影响水泥稳定碎石配合比强度的几个因素
【摘 要】：近年来，随着公路工程的大规模实施，水泥稳定碎石已成为路基基层的主要结构材料。现就水泥稳定碎石试件进行无侧限抗压强度试验分析，研究影响水稳碎石强度的几个因素，将有助于指导施工选材及工程质量控制。掌握其主要影响因素将能大大提高水泥稳定碎石的强度，达到规范和设计要求。
【关键词】：路基结构材料、水泥稳定碎石、配合比、无侧限抗压强度、影响因素
1、室内配合比设计要求
1.1水泥
以润江路为例，选取复合硅酸盐水泥32.5，经检验各项指标符合要求。
1.2碎石
应符合标准和设计要求，以本标段为例：选用4种规格的石料：分别为1#料S8(10~25)，2#料S10(10~15)，3#料S14(3~5)，4#料S15(0~5)，对于城市快速路、主干路基层碎石的压碎值不大于30%，液限＜28%，塑性指数＜9%。
1.3设计标准
水泥稳定碎石的级配范围
|
筛孔尺寸（mm） |
31.5 |
26.5 |
19 |
9.5 |
4.75 |
2.36 |
0.6 |
0.075 |
|
通过百分率（%） |
100 |
90~100 |
72~89 |
47~67 |
29~49 |
17~35 |
8~22 |
0~7 |
7d无侧限强度要求3.5MPa，压实度要求98%。
2、影响配合比强度的主要因素
2.1水泥用量控制对强度的影响
水泥是集合料中重要的稳定剂，在拌和水泥稳定碎石时水泥用量一定要控制准确，用量太少减少胶凝作用；用量太大既不经济，还会使基层裂缝增多，从而引起沥青面层相对应的反射裂缝。必须控制水泥用量，做到精益求精，以确保工程质量。
2.2碎石级配对强度的影响
根据规范和设计文件中对基层各种材料的质量要求选材，并选取符合要求的粗集料在试验室内按不同的粗细程度（主要改变26.5mm筛孔的通过率）掺4.5%水泥剂量进行试配，分别得出7d无侧限抗压强度。在原材料质量和水泥剂量不变的情况下，随着26.5mm筛孔通过率的变小，试件强度反而升高，说明水泥稳定碎石中粒料级配对强度有重要的影响。（结果见下表）
7d无侧限抗压强度
|
编号 |
试验单位 |
水泥剂量（%） |
26.5筛孔通过率（%） |
7d无侧限强度（Mpa） |
|
1 |
施工单位 |
4.0 |
98.7 |
3.8 |
|
2 |
检测中心 |
91.8 |
4.2 |
|
|
3 |
施工单位 |
4.5 |
97.6 |
4.2 |
|
4 |
检测中心 |
91.1 |
4.6 |
|
|
5 |
施工单位 |
5.0 |
99.3 |
4.5 |
|
6 |
检测中心 |
92.1 |
5.0 |
2.3集料的质量对强度的影响
2.3.1粗集料对强度的影响
基层石料加工生产一般规模小、机械化程度不高，各厂家的生产工艺也有区别，多数为鄂式破碎机轧制而成，有一次破碎和二次破碎之分，从而导致石料的压碎值，针片状含量相差很大，最终影响7d无侧限抗压强度。（结果见下表）
|
检测项目 |
石料加工类型 |
7d无侧限强度（Mpa） |
|||
|
一次破碎 |
二次破碎 |
一次破碎 |
二次破碎 |
||
|
压碎值（%） |
25.0 |
18.3 |
3.8 |
4.4 |
|
|
针片状含量（%） |
1#料 |
18.6 |
13.6 |
||
|
2#料 |
25.5 |
18.5 |
|||
2.3.2细集料对强度的影响
通过调粗混合料级配可以从不同程度上提高无侧限强度，为减少水稳基层裂缝，应严格控制混合料中细集料的粉尘含量，现根据不同细集料进行无侧限抗压试验。见下表：
|
水泥剂量(%) |
细集料砂当量 |
塑性指数Ip |
无侧限抗压强度(Mpa) |
|
5.0 |
22 |
8 |
3.6 |
|
5.0 |
31 |
6 |
4.2 |
|
5.0 |
39 |
4 |
4.8 |
|
5.0 |
55 |
2 |
5.7 |
由上表可知，细集料的质量对无侧限强度有着重要的影响。
2.4标准击实对强度的影响
采取重型击实来确定水稳的最大干密度，试验结果表明：准确、客观地定出混合料的最大干密度对强度的影响很大。按1#：2#：3#：4#=33:23:14:30的比例进行标击和无侧限抗压强度试验，结果见下表：
|
编号 |
试验单位 |
水泥剂量% |
最大干密度g/cm3 |
最佳含水量% |
7d无侧限强度Mpa |
|
1 |
施工单位 |
4.0 |
2.245 |
4.3 |
3.3 |
|
2 |
检测中心 |
2.311 |
4.6 |
4.0 |
|
|
3 |
施工单位 |
4.5 |
2.368 |
4.4 |
3.8 |
|
4 |
检测中心 |
2.335 |
4.9 |
4.4 |
|
|
5 |
施工单位 |
5.0 |
2.296 |
4.8 |
4.3 |
|
6 |
检测中心 |
2.341 |
5.2 |
5.0 |
由上表可知：准确、客观的定出混合料的最大干密度对无侧限强度有着重要的影响。
2.5压实度对强度的影响
选取不同压实度进行无侧限抗压强度试验，结果见下表：
|
编号 |
压实度% |
最大干密度g/cm3 |
最佳含水量% |
试件质量g |
7d无侧限强度Mpa |
|
1 |
92 |
2.335 |
4.9 |
5973.3 |
2.5 |
|
2 |
95 |
6168.1 |
3.4 |
||
|
3 |
98 |
6362.9 |
4.4 |
由上表可知：在采取相同的击实数据时，试件制件质量相差200g左右，7d无侧限强度也有很大的差别，这就要求施工摊铺时严格控制压实度。
3、措施
3.1严格控制粗细集料的合理级配；
3.2严格控制集料中细料的含量和塑性指数，选择含泥或杂质较少的细集料；
3.3有条件选择压碎值较小经二次破碎加工而成的粗集料；
3.4 配合比根据来料进行配合比设计试验，合格后方可使用。如原材料有变更，需要重新试验。
参考文献：
1、JTG E51-2009《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》
2、CJJ1-2008 《城镇道路工程施工与质量验收规范》
