水泥稳定碎石混合料施工探究

赵　勇　陈胜东

摘要：文章结合多年工作经验，对水泥稳定碎石混合料施工存在的问题进行了分析，并提出了解决方法，对类似工程的施工有参考作用。

关键词：公路基层；混合料；水泥稳定碎石

中图分类号：U416文献标识码：A

文章编号：1674-1145（2009）12-0100-02

水泥稳定碎石基层作为一种良好的半刚性基层材料，在我国高等级公路上得到广泛运用。半刚性基层材料的水泥稳定碎石具有原料易得，强度高、水稳性好等优点。而在实际应用时，水泥稳定碎石基层存在干缩开裂、路用性能不稳定等问题。造成这些问题的原因很多，在施工过程中质量控制不好是其中的重要原因之一。在施工过程中要特别注意对混合料含水量的控制、矿料组成比例控制、混合料抗离析控制、压实机械和压实工艺的选择以及混合料的养生方法。

一、混合料含水量的控制

严格控制水泥稳定碎石混合料的含水量，对于能否达到最大压实度起着关键性的作用，只有设法使碾压时的混合料含水量尽可能地接近击实试验所确定的最佳含水量，才能使混合料的压实度满足使用要求。目前，大多数的稳定土拌和料都采用计算机控制，从理论上说，控制人员只要按照配合比设计的要求输入各种材料数据，整个系统就会自动完成配料过程，混合料含水量应该比较容易达到要求。但在实际操作中，要使运抵施工现场混合料中的含水量达到要求并不容易。

首先，施工单位往往会提前将各种粒径的集料大量地堆放在露天场地备用。遇到雨天，料堆含水量大增，雨水向下部渗透，又会造成料堆中水分分布不均，集料越细这种现象就越明显。此外，当细砂运到工地时通常会含有较多的水分，砂堆上部的水分蒸发，而内部水分确难以蒸发。拌制混合料时，料堆中含水量发生了变化，如果计算机仍然维持各组分的加入量不变，就会导致混合料含水量与设计不符。目前，拌和料一般都不具备根据集料现有含水量的大小，在拌料时自动调节加水量的能力，解决这种问题只能依靠控制人员在拌料过程中，随时抽查细集料和新拌制混合料的含水量，并据此来调节拌和时的加水量。

其次，混合料摊铺现场与拌和厂之间的运料距离随着工程进展在不断变化，长运距比短运距水分的损失大得多。运输过程中混合料水分的损失主要有两个途径：一是在运料过程中，混合料中的水分会随着汽车颠簸流到车厢底部，严重时会顺着车厢底部缝隙流到车厢以外；二是天气炎热时，水分也会由混合料表面大量蒸发。气温高低不同，混合料中水分蒸发情况差异很大。因此，应根据混合料运距变化和天气情况及时调整拌和时的加水量。

此外，根据摊铺作业现场的施工进展情况，调整拌和时的加水量同样非常重要。在水泥碎石基层施工中，即便使用摊铺机作业，摊铺现场压料情况仍然存在，从而加大水分损失。这就需要拌和厂与摊铺现场保持联系，提前增加拌料时的含水量，弥补损失掉的水分。总的说来，控制混合料拌制过程中的含水量，确保碾压时能够达到最佳含水量是相当复杂的工作，施工中应引起足够的重视。

二、混合料矿料组成比例控制

拌和厂各料堆的石料都有一定的级配，这些级配数据是配合比设计的重要依据。然而，在材料的转运、堆放过程中，难免发生粗颗粒与细颗粒离析，造成料堆中粗、细颗粒分布不均匀，从而导致料堆中材料的级配与配合比设计时所采用的级配不符。一般说来，料堆边缘和表面部分总是含有较多的粗颗粒。

当集料堆的级配发生变化后，如果维持混合料配比不变，那么拌制出的混合料就难以达到设计配比要求。当细集料堆中含水量不均匀时，也会使混合料中细料含量受到影响。拌和设备通常按照体积比来控制各个集料仓的出料量，含水量变化后细集料的密度发生变化，同时影响细料的流动性，最终使得进入搅拌机中的细料重量与设计值不符。

