高速公路水泥稳定碎石基层掺配石屑配合比设计探讨

李兴隆，李佳衡

(1.河南高速公路发展有限责任公司;2.河南省交通科学研究院有限公司)

水泥稳定碎石掺配石屑基层是路面结构中的主要承重层。其板结性力学强度、整体性、抗冻性和水稳定性好等优势，是保证路面稳定的基础。合理的集料级配能使水泥稳定基层的抗干缩、温缩及抗弯拉能力增强。因此在准备开工前要对混合料配合比进行设计、性能试验。如在实际施工中配合比控制不好将影响工程质量，给工程留下隐患。现在以化庄(省界)至新蔡高速公路36 cm(厚)水泥稳定碎石基层基层为例，总结水泥稳定碎石基层掺配石屑配合比质量控制经验。

1 混合料配合比设计

1.1 集料级配设计

当地粗集料为石灰岩，细集料为河砂、石屑，结合化庄(省界)至新蔡高速的实际情况，对本项目某标段路面基层采用碎石、河砂、石屑按照一定比例进行混合料配合比设计，其混合料m碎石1#∶m碎石2#∶m碎石3#∶m河砂∶m石屑配合比为23∶29∶24∶15∶9。见表1、图1。

表1 水泥稳定碎石基层(掺配石屑)级配设计结果

图1 水泥稳定碎石基层(掺加石屑)级配曲线图

1.2 击实试验

根据两阶段施工图设计，水泥剂量以3. 5%、4. 0%、4.5%、5.0%四种比例制作试件，分别采用振动压实成型法和重型击实成型法对各组水稳试件的最大干密度和最佳含水量进行确定。击实试验结果如表2 所示。

表2 水泥稳定碎石基层(掺配石屑)混合料击实试验结果汇总表

1.3 最佳水泥剂量的确定

根据水稳碎石掺配石屑的最大干密度和最佳含水量，在温度20 ℃，相对湿度＞95%条件下，养生6 d，侵水1 d，分别采用振动成型和静压成型法进行无侧限抗压强度试验。见表3、表4。

表3 水泥稳定碎石基层(掺配石屑)7 d 静压成型强度试验结果

表4 水泥稳定碎石基层(掺配石屑)7 d 振动成型强度试验结果

根据两阶段施工图设计基层无侧限抗压强度代表值要求不小于3.5 MPa 且不大于4.5 MPa，考虑到机械拌和和摊铺施工存在变异性，水稳碎石掺配石屑下基层采取水泥剂量为4.5%。

2 质量控制

2.1 混合料级配试验

根据水泥稳定碎石掺配石屑混合料配合比设计进行筛分试验，通过各筛孔百分率均满足施工图纸设计各指标，现场混合料配合比结果与设计配合比一致。见表5。

表5 水稳碎石掺配石屑基层筛分试验结果

2.2 拌合场含水量试验

根据温度、天气、集料含水量、运距等实际情况，为使施工碾压现场材料达到最佳含水量，通过前方反馈意见及时调整后场混合料含水量，结果显示含水量控制良好。见表6。

表6 水稳碎石掺配石屑基层含水量试验结果

2.3 后场最佳水泥剂量控制

在拌和现场，抽检混合料水泥剂量，水泥含量控制良好。如表7。

表7 水稳碎石掺配石屑基层水泥剂量滴定试验结果

2.4 无侧限抗压强度

通过现场取样采用静压法进行7 d 无侧限抗压强度试验，试验表明无侧限抗压强度均符合设计要求。如表8。

表8 水稳碎石掺配石屑基层强度试验结果

2.5 厚度、压实度检测

在现场施工完成后进行厚度、压实度现场检查，压实度、厚度均符合施工图设计指标要求。如表9。

表9 水稳碎石掺配石屑基层首件现场检测结果

2.6 现场厚度取芯检测

对首件施工养生7 d 后取芯进行芯样检测，厚度均满足施工图设计要求。如表10。

表10 水稳碎石掺配石屑基层取芯厚度检测结果

3 结 论

(1)通过图1 来看，水泥稳定碎石掺配石屑基层有效控制了细集料(2.36 mm 以下)的用量，设计级配曲线更平顺圆滑，级配合理，严格控制在级配范围内。

(2)通过现场施工分析，水泥稳定碎石掺配石屑骨架密实结构基层石屑与水泥水化所产生胶结料与骨料间形成胶结作用，碎石之间相互嵌挤，形成骨架密实结构，使碾压成型效果更好。

(3)通过对水泥稳定碎石掺配石屑基层7 d 后取芯的检测，芯样外观完整、密实，级配优良，满足规范、设计图纸要求，提高了强度，并改善抗裂性能，达到了控制工程质量的目的。

［1］公路工程质量检验评定标准(第一册). 土建工程(JTG80F/2－2004)［S］. 交通部，2005 －01 －01.

［2］公路工程集料试验规程(JTGE42 －2005)［S］. 交通部，2005 －08 －01.

［3］公路工程无机结合料稳定材料试验规程(JTGE51 －2009)［S］. 交通部，2010 －01 －01.

［4］化庄(省界)至新蔡高速公路两阶段施工图设计. 河南省交通规划勘察设计院，2009.