混凝土掺用粉煤灰技术暂行规定

烧失量（%） ＜8 ＜12

含水量（%） ＜1

三氧化硫含量（%） ＜3 ＜3.5

细度（0.08mm筛筛除）（％） ＜8 ＜12

需水量比（水泥胶砂需水量比）（％） ＜105

3、集料

集料应采用人工集配碎石，城市主干道用做底基层时集料的最大粒径不应超过37.5mm，颗粒组成范围可采用下表中1号级配；用做基层时，集料的最大粒径不应超过31.5mm，颗粒组成根据混合料的结构状态可采用下表中2号级配（悬浮密实型）或3号级配（骨架密实型）。

适宜用做水泥稳定集料的颗粒组成范围

编号 1 2 3

37.5 100

31.5 93～100 100 100

19.0 75～90 90～100 68～86

9.5 50～70 60～80 38～58

4.75 29～50 29～49 22～32

2.36 15～35 15～32 16～28

0.6 6～20 6～20 8～15

0.075 0～5 0～5 0～3

液限（%） ＜25 ＜25 ＜25

朔性指数 ＜6 ＜6 ＜6

石料的磨耗值不超过35%，石料的压碎值不超过30%

4、水

通常适合于饮用的水，均可拌制和养护水泥稳定碎石。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。从水源中取水制成的水泥砂浆的抗压强度与蒸馏水制成的水泥砂浆抗压强度比，低于90%者，此种水不宜用于水泥稳定碎石的施工。

三、混合料组成设计

采用水泥、粉煤灰、碎石、砂、石屑等筑路材料作为水泥稳定碎石基层。首先，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，试件在规定温度条件下保湿养护6天，浸水1天后，进行无侧限抗压强度实验。下图为常用的水泥4%、粉煤灰10%、级配碎石86%的重型击实试验报告：

经试验得知：

（1）经过对集料为砂、碎石、水泥和集料为粉煤灰、碎石、水泥的两种配比试验，结果发现掺加粉煤灰的水泥稳定混合料不仅其和易性较好，而且试块容易成型，成型后的试块外观较好，7天平均强度也较高。

（2）不同配比灰土试件，7天无侧限抗压强度在1.0MPa左右；而不同配比水稳试件7天无侧限抗压强度在4～7MPa之间（采用32.5级水泥，水泥掺量5%～6%）。

（3）不同配比灰土试件经几次冻融循环后，抗压强度几乎没有；而掺有水泥和粉煤灰的不同配比的水稳试件，经10次冻融循环后，仍可测得一定的强度。

通过以上分析可知，不同配比的灰土基层板体性较差，干缩、温缩系数大，这样的基层表层受水浸泡后强度降低，在行车荷载反复作用下，容易被面层材料啃噬成粉末状，极易被渗进的水混合成泥浆流走，逐渐使面层脱空，造成油面沉陷、龟裂、脱落，这就是沥青路面病害产生的主要原因。而由水泥、粉煤灰、碎石、砂、石屑等组成的水泥稳定碎石基层，具有强度高、面层薄、板体性、水稳定性、抗冻性好等特性，正好弥补了灰土基层的缺陷，从而大大提高沥青混凝土道路的使用寿命。

四、施工方法简介

施工工序

施工中注意的问题

1、首先对底基层进行检验，复核控制桩高程。

2、水泥稳定碎石摊铺前底基层清扫干净，并适量洒水保持湿润。

3、搅拌厂办设备使用前应先调试所用厂拌设备、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完成。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、一般情况下水泥稳定碎石作业完成24小时后才可以砌沿石。其与砌沿石的时间间隔也不宜太久，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。

五、几个问题的探讨