解决水泥稳定碎石拌料中各集料配比准确性的问题目前没有更好的办法，这就需要施工人员在拌料过程中，每天应该对使用的各种材料及拌制出的混合料进行筛分抽检，及时了解材料级配和细料堆中含水量的变化，并根据这些变化对输入计算机的配合比作出相应调整，这对保证混合料达到设计要求非常重要。

三、防止混合料离析

为保证路面基层的强度、稳定性和平整度满足规范要求，目前水泥稳定碎石基层大多采用机械化施工。主要的施工工序包括拌和、运输、摊铺、碾压和养生。当采用骨架密实结构水泥稳定碎石时，若不采取一定的措施，在拌和、运输和摊铺过程中极易出现混合料的离析现象。

拌和时间对混合料的离析有较大影响，搅拌时间太短，各组成材料不能充分混合；搅拌时间过长会使水分散失，并造成粗集料下沉。因此，当搅拌机连续稳定作业时，应严格控制搅拌时间。拌和完毕后，混合料通过皮带输送机送入泄料仓，在此过程中若传送皮带的倾斜角度大于一定值，混合料中粒径较大的碎石会下滑、滚动导致离析。所以，混合料传送皮带的角度应尽可能取较小值，还可以采用“槽式”传送带或在传送皮带上加设横板，以防止混合料离析。

混合料从临时储料仓向自卸汽车装料的过程中，也有许多因素造成混合料离析，如储料仓出料口的大小、储料仓的容积以及出料口距自卸汽车的高度等等。根据实践经验，在保证临时储料能力的情况下，以较小的储料仓横断面积，配合较小尺寸的出料口可减少物料离析现象的产生。此外，出料口距车厢的高度应尽可能的小一些。装料过程中避免在车厢中形成单个大料堆也可以减少混合料离析的可能性。向车箱中央集中装料，会使部分粗料滚落在料堆的四周造成离析。合理的做法是在装料时使自卸汽车前后移动，在车箱的前、后方分两处或三处堆装。

在运输过程中，引起混合料离析的原因主要是因施工便道凹凸不平引起车辆颠簸造成的，可以采取修整便道、降低车辆行驶速度的方法来解决。此外，若经过检测认为底基层的强度能够满足要求，在采取适当的保护措施后，可以考虑让运料汽车在底基层上行驶。

摊铺时，摊铺机的螺旋分料器将水泥稳定碎石混合料向两侧分料以达到一定的摊铺宽度。在分料过程中往往会造成粗集料被拨向两侧并与细料分离，使得压实后的基层两侧由于粗集料增加导致空隙率变大。较小的摊铺宽度有利于摊铺机连续稳定地工作，并可减少因螺旋分料形成的离析。因此在施工中可根据路幅大小适当减少摊铺宽度，一般摊铺宽度在6m左右为宜。摊铺过程中摊铺机受料斗后端的闸门要尽量开大，以确保向分料器充足供料。摊铺机受料斗内要始终保持一定量的混合料，使摊铺室内的混合料高度始终保持在螺旋分料器叶片高度的2/3处。摊铺过程中要适时调整螺旋分料器的转速，使其在整个摊铺过程中处于连续稳定的铺料状态。

此外，在自卸汽车向摊铺机卸料的过程中，如果车箱升起速度过慢，会造成粗集料滚落，也有可能使混合料离析。因此，自卸车卸料时，在确保车体稳定的情况下，须将车箱大角度、快速升起，使物料整体向后滑下，以减少粗料向外侧滚动、堆积。在条件允许情况下，建议采用混合料摆渡车供料，除可有效减少混合料离析以外，还可避免运料车对摊铺机的冲撞。

四、混合料的压实

压实是影响水泥稳定碎石基层质量的关键工序之一。水泥稳定碎石混合料压实效果的好坏取决于两个方面：混合料含水量的控制；压实机械、压实工艺的选择。目前大多数的施工单位采用拌和厂集中拌料，混合料含水量的控制较以前有很大的改善，压实效果更多的是取决于压实作业本身。

静力光面钢轮压路机碾压路面时，压应力主要集中在表层，压实厚度较小且上层压实度大于下层。静力压路机的主动轮和被动轮对被压实材料的作用是不同的，在压路机的被动滚轮前常会形成波纹，从而影响路面的平整度；而主动轮比被动轮对被压材料层表层的推挤作用要小得多，压路机吨位越大这种现象越明显。因此，在水泥稳定碎石基层的施工中，轻型和中型光面钢轮压路机可以用作预压、稳压，重型光面钢轮压路机则不宜用来碾压水泥稳定碎石基层。

