试析路面水稳基层材料检测

摘要：随着对高速公路路面使用性能的要求越来越高，大量的路面建筑材料、新工艺、新技术、新结构不断涌现。水泥稳定碎石以其良好的力学性能、耐久性和承载力高等技术特点，而且其几种主要组成材料料源广泛，可以就地取材，便于加工，减少运输及生产成本，在公路路面基层施工中广泛应用。但水泥稳定碎石也存在材料级配、离析处理、摊铺碾压及养生很难控制的问题，形成局部松散破碎、干缩裂缝等质量缺陷。这些都严重影响了水泥稳定碎石基层作为半刚性过渡层在力传递上的承上启下作用。本文结合南京至高淳新通道工程水稳基层施工过程中的材料检测，总结了在原材料选择，配合比设计和施工过程中如何通过材料检测来进行质量控制，为以后的水泥稳定碎石基层材料检测积累了经验。
关键词：水泥稳定碎石 基层 材料 检测

一、水泥稳定碎石基层简介。

水泥稳定碎石材料是由一定级配的集料和少量水泥拌合而成的混合料，它是一种半刚性基层材料，具有强度大，稳定性好及刚度大等特点。因而被广泛用于修建高等级公路沥青路面的基层或底基层。水泥稳定碎石基层具有施工时污染少、早期强度增长快、板快整体稳定性好等特点，是近年来高速公路路面结构中比较常见的半刚性基层。

二、工程简介。

南京至高淳新通道工程高淳陆岸段（固城湖北路北延工程）（K43+592～K44+703.507）为一级公路标准，设计速度为100km/h；桥涵设计汽车荷载：公路-Ⅰ级；高淳北互通连接线工程（K44+703.507～K45+892.179）为城市主干道标准，设计速度为50km/h；桥涵设计汽车荷载：公路-Ⅰ级。机动车道路面结构：底基层：20cm低剂量水泥稳定碎石；基层：36cm水泥稳定碎石；乳化沥青封层；下面层：8cm道路石油沥青中粒式沥青混凝土Sup-20；乳化沥青粘层；上面层：4cmSBS改性沥青细粒式沥青混凝土Sup-13. 水稳碎石底基层98219平方米，水稳碎石基层114549平方米；路面sup-13面层共64679平方米，路面sup-20面层共88302平方米。本工程水稳施工采用集中场拌法施工，场地的设置和机械设备均能满足施工需要。施工中前场后场衔接有序，能够有效的推进现场施工进度，局部段落基层采用两层联铺，在保证质量的情况下节约了施工工期，提高了企业效益。

三、施工前期材料检测。

施工前重点加强进场原材料的检测，包括水泥和碎石和水。
1水泥
水泥是影响水泥稳定碎石质量的关键。由于水泥稳定碎石的成型必须在终凝前完成，而原材料的拌和、运输、摊铺、碾压须有足够的时间，因此，不能用快硬水泥、早强水泥。一般选用缓凝型普通硅酸盐水泥，初凝时间要求在3h以上，终凝时间不少于6h。为了有利于拌合及剂量上的控制，建议采用较低标号的水泥。该工程使用中联水泥有限公司生产的4

2.5级普通硅酸盐缓凝散装水泥。

2 碎石
碎石应为坚硬、强度高、无风化的石灰岩料，其颗粒应具有规定的级配组成。碎石一般的有机杂质含量应小于2%，其最大粒径不应大于31.5mm，压碎值小于28%；粗集料针片状含量应不大于18%；碎石粒径偏大，则粒料间的粘接力不足，受力颗粒极易松散，整体性差；若粒径偏小，基层强度不够，预防温缩、干缩裂缝的能力越弱。级配取用中值范围，且小于0.075mm颗粒不宜大于3%，碎石中小于0.6mm的颗粒必须做液限和塑性指数试验，要求液限小于28%，塑性指数宜小
3 水
水应清洁不含有害杂质，凡是饮用水均可用于水泥稳定碎石的施工。

四、水泥稳定碎石配合比设计阶段材料检测

水泥稳定碎石作为路面结构的基础应具有足够的强度和稳定性，我国较早就确定以回弹模量作为评价路面结构强度与稳定性的力学指标，并形成了成套的室内外试验标准方法和仪器。为了在施工中以物理量指标控制工程质量从而保证达到规定的强度指标，广泛开展了不同土种的最佳含水率和最大密实度相关关系的研究，并且统

