水穩(wěn)層作用原理

水泥穩(wěn)定碎石是以級(jí)配碎石作骨料，采用一定數(shù)量的膠凝材料和足夠的灰漿體積填充骨料的空隙，按嵌擠原理攤鋪壓實(shí)。其壓實(shí)度接近于密實(shí)度，強(qiáng)度主要靠碎石間的嵌擠鎖結(jié)原理，同時(shí)有足夠的灰漿體積來(lái)填充骨料的空隙。它的初期強(qiáng)度高，并且強(qiáng)度隨齡期而增加很快結(jié)成板體，因而具有較高的強(qiáng)度，抗?jié)B度和抗凍性較好。水穩(wěn)水泥用量一般為混合料3%~6%，7天的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度可達(dá)1.5~4.0mpa，較其他路基材料高。水穩(wěn)成活后遇雨不泥濘，表面堅(jiān)實(shí)，是高級(jí)路面的理想基層材料。

根據(jù)交通部《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，道路中采用的水泥穩(wěn)定碎石均屬中粒土，由于水穩(wěn)中含有水泥等膠凝材料，因而要求整個(gè)施工過程要在水泥終凝前完成，并且一次達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，否則不易修整。因而施工中要求加強(qiáng)施工組織設(shè)計(jì)和計(jì)劃管理，增加現(xiàn)場(chǎng)施工人員的緊迫感和責(zé)任感，加快施工進(jìn)度，加大機(jī)械化施工程度，提高機(jī)械效率。水穩(wěn)的施工方法也符合現(xiàn)代化大規(guī)模機(jī)械化發(fā)展的方向，因而水穩(wěn)在公路工程中的應(yīng)用會(huì)得到很快推廣。

水穩(wěn)材料主要由粒料和灰漿體積組成。粒料為級(jí)配碎石，灰漿體積包括水和膠凝材料，膠凝材料由水泥和混合材料組成。

1、水泥

水泥作為集合料的一種穩(wěn)定劑，其質(zhì)量對(duì)集料的質(zhì)量是至關(guān)重要的，施工時(shí)選用終凝時(shí)間較長(zhǎng)，標(biāo)號(hào)較低的水泥。為使穩(wěn)定土有足夠的時(shí)間進(jìn)行拌和、運(yùn)輸、攤鋪、碾壓以及保證其具有足夠的強(qiáng)度，不應(yīng)使用快凝水泥、早強(qiáng)水泥以及受潮變質(zhì)水泥。

2、混合材料

混合材料分活性和非活性兩大類。活性材料是指粉煤灰等物質(zhì)，可與水泥中析出的氧化鈣作用。非活性材料是指不具有活性或活性甚低的人工或天然的礦物材料，對(duì)這類材料的品質(zhì)要求是材料的細(xì)度和不含有害的成分。

粉煤灰質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 表1

項(xiàng) 目 粉煤灰品質(zhì)技術(shù)條件（GB1596-79） 水工混凝土摻用粉煤灰技術(shù)暫行規(guī)定

燒失量（%）

含水量（%）

三氧化硫含量（%）

細(xì)度（0.08MM篩篩除）（%）

需水量比（水泥膠砂需水量比）（%） <8

<1

<3

<8

<105 <12

<3.5

<12

3、集料

應(yīng)用人工集配碎石，道路工程用做底基層時(shí)集料的最大粒徑不應(yīng)超過40mm，顆粒組成范圍，用表2中1號(hào)級(jí)配，用做基層時(shí)，集料的最大粒徑不應(yīng)超過30mm，顆粒組成應(yīng)在表2所列2號(hào)級(jí)配范圍內(nèi)。

適宜用做水泥穩(wěn)定集料的顆粒組成范圍 表2

編號(hào) 1 2

通過下列篩孔（mm）的重量百分比（%） 100 100

90~100 90~100 100

75~90 75~90 90~100

50~70 50~70 60~80

30~55 30~55 30~50

15~35 15~35 15~30

10~20 10~20 10~20

0~7 0~7 0~7

液限 （%） <25 <25

塑性指數(shù) <6 <6

石料的磨耗值不超過35%，石料的壓碎值不超過30%

4、水

通常適合于飲用的水，均可拌制和養(yǎng)護(hù)水穩(wěn)。如對(duì)水質(zhì)有疑問，要確定水中是否有對(duì)水泥強(qiáng)度發(fā)展有重大影響的物質(zhì)時(shí)，需要進(jìn)行試驗(yàn)。從水源中取水制成的水泥砂漿的抗壓強(qiáng)度與蒸餾水制成的水泥砂漿抗壓強(qiáng)度比，低于90%者，此種水不許用于水穩(wěn)施工。

水泥穩(wěn)定碎石其組成設(shè)計(jì)大體步驟，如圖1所示。

采用水泥、粉煤灰、穩(wěn)定碎石、砂等筑路材料作為水泥穩(wěn)定碎石基層。

首先，實(shí)驗(yàn)室通過經(jīng)過一定數(shù)量的原材料試驗(yàn)，進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)、擊實(shí)實(shí)驗(yàn)，確定最大干密度和最佳含水量。然后以此配比制成試件，試件在規(guī)定溫度條件下保濕養(yǎng)護(hù)6天，浸水1天后，進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)。

