1、水泥稳定碎石基层强度影响因素分析【摘要】近年来, 水泥稳定碎石基层在高等级公路的修筑中得到了越来越普遍的使用,这是因为在半刚性基层结构中,水泥稳定碎石基层除具有一定的强度、刚度和整体性,还具有较好的水稳性和抗冻性,而且可供稳定的材料种类多,选择面广泛,早期强度高,有利于加快施工进度,在路面的使用过程中弹性变形较小,使用年限长,承载力高等优点。在高速公路水泥稳定碎石基层施工过程中，由于施工控制不严或施工质量控制体系不完善等原因，容易造成强度产生太大变异甚至造成工程质量缺陷。因此，进行水泥稳定碎石基层强度影响因素分析及控制研究，并对施工质量控制提出合理建议，以保证基层强度的符合性和稳定性。本文水泥
2、稳定碎石基层强度控制进行了研究。 【关键词】水泥稳定碎石 基层 分析研究 中图分类号：TV42 文献标识码： A 前言 强度是目前水泥稳定碎石设计的唯一指标,也是施工质量的控制依据。以往对水泥稳定碎石强度的研究,大多以重型击实试验确定最大干密度和最佳含水量, 并以静压法成型试件为基础。然而,重型击实试验和静压成型试件方法已落后于生产实际,成型的试件与现场基层实际结构不吻合,试验结果难以客观地反映水泥稳定碎石真实的力学性能,也无法科学有效地指导水泥稳定碎石设计与施工。鉴于此,本文在对振动试验方法可行性验证的基础上,采用能充分模拟现场施工过程和振动碾压效果的振动试验方法成型试件,定量研究各因素对水
3、泥稳定碎石强度特性的影响规律。该研究成果有助于工程技术人员更好地认识水泥稳定碎石组成结构与强度之间规律,从而更好地指导水泥稳定碎石设计与施工, 提高工程质量。 碎石的化学组成 有机质的含量。碎石中含有有机质对水泥的胶结是很有害的。含有少量有机质的水泥稳定碎石，早期强度很低，约只有 0. 2Mpa,过一个星期后，强度才逐渐增长。而不含有机质的水泥稳定碎石其强度一开始就增长，而且其强度最高可达 4.2MP，为含有机质的 21 倍。为此现行规范规定,在用水泥稳定碎石做底基层时，有机质的含量不得超过 2%，做基层时，有机质的含量不得超过 0.5%。 某些地区的石料中以及工业废料中可能含有硫酸盐。硫酸盐
4、能与结硬水泥中铝酸三钙结合而产生硫酸铝酸钙。这一新生物能膨胀，使原来的体积增大，从而破坏水泥稳定碎石的胶结，影响水泥稳定碎石的强度。因此，硫酸盐含量达到一定的程度，就不能用水泥稳定。现行规范中规定硫酸盐的含量不得超过 0.25%。但规范中对原材料的试验中提到在“有必要的时候”才进行有机质含量和硫酸盐含量进行测定，对什么情况下进行或不进行有机质含量和硫酸盐含量测定没有明确说明。我们在调研中注意到，各地对集料中有机物的含量和硫酸盐的含量都没有进行测定，那么硫酸盐的含量是否超标就无从而知了。因此建议在选用水泥稳定粒料之前对硫酸盐的含量进行测定，对于硫酸盐含量超过 0.25%的石料，不应用水泥稳定。
5、水泥稳定碎石强度形成机理 1、机械作用。水泥稳定碎石水泥的水化和硬化的过程，本质上和水泥混凝土没什么差别，只是水泥用量较少，其强度就必须主要靠颗粒之间的挤压、摩擦和接触处的水泥胶结来弥补。水泥稳定碎石混合料前期经压实和拌合，颗粒之间接触变得紧密，水泥硬化也就更充分，从而可以大大的提高强度，以抵抗荷载和温度应力。 在利用水泥来稳定碎石的过程中，水泥、碎石和水之间发生了多种复杂的作用，包括物理作用、物理化学作用以及化学作用，从而使碾压前的水泥、碎石松散体逐渐形成整体性材料，即强度逐渐形成。其中，物理作用包括碎石与碎石的嵌挤作用，混合料的拌和、压实作用等。物理化学作用包括碎石颗粒与水泥及水泥水化产物