摘自：硕士论文答辩www.udooo.com

一以重型击实试验法作为基本控制标准。为了提高路基的强度和稳定性。
在原材料选定后，进行混合料的配合比设计，配合比设计主要是确定水泥用量和最佳含水量。
1. 取用工地水泥，按不同水泥剂量分组试验。水泥用量宜控制在3.%～4.5%范围。分别取4～5种比例（以碎石质量为6000g）制备混合料，每组试件个数13个。用击实法确定各组混合料的最佳含水量和最大干密度；
2.根据确定的最佳含水量，拌制水泥稳定碎石混合料，按压实度（98%）制备混合料试件，在标准条件下养护6天，浸水一天后取出，做无侧限抗压强度；
3. 水泥稳定碎石试件的标准养护条件是：将制好的试件脱模称重后，应立即用塑料薄膜包覆，放入养护室内养生，养护温度为20℃±2℃。养生期最后一天（第七天）将去掉薄膜试件浸泡水中，在浸泡之前，应再次称试件的质量，水的深度应使水面在试件顶上约2.5cm，浸水的水温应与养护温度相同。将己浸水一昼夜的试件从水中取出，用软的旧布吸去试件表面的可见自由水，并称试件的质量。前六天养生期间试件水分损失应不超过10g，超过此规定的试件，应予作废；
4.水泥稳定碎石基层7天浸水无侧限抗压强度代表值R代不小于

3.5MPa；

在配合比配置过程中，如果水泥用量过少，水泥分布不均相对偏差较大，强度难以满足要求；反之水泥用量过多，费用增加，混合料的收缩系数增大，出现裂缝的机率也就愈大。同时过多的水泥用量，其基层过高的强度和刚度与沥青面层的强度相差过大，对面层结构不利。所以要严格控制水泥用量。
含水率也是影响水泥稳定碎石质量的又一项重要控制指标。水分在压实过程中起润滑作用，压实时的含水量控制是否合适往往决定着压实效果。施工实践证明，含水率过低小于最佳含水量2%，基层表面松散，碾压容皮，混合料难以成型，压实度达不到设计要求；如果含水率大于最佳含水量2%，碾压有明显轮迹，混合料粘轮，有时还会出现局部弹簧，成型后会有明显的干缩裂缝。根据试验结果，最佳含率量应控制在4%～6%之间，考虑到混合料在运输、碾压过程中的水分散失，施工过程中对水的含量应控制在比最佳含水量大1%左右。水泥稳定碎石的拌和一般采用集中厂拌，不宜采用现场搅拌。因现场拌和容易将下层土勾起，进入混合料，质量难以保证，且混合料粉尘容易污染环境。厂拌有拌和设备，进料有电脑控制，精度较高。但拌前应反复测试调整，使其符合级配要求。搅拌混合料应让搅拌机连续稳定作业，严格控制搅拌时间，使拌出的混合料处于最佳的混合状态。集料级配是影响水泥稳定碎石强度、稳定性和耐久性的重要因素。材料级配的好坏，直接影响到水泥稳定碎石基层的使用效果。在水泥稳定碎石混合料设计中通常其强度达到要求的同时收缩变形要小。但强度特性与收缩变形特性之间存在着复杂的联系，影响强度的因素往往也同时制约其干缩性能。通常认为水泥稳定碎石强度愈高，其收缩变形愈大。为减小其收缩变形量，有必要探求集料级配组成对其强度的影响规律，对改善集料级配组成，减少收缩裂缝的产生，提高路用品质，延长道路使用寿命意义重大。

五、水泥稳定碎石施工阶段材料检测。

水泥稳定碎石施工过程中应重点加强压实度、含水率、水泥剂量、合成级配的检测。水稳施工中的常见问题就是水泥剂量不稳定，碎石备料时由于串仓导致级配波动，现场施工段落个别部位出现离析现象。
1.压实度检测。只要水泥稳定碎石芯样完整，芯样级配良好，一般可以认为路基验收、水泥剂量和压实度的控制是成功的。一般通过灌砂法测定，上下基层每50米每车道一个点进行压实度检测，上、下基层压实度均要符合设计和规范要求，压实度的控制难点在于两台摊铺机的拼缝出，容易出现压实工不够。

2.含水率检测。水泥稳定碎石现场施工时一般要分成后场和前场两个区域，

后场就是水泥稳定碎石拌合楼现场，应在旁边设立试验室，方便随时对现场刚拌合好的水泥稳定碎石混合料进行含水率，水泥剂量，筛分等项目的试验检测。前场就是道路上水泥稳定碎石某一段的正在施工的摊铺碾压现场。由于拌合楼和摊铺碾压现场一般要相距一段或远或近的距离，因此在这两处测得的含水率会有差异，一般相差0.5%左右。为了尽快得到结果，一般采用现场煤气炉加热翻炒迅速检测法测含水率。施工单位和监理单位试验人员应经常抽查前后场的含水率，以确定是否和最佳含水率相符，一般要控制在最佳含水率正负

