公路水泥稳定碎石配比设计与施工质量控制

秦斌

（甘肃路桥第三公路工程有限责任公司，甘肃 兰州730000）

0 引言

水泥稳定碎石具有成本低、强度高、板体性好等特征，在公路工程施工中具有较高的应用优势，是常见的施工工艺。然而，这种材料容易受到外界温度、湿度的影响，如果外界出现剧烈的温度和湿度变化，水泥稳定碎石基层就会在收缩变化中产生裂缝，进而造成公路表面开裂，严重影响公路的运营能力。因此，公路工程的施工单位需要高度重视水泥稳定碎石的配比，优化配比设计，加强质量控制，减少公路工程的病害。

1 水泥稳定碎石在公路工程中的应用优势

水泥稳定碎石工艺是一种将级配碎石作为骨料，采用胶凝材料进行黏结、利用砂浆填充孔隙的工艺，这种施工工艺广泛应用于公路工程基层施工中，具有成本低廉、抗裂性能高、施工简单便捷、施工灵活性高等特点。

1.1 成本低廉

水泥稳定碎石基层的成本主要包含原材料采购费用、人工费用、机械设备租用费用等。在原材料采购方面，该施工工艺所需要的原材料主要包括碎石、水泥，这些材料成本低廉，能够降低整体的施工成本。此外，水泥稳定碎石的施工工艺能够大幅度减少水泥的用量，这种施工工艺中水泥用量通常为一般混合料的3%～6%，水泥用量的减少同样能够起到降低施工成本的目的。在我国公路工程的建设中，水泥稳定碎石施工工艺展示出了较高的成本优势，这是该工艺应用广泛的重要原因。

1.2 抗裂性能较高

水泥稳定碎石基层强度较高，具有良好的抗裂性能、抗渗性能，这种基层能够提高公路工程的承载能力，提高工程质量，延长公路工程的使用寿命。在具体施工中，粗集料能够构建出稳定性较强的骨架结构，细集料能够发挥连接作用，对骨架间的空隙进行填充，使集料之间的黏合力大幅度提升。在初期，水泥稳定碎石基层就能具备较高的强度，随着时间的延长，所有的材料都能结成板体，强度也会进一步提升，7天的无侧限抗压强度可以达到5.0MPa，比其他材料的强度要高。

1.3 施工工艺简单

水泥稳定碎石基层的施工比较简单，工作流程的难度系数较低，施工人员只需要按照规定做好材料配比、拌和、混合料摊铺、压实等工作，就可以达到预期目标。另外，在施工过程中，施工人员可以使用光轮压路机、摊铺机、洒水车、装载机等现代机械设备，机械化水平较高，施工难度较小，公路工程的建设周期可以大幅度缩短。

1.4 施工灵活性高

水泥稳定碎石基层的施工工艺具有较高的灵活性，施工人员可以结合公路工程的相关规定，对不同材料的配合比例进行优化，明确水泥稳定碎石的强度指数，增强水泥稳定碎石的抗压、抗冻能力。基于灵活的施工工艺，施工人员可以对干缩裂缝、温缩裂缝进行控制，提升混合料的强度。

2 公路工程水泥稳定碎石的配比设计

2.1 工程概况

某高速公路的全长为12.4km，行车速度为120km/h，路面应用沥青材料，水泥稳定碎石基层厚度的为40cm。

2.2 水泥稳定碎石的原材料

水泥稳定碎石基层的原材料包含水、水泥、碎石、混合材料等。其中，水泥和碎石是比较关键的原材料，会对整个公路工程的质量产生影响。

2.2.1 水泥

在公路工程的施工过程中，施工人员需要避免使用快硬水泥、受潮变质的水泥，可以选用硅酸盐水泥，确保水泥稳定碎石基层的施工质量，表1为水泥的性能标准。

表1 水泥的性能标准

在该工程中，施工人员对水泥的性能进行测试，测试结果符合公路工程施工的标准，能够开展下一步的施工。水泥是公路基层施工的重要原材料，水泥的质量会直接影响公路基层的稳定性，管理人员需要加强对现场原材料的检验，控制水泥质量。