振动压路机的压实原理与静力压路机有所不同，且压实功能较高。振动压路机一般都设有调频、调幅装置，可以根据需要调成不振、弱振或强振。它兼有重量轻、体积小、速度快、效率高、操纵灵活等优点，是目前水泥稳定碎石基层施工中最常用的压实机械。振动压路机的振幅和振动频率对压实效果有很大影响。当摊铺厚度较厚时，一般应选用高频率大振幅；达到一定的压实遍数后应及时调整，采用高频率小振幅或低频率小振幅；当压实轮出现跳动现象时应停止压实。有些施工单位在使用振动压路机时，沿袭静力压路机的压实方法，只关心压实遍数，自始至终采用一种频率一种振幅，造成了很多不良后果。

轮胎压路机是利用充气轮胎及其悬挂装置的可变性，使轮胎与水泥稳定碎石基层间保持一定的接触面。由于它具有借助附加荷载增减、调节自身总重，与被压实材料层的接触面大，有效压实深度大，轮胎压路机对被压材料有一定的搓揉作用，不易将骨料压碎的特点，所以有利于压实粒料类基层材料。因此，可以选择大吨位的轮胎压路机压实水泥稳定碎石基层。

施工现场压实机械之间的组合方式同样重要。用振动压路机碾压水泥稳定碎石基层后往往表层的密实度较差，其原因是表层材料直接随滚轮一起振动，滚轮与材料层并不紧密接触，在振动轮的压力波作用下，表层材料变得疏松。为了消除这种缺陷，在振动碾压后需要继续静力碾压。实际上，在压实作业中选择适宜的压实组合、压实方式是复杂而重要的工作。对于不同组成的水泥稳定碎石混合料，最好通过铺筑试验路来确定相应的压实机械组合方式及压实工艺。判断标准是在最少的压实遍数下，能否达到规定的压实度，而且压实后的基层表面平整、一致。盲目地照搬以前或者他人的施工方法有时会严重地影响压实质量。

五、养生

对于水泥稳定碎石这类半刚性基层材料来说，良好的拌和、摊铺和压实只是保证工程质量工作的一部分，养生工作对强度的形成和减少干缩裂缝数量以及严重程度同样重要。有不少的施工单位觉得基层摊铺、压实成型后便大功告成，对养生工作重视不够。

刚压实成型的水泥稳定碎石基层强度很低，有些施工单位在其表面没有覆盖草帘等材料的情况下，用洒水车直接将水喷洒在基层表面，这种养生方法，造成了很多不良后果。首先，压力很大的水流会把基层表面的水泥浆冲走，使得基层表面部分松散。另外，粗料含量多的混合料中空隙率较大，大量的水从基层表面向下渗透，会将混合料基层内部的水泥浆带走，当混合料中缺少水泥浆时，混合料的设计强度难以达到。这是有些路段钻芯取样时，发现基层内部松散，强度不够的主要原因之一。

养生时应该在刚压实成型的基层上，及时覆盖草帘或塑料布等物。当选择使用草帘时应将其表面淋湿再覆盖，并定时洒水，以防止基层水分过度损失。养生时洒水量应视天气情况而定，以保持基层表面处于潮湿状态为度。此外，规范中提到可以用湿砂覆盖在基层表面养生，但是对于分层施工的基层来说，下层完工后不宜采用这种方法。这是因为砂粒落入下层表面的缝隙中很难清除干净，而这些砂粒对于上层的铺筑有较大的影响。

六、结语

影响水泥稳定碎石基层质量的因素很多，在施工中，不仅要严格执行有关规范，还应结合具体情况进行相应的调节、控制。实践证明，在施工中只要加强对混合料含水量、材料组成比例的控制，有效防止混合料离析，选择合适的压实机械，采取适当的压实工艺并注意混合料养生，就能够提高工程质量。

参考文献

[1]公路路面基层施工技术规范（JTJ 034- 2000）[S].

作者简介：赵勇（1973- ），男，广西全州人，供职于广西壮族自治区桂林公路管理局，研究方向：公路工程管理；陈胜东（1973- ），男，广西博白人，供职于广西壮族自治区沿海公路管理局，研究方向：公路规划、建设管理。