水泥稳定碎石强度影响因素分析及控制措施研究

邢维亮

（吉林省交通规划设计院，吉林长春 1 30021）

0 引言

在施工建设中，由于水泥碎石具有强度极高、稳定性较好、耐冲刷性、材料成本使用费用低等特点，被广泛应用和推广，同时在高等级的公路施工建设中被使用的频率较高。但水泥稳定碎石也存在着一定的不稳定性，因为对于水泥稳定碎石而言，在进行施工建设中，强度过高，就会导致公路基层存在裂缝的现象，严重则会导致路面开裂，影响正常的车辆通行，同时还会给施工建设方带来严重的经济损失，本文就是从对水泥稳定碎石强度进行测试进行详细的结果和实验分析，通过强度实验结论，得出具体的水泥稳定碎石对路面的影响，并根据实际的理论和实践出发，总结相关的具体控制措施，保证路面的安全与稳定，减轻国家的经济损失。

1 原材料的相关说明

1.1 水泥

对于水泥稳定碎石的水泥选取，要选择普通的具有低标号的硅酸盐水泥，水泥大致的技术指标为初凝时间应尽量控制在3 h 以上，终凝时间应控制在6 h 以上，在第三天左右时，抗压强度应大于11.0 MPa，抗折强度大于2.5 MPa，而第28 天左右时，抗压强度大于32.5MPa，抗折强度大于5.5 MPa，体积安定性基本处于合格状态，方为最佳的水泥使用性能。

1.2 集料

本次实验的碎石选自河北省廊坊市三河市的石灰岩碎石，因为石灰岩碎石具有干燥、洁净的使用特性，在进行碎石压碎处理时，其含泥量、颗粒含量和压碎值符合公路施工要求，具体检测值为压碎值含量为17.56%，颗粒含量值为12.11%，含泥量为0.88%，均在规定范围内。

1.3 颗粒设计方案

根据修建高速公路和相关高等级公路的修建规定来看，在使用颗粒碎石进行公路基层的修建时，碎石颗粒的单个最大直径不能超过31 mm，同时还应该考虑到在进行施工建设中时，规范的级配中的存在大直径的颗粒物质引发整体施工基层发生离析现象的问题，最终导致质量上达不到标准，危害整个施工工程，故在进行对颗粒碎石直径的测量分析时，要采用公称标准的尺寸为19 mm的测量工具，允许颗粒的最大直径为27 mm。

2 影响水泥碎石强度的具体因素分析

2.1 级配对水泥碎石强度的影响

如上述水泥级配集料质量分数列表上可知，一号级配水泥碎石强度会随着时间的增大，抗压强度随着水泥含量的增加，而处在一个上升的状态，在直角坐标系中此状态存在较大的波动，线段取值幅度加大，这就说明在建设公路基层时，由于在对该种级配的水泥进行道路施工时，会由于施工所造成的强度上的不同，而导致自身强度的改变，不均匀，变异性强，使用性能差等等现象都会产生，整体施工质量得不到合理的保障，而二号级配则随水泥含量的增加，虽也呈现出抗压强度上升的现象，但是整体而言，抗压强度增加强度不是十分明显，并且根据相关数据可知，在水泥剂量分数在4.75%以下时，二号级配的强度为三者中最高，而水泥剂量分数在4.75%以上时，强度在其他两者级配之间，这就表明二号级配的抗压强度较为均衡，路面基层整体抗压强度稳定，并保持较高的发展势头。三号级配就上述一号和二号级配的说明来看，抗压强度和抗折强度在水泥剂量分数为4.75%～4.55%时，强度受外界影响较小，而在4.75%之上时，强度最大，远远高于其他两种级配。

2.2 水泥剂量对水泥碎石强度的影响

水泥剂量对水泥碎石强度的影响主要是与集料的颗粒组成与大小有关，拿二号级配进行以下对比举例，当水泥剂量为3.6%～4.2%之间时，水泥质量分数每增加相同的3%，无侧限抗压强度就要相对减少1 MPa 左右，影响水泥碎石的强度。