2.2.2 碎石

在该工程中，施工人员应用的碎石是石灰岩，所有的碎石石料按照粒径划分为四个级别，如表2所示。

表2 该项目中的碎石规格

2.3 材料的配比设计

材料的配比设计会直接影响公路工程基层的施工质量，施工人员需要在施工地点开展测试，确定出每一档集料的占比，明确粗细集料的比例。在确定好碎石配合比例之后，施工人员采用调节水泥用量的方式，深入分析材料的性能，将水泥用量划分为多个档，测试了3%、3.5%、4%、4.5%、5%的水泥用量，试验结果表明，当水泥含量为4%时，水泥稳定碎石能够满足公路工程的施工要求，此外，四种碎石的最佳配合比例如表3所示。

表3 该项目碎石配合比例

在材料配比的过程中，施工人员需要严格控制含水量，同时控制水泥剂量，如果水泥剂量太小，基层的施工质量就无法保证，如果水泥剂量过大，就会造成基层裂缝增多、加宽，还会耗费更多的资金。在工地施工中，水泥剂量的使用可以在室内试验结果的基础上增加0.5%～1%。

3 公路水泥稳定碎石的施工过程

3.1 水泥稳定碎石的拌和

在混合料的拌和过程中，施工人员首先需要结合自身的施工经验确定含水量，实际拌和的含水量可以比最佳含水量略高0.5%～1%，如果需要长距离运输，实际含水量可以略高1%～1.5%，这样才能进一步提升含水量的科学性。混合料包含水、水泥、碎石等材料，容易在施工中产生离析现象，这会直接影响施工效果。拌和时间过长或者过短都会造成混合料离析，施工人员需要严格控制拌和的时间，加强对混合料的观察。

3.2 完成混合料的搬运

在混合料的拌和工作完成之后，施工人员还需要对混合料进行搬运和输送，将混合料从拌和站运送到卸料仓。在这个过程中，施工人员需要严格控制传送带的夹角，如果传送带的夹角过大，就会造成粗料滚动，使集料产生离析现象。在混合料卸料的过程中，施工人员需要科学控制车厢的高度，合理安排车厢和出料口的高度差，避免混合料离析。在出料的过程中，工作人员可以在拌和机上安装活门漏斗料仓，直接完成装车。最后，混合料的卸料落差需要控制在2m以内，这样才能有效避免混合料离析的情况。

3.3 混合料摊铺和压实

在完成混合料搬运之后，摊铺和压实是最为关键的环节，摊铺的工作效率、工作稳定度、压实效果等都会影响水泥稳定碎石基层的施工效果。在这一环节中，摊铺宽度非常关键，如果摊铺宽度过大，粗集料就会向两侧分离，这样会使公路基层的孔隙率较大。另外，如果摊铺机工作效率较慢，也会使混合料离析。针对这些情况，施工人员需要全力保证摊铺机的工作效率，同时提高拌和设备的拌料效率，提升运输设备的运输能力，形成“拌和—运输—摊铺—压实”一体化工作模式，加强不同工序之间的衔接，防止摊铺机出现等料的情况。在摊铺机卸料时，施工人员需要控制好自卸车的车厢上升速度，这样可以防止粗集料滚落，避免混合料出现离析。

4 水泥稳定碎石施工质量的影响因素

在公路工程的施工过程中，人为因素、设备因素、材料因素等都会影响水泥稳定碎石施工质量，最终影响公路工程的质量。从施工的角度来说，施工人员需要把握好压实度、含水量、水泥剂量等因素，在施工现场开展试验段施工，科学控制公路工程基层的松铺厚度、施工工艺、碾压设备，提高施工质量。

4.1 压实度

针对公路工程而言，水泥稳定碎石的压实度与施工质量密切相关，按照公路基层的施工要求和相关标准，水泥稳定碎石的压实度需要达到95%以上。在实践当中，很多公路工程虽然应用了水泥稳定碎石工艺，但压实遍数不足、碾压轮迹搭接不准确，存在含水量波动等情况，这些都会影响公路基层的施工效果。因此，施工人员需要提高公路基层的压实度，加强对压实度的检测。

4.2 含水量

在公路基层的施工过程中，如果混合料含水量过多，就会造成明显的碾压轮迹。在这种情况下，基层成型3d后，表面就有可能出现干缩裂缝，如果工程所在区域温度升高，裂缝还会进一步拉宽，严重时还有可能产生反射裂缝。针对这种问题，施工人员必须科学控制含水量，如果是夏季施工，工作人员还需要充分考虑水分散失问题，适当提升混合料的含水量。

4.3 水泥剂量

水泥剂量是影响水泥稳定碎石施工质量的重要因素，水泥是混合料中的关键组成部分，水泥含量的增加会直接影响混合料的塑性指数，使塑性指数随之增大，进而引发明显的干缩裂缝。因此，施工人员需要将水泥的用量控制在5%以内，提前完成室内试验，确定出最佳的水泥用量。