1.0%，超出范围则需差找原因，进行调整。

3。水泥剂量检测。水泥剂量是水泥稳定碎石混合料中一项很重要的参数，如果水泥用量过少，水泥分布不均相对偏差较大，强度难以满足要求，水泥用量过多，费用增加，混合料的收缩系数增大，路面基层出现裂缝的机率也就愈大。水泥剂量应安排试验人员在后场试验室进行，一般施工日每天上下午各抽查一次，允许波动范围在正负0.5%。
4.级配检测。集料级配也是影响水泥稳定碎石强度、稳定性和耐久性的重要因素。经水洗筛分试验测得的水泥稳定碎石混合料中的集料各筛孔的通过率应在JTJ034-2000《路面基层施工技术规范》中允许波动范围内。而本工程经抽查的检测结果符合苏高技（2005）105号《江苏省高速公路水泥稳定碎石路面基层施工指导意见》要求。

5.本工程压实度检测详细检测数据如下：

检测结果符合苏高技（2005）105号《江苏省高速公路水泥稳定碎石路面基层施工指导意见》要求。通过数据发现，靠近模板两侧1m范围内的水稳压实度和厚度值偏下限，主要是由于压路机碾压时不到边以及碾压时模板胀模导致厚度不足，在后续的施工中，加强了钢钎对模板的固定，同时加强对压路机碾压宽度的控制。

六、水泥稳定碎石施工结束后成品材料检测。

水泥稳定碎石施工结束后，还要进行一段时间的养护，通常要在七天以后才能达到设计强度。此阶段对水泥稳定碎石的检测主要有两项：一是无侧限抗压强度试验，二是现场取芯。
无侧限抗压强度试验。这项试验是在施工时每一施工段落抽取一定量的水泥稳定碎石混合料，迅速运到试验室按试验规程要求制成一组13个试件，经脱模，在养护室养护七天，其中最后一天浸水养护后，进行无侧限抗压强度试验，经计算所得的无侧限抗压强度的代表值如果大于等于设计值，则合格。
2现场检测钻芯取样。检测时要求钻芯机稳定，摆动小，钻头一般采用直径15cm，钻进时注意一定要将塑料水管插入足量的水筒中，使钻进的同时钻头上有水来降温，并注意开始时控制好取芯机钻杆下放速度，待钻头进入结构层2-3cm时，恢复正常钻进速度直至该结构层底，提钻头时迅速提起，避免损坏芯样。一般7d强度就能取出芯样，取出芯样后，观察其完整性、密实度，并取其厚度。如果不能取出完整的芯样，则说明水泥稳定碎石施工一定存在问题。通过对本工程水稳基层7d芯样进行研究发现，含水量过大时，基层易产生裂缝，一般裂缝贯穿整个横断面，缝宽自上而下由0.3mm～0.1mm渐变；顶面缝宽0.3 mm，查阅施工试验记录表明，此处碾压时的含水量为7.0%，大于最佳含水量（5.2%）1.8%，含水量不足时，混合料松散，密实度不够，芯样表明不光滑、不密实、有大量的蜂窝，芯样上下部出现松散现象，未成形。查阅施工试验记录表明，此处碾压时的含水量为

3.5%，大于最佳含水量（5.2%）1.7%，详见图1和图2

结论：
水泥稳定碎石路面基层属于半刚性路面，在高等级道路路面结构中，应用较多，由于其材料丰富，并具有良好的力学性能、

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板体性、水稳性及较好的抗冻性，强度随着时间的推移，增长快，后期的整体强度高，是理想的路面基层结构类型。路面基层是道路的主要承重层，基层质量的优劣将直接影响沥青路面的铺筑质量和道路的使用寿命。应严格控制原材料的质量，按生产配合比施工，加强施工前，施工过程中和施工结束后的水泥稳定碎石材料检测。为水稳施工提供第一手有用的数据，针对出现的问题进行技术分析，研究出好的整改措施。还可总结出有益的优良经验。为今后其它高速公路水泥稳定碎石路面基层材料检测提供可以借鉴的经验。
参考文献：
交通部科学研究院：《公路路基路面现场测试规程》（JTG E60-2008）[S]，北京人民交通出版社，2008
交通部科学研究院：《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》 （JTG E51-2009）[S]，人民交通出版社，2009
[3] 江苏省高速公路建设指挥部：《江苏省高速公路水泥稳定碎石基层施工指导意见》[R].2007
[4] 交通部科学研究院：《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034-2000） [S] 人民交通出版社.2000
[5] 邓学钧主编：《路基路面工程》.北京：人民交通出版社，2001