2.3 空隙率对水泥碎石强度的影响

空隙率对水泥碎石强度有一定的影响，就上述提到的三种水泥级配可知，一般情况下水泥稳定的碎石的空隙率应维持在10%左右，大于或小于这个百分比，水泥碎石强度就会受到影响，一号级配的空隙率在9.98%左右，二号级配在10.08%左右，三号级配在12.13%左右，总而言之，水泥碎石强度会随着空隙率的增大而呈现出逐渐减小的趋势。

2.4 颗粒含量对水泥碎石强度的影响

由实验的相关数据可以表明，在保证颗粒含量稳定的前提下，抗压强度随公路的使用年龄的增加而呈现出上升的趋势，但当水泥碎石颗粒含量维持在10%～20%之间时，强度就会想对幅度的呈现减小的趋势，故可以得出，抗压强度会随着使用年龄的增加而逐渐减小，但对于早期的稳定碎石来说，抗压强度会增长较快，越到后期，抗压强度增长就较为缓慢。

3 具体控制措施的具体说明

3.1 原材料的控制

作为路面基层的主要使用原料，水泥在其中起到的是稳定性的作用，水泥质量的好坏严重决定到混合配料的质量，故在进行施工选材时，应选用终凝时间较长，标号较小的水泥产品，最好为硅酸盐性质的水泥，初凝时间在3 h 之上，终凝时间在6 h 之上，同时因为在进行水泥混合配料的制作时，由于搅拌、运输、铺路等时间花费较长，就会产生一定的抗压强度，故不应使用初凝时间和终凝时间不达标准的水泥和受潮变质的水泥，从而影响施工的质量。

在集料的选择上可知，由于集料是有相对于坚硬的岩石碾压得成的，本身具有一定的强度，同时为了保持颗粒的洁净和颗粒少这一特点，水泥碎石强度的强度就会随之提高，但根据相关的施工规定表明，强度较高的水泥碎石就会给施工工程造成不利的影响，同时，较大或较小的碎石也会造成在搅拌过程中存在离析的现象，导致整体质量受到一定的影响，因此在对合理进行选择时，应尽量颗粒直径控制在31 mm 左右，同时集料应尽量保证不含土。

3.2 混合料含水量的合理控制

对于施工中混合料的含水量的检测结果，我们可以看出，含水量的多少影响着混合料的整体质量，因为随着集料颗粒直径的减小，其含水量也会随之增加，故施工人员可以适当结合施工当天的空气湿度和温度，适当调配混合料中的最佳含水量，最佳含水量比重应维持在0.5%～1.0%之间为好，这样可最大限度的保证混合料的质量，提高整体的施工水平。

3.3 水泥剂量的控制

在对水泥稳定碎石施工时，水泥剂量的多少在整体施工时起到了关键的作用，因为在施工中，碎石颗粒的最大直径在31 mm 左右，故可推断出，在保证质量相同的前提下，粗细集料的水泥含量就有一定的不同，质量偏细，水泥含量较多，质量偏粗，水泥含量较少，同时也与集料的表面积有关。

3.4 其他因素的影响的相关具体控制措施

对水泥稳定碎石强度的影响因素，可对时间进行合理的控制或进行集料配置方面的检测，来保证碎石强度对整体施工水平的影响。

4 结语

在对工程实践进行组成设计时,采用调整水泥级配或剂量的方法对强度进行较大调整，因为水泥剂量和级配以及水泥剂量因素相互作用时对强度的影响十分显著;但如果只进行微调整,便可以使用将级配向中值或偏向下靠拢，在水泥剂量保持不变时往上提高的处理方法。对于水泥稳定碎石的级配设计,为使基层形成较大的强度,既要有充足的水泥砂浆粘结集料。还要有用一定的级配粗集料来形成坚实的骨架。,通过研究发现，粗粒料类材料在水泥稳定类中,最佳含水率大于抗压强度最高的含水率，这要通过重型击实试验的方法来确定的。综上种种说明，可以看出，水泥强度影响了整体的施工质量水平，故合理地掌握好水泥碎石的强度，对施工道路的基层建设起到了决定性的作用，应值得被重视与推广。

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