5 水泥稳定碎石的质量控制策略

5.1 采用大吨位振动压路机

为全面提高水泥稳定碎石的压实度，施工单位可以引入大吨位振动压路机，减少压路机的延迟时间，全面提高碾压的工作效率。在公路基层施工中，有些部位处于桥头搭板的位置，施工人员必须要高度重视桥头搭板前的碾压施工，适时开展压实度检测，控制好公路的碾压次数，确保碾压质量。

5.2 科学测定水泥剂量及含水量

在公路工程的施工中，施工人员需要高度重视水泥剂量和含水量。为严格控制水泥剂量，施工人员可以利用滴定法来检验，提高水泥剂量的科学性，把握好水泥的应用总量。在实践工作中，施工人员需要对水泥用量、集料用量等进行计算，同时记录工程的实际用量，把二者进行对比。

5.3 提高配料及拌和机的准确性

配料设计和拌和机的拌和时间会直接影响混合料的质量，施工单位可以应用电子动态计量器，对水箱等仪器进行精准计量。此外，在原材料管理方面，施工管理人员需要做好现场原材料的管理，应用分类管理、隔仓存放等方式，提高材料存放的规范性和科学性，为现场施工奠定基础。针对现场的细集料，管理人员还需要应用搭棚的存放方法，对细集料进行全覆盖，防止细集料出现受潮等问题。

5.4 严格控制公路基层厚度

在公路工程项目的施工过程中，基层的厚度需要符合相关标准，施工人员可以应用现代化的传感器，严格控制公路工程的基层厚度，确保公路工程的施工质量。公路基层厚度会直接影响公路工程路面基层的平稳性，如果公路工程各部位的路面基层厚度和承载能力不一致，就容易产生不均匀沉降，引发裂缝等病害。因此，施工人员需要高度重视公路的承载要求，把握好公路路面基层的厚度，防止公路路面基层出现承载力不足的问题，提高路面基层的施工效果。

5.5 加强设备检查与保养

当前，公路工程施工的机械化水平不断提高，在水泥稳定碎石施工中，施工队伍需要使用摊铺机、光轮压路机、小型压路机、洒水车、装载机、自卸车等机械设备，这些机械设备的质量、运行效果会直接影响施工质量。在机械化的公路基层施工中，部分施工单位不重视设备保养和维修，很多设备在施工中出现问题，这不但会造成工期延误，还会影响施工质量，使施工现场陷入混乱。因此，施工单位需要高度重视各类机械设备的维护工作，安排专门的设备维护负责人，定期对设备开展检查和维修，及时排除设备存在的故障，使设备保持良好的工作状态。

5.6 完成公路基层养护工作

养护工作会直接影响公路基层的施工质量，如果施工人员不重视水泥稳定碎石的养护，就会造成公路基层产生裂缝，影响后期施工。养护工作需要渗透到施工过程当中，在每一段公路碾压完成后，施工人员都要进行压实度检查，在确定压实度合格后，立刻开展养护工作，防止公路基层出现暴晒、暴露等问题。在养护工作中，工作人员可以在基层洒水，然后用不透水的薄膜进行铺设、覆盖，使公路基层保持表面潮湿的状态，覆盖时间不能少于7天。在养护工作的开展过程中，工作人员还需要加强交通管制，杜绝车辆通行，避免基层受到破坏。如果基层出现了细小的裂缝，施工人员需要及时查明原因，在裂缝部位做好标记，进而采取科学的修补措施，避免裂缝进一步扩大。在养护工作结束后，施工人员需要立刻清除表面的薄膜，清扫尘土，然后立刻完成沥青封层，及时摊铺沥青混凝土面层。

6 结语

水泥稳定碎石基层是非常普遍的施工工艺，这种基层整体强度较高，具有良好的抗裂性和抗渗性，水稳定性较强，获得了工程技术人员的重视。然而在实践当中，水泥稳定碎石基层容易产生干缩裂缝等病害，影响整个公路工程的运营能力。为解决这些问题，施工人员需要严格把握施工流程，完成材料配比、混合料拌和、运输、摊铺、压实等工序，严格控制含水量和水泥剂量，通过引入大吨位压路机碾压、严格控制基层厚度、开展设备维护和路基养护等工作，全面提高水泥稳定碎石基层的施工质量。