6、之间的吸附作用，微粒的凝聚作用, 水及水化产物的扩散、渗透作用，水化产物的溶解、结晶作用等。化学作用主要有水泥颗粒的水化、硬化作用，有机物的聚合作用以及水泥水化产物与粘土矿物之间的化学作用等。 化学作用。化学作用主要有水泥颗粒的水化、硬化作用, 有机物的聚合作用以及水泥水化产物与粘土矿物之间的化学作用等。 水泥稳定碎石强度影响因素 材料组成与结构决定材料性能，水泥稳定碎石材料组成是指集料、水泥剂量和含水量，水泥稳定碎石结构取决于密实度和矿料级配及其排列方式。影响室内试件组成结构的因素主要有最大干密度、最佳含水量和试件成型方式，而水泥剂量又取决于试件 7d 无侧限抗压强度，可见最大干密度和最佳含
7、水量的确定方法、室内试件成型方式直接决定室内水泥稳定碎石试件组成结构并影响试验结果。现场水泥稳定碎石基层组成结构取决于室内确定的最大干密度、最佳含水量、水泥剂量和振动碾压对集料级配及其排列的影响。因此，室内最大干密度和最佳含水量的确定方法、试件成型方法能否充分模拟现场施工过程和振动碾压效果，直接影响着水泥稳定碎石设计与施工的有效性及工程质量。 对水泥稳定碎石强度影响的分析研究 集料的级配组成。一组良好的集料组成，总是要求其空隙率最小，比表面的总和也不太大，空隙率最小是要保证集料本身最为紧密，从而具有较大的摩阻力。比表面的总和也不大是要使掺加料最为节约。解决这类问题的途径主要有基于填充理论的嵌挤
8、原则以及基于最大密度曲线理论和粒子干涉理论的级配原则。填充理论的主要思想是，用更细粒径的颗粒来填充主骨料的骨架空隙比用最大次级粒径的颗粒来填充能够得到更紧密的效果。最大密度曲线理论认为：“矿质混合料的颗粒级配曲线愈接近抛物线，则其密度愈大” ，而粒子干涉理论则认为：颗粒间的空隙应由次一级颗粒所填充，其所余空隙又由再次一级颗粒所填充，但填隙的颗粒不得大于其间隙的距离，否则大小颗粒之间势必发生干涉现象。六、控制措施 1、水泥剂量控制。据有关研究表明，对于同一类型水泥稳定类材料，影响其干缩性能的主要因素是胶凝材料剂量和混合料中 0.6mm 以下细料含量及其塑性指数。从考虑混合料干缩性能的角度出发，在
9、进行水泥稳定碎石混合料配合比设计时，首先考虑水泥稳定碎石基层混合料为嵌挤密实型结构，粗细集料形成连续级配，在保证混合料强度和耐久性满足设计和相关技术标准要求的情况下，应尽可能减少水泥用量。 2、养生条件的控制。施工结束后，尽快饱水并用薄膜严密覆盖，养生期为 10 天(规范为 7 天)，养生期结束后，安排专人进行环境温度的监测，如温差大于 10，则用水车洒水进行恒温，并在路上设路障限速、限重，防止基层强度未形成前造成损坏，直到覆盖下封层为止。 3、压实的控制。影响压实度的冈素主要有碾压时混合料的含水量、碾压机械及碾压组合方式、混合料的延迟时间，混合料的级配和摊铺厚度的均匀性等。 七、结束语 本研
10、究对碎石的组成和影响稳定碎石强度的影响，采用方差分析法，进一步研究水泥稳定碎石基层强度影响因素; 根据对水泥剂量和养生条件的控制，以保证水泥稳定碎石基层质量。 参考文献： 1白琦峰.半刚性基层沥青路面反射裂缝防治措施对比研究D.东南大学，2005 2张红春.水泥稳定碎石抗裂机理及评价方法D.长安大学, 2002 3刘朝辉.典型半刚性基层材料参数的研究.中南公路工程.1995.9 4蒋应军. 水泥稳定碎石振动试验方法及工程应用研究 D . 南京: 东南大学, 2009. 5张文连. 水泥稳定硬碎石基层施工的质量控制J.筑路机械与施工机械化,2008,25(3):38-39. 6沙爱民.半刚性基层的材料特性J.中国公路学报,2008, 21(1):1- 5.