下圖為水泥4%、粉煤灰10%、級(jí)配碎石86%的重型擊實(shí)試驗(yàn)報(bào)告經(jīng)實(shí)驗(yàn)得知：

⑴經(jīng)過對(duì)集料為砂、碎石、水泥和集料為粉煤灰、碎石、水泥的兩種配比試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)摻加粉煤灰的水泥穩(wěn)定混合料不僅其和易性較好，而且試塊容易成型，成型后的試塊外觀較好，7天平均強(qiáng)度也較高。

⑵不同配比灰土試件，7天無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度在1.0mpa左右；而不同配比水穩(wěn)試件7天無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度在4～7mpa之間（采用325號(hào)普通水泥，水泥摻量5%～6%）

⑶不同配比灰土試件經(jīng)幾次凍融循環(huán)后，抗壓強(qiáng)度幾乎沒有；而摻有水泥和粉煤灰的不同配比的水穩(wěn)試件，經(jīng)10次凍融循環(huán)后，仍可測(cè)得一定的強(qiáng)度。

通過觀測(cè)、分析不同配比的灰土基層板體性教差，干縮、溫縮系數(shù)大，這樣的基層表層受水浸泡后強(qiáng)度降低，在行車荷載反復(fù)作用下，容易被面層材料啃噬成粉末狀，極易被滲進(jìn)的水混合成泥漿流走，逐漸使面層脫空，造成油面沉陷、龜裂、脫落，這就是瀝青路面病害產(chǎn)生的主要原因。而由水泥、粉煤灰、碎石、砂、石屑等組成的水穩(wěn)基層，具有強(qiáng)度高、面層薄、板體性、水穩(wěn)定性、抗凍性好等特性，正好彌補(bǔ)了灰土基層的缺陷，從而大大提高瀝青混凝土道路的使用壽命。

四、水穩(wěn)施工方法簡(jiǎn)介

施工中注意的問題:

1、廠拌設(shè)備的選型。拌和設(shè)備的質(zhì)量直接影響混合料拌和的質(zhì)量，而拌和設(shè)備的好壞的關(guān)鍵就要看其骨料、粉料、水等各種物料的配合比精度是否能夠得到保證，本標(biāo)段選用WBC300型穩(wěn)定土廠拌設(shè)備。該設(shè)備采用電磁調(diào)速控制系統(tǒng)，能較好的保證各種物料的配合比，且拌和均勻，性能穩(wěn)定。

2、嚴(yán)格控制水泥劑量。水泥劑量太小，不能保證水泥穩(wěn)定土的施工質(zhì)量;而劑量太大，既不經(jīng)濟(jì)，還會(huì)使基層的裂縫增多、增寬，從而引起瀝青面層的相對(duì)應(yīng)的反射裂縫。所以，必須嚴(yán)格控制水泥用量，做到經(jīng)濟(jì)合理，精益求精，以確保工程質(zhì)量。

3、混合料的含水量控制。廠拌混合料現(xiàn)場(chǎng)，每天由后場(chǎng)專職試驗(yàn)人員在早上、中午、下午分別測(cè)定各種集料的含水量，根據(jù)施工配合比設(shè)計(jì)的最佳含水量指標(biāo)，結(jié)合當(dāng)天的氣溫、濕度、運(yùn)距情況確定混合料拌和時(shí)的用水量。在前場(chǎng)負(fù)責(zé)檢測(cè)壓實(shí)度的專職試驗(yàn)人員，在混合料攤鋪整型過程中亦及時(shí)測(cè)定混合料的含水量，及時(shí)指揮壓路機(jī)碾壓，力求在最佳含水量條件下碾壓，盡量避免由于含水量過大出現(xiàn)“彈軟”、“波浪”等現(xiàn)象，影響混合料不能達(dá)到密度和強(qiáng)度，增大混合料的干縮性，使結(jié)構(gòu)層容易產(chǎn)生干縮裂縫;或由于含水量偏小使混合料容易松散，不易碾壓成型，也會(huì)影響混合料可能達(dá)到的密度和強(qiáng)度。所以只有嚴(yán)格按規(guī)范施工，加強(qiáng)每一施工環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，才能保證施工質(zhì)量。

4、混合料的運(yùn)輸應(yīng)避免車輛的顛簸，以減少混合料的離析。在氣溫較高、運(yùn)距較遠(yuǎn)時(shí)要加蓋氈布，以防止水分過分損失。攤鋪、碾壓時(shí)，攤鋪系數(shù)1.3∽1.5之間(正常速度下英格索蘭攤鋪機(jī)為1.3、徐工攤鋪機(jī)為1.5、且攤鋪系數(shù)與攤鋪機(jī)的行駛速度也有關(guān))，施工中必須貫徹“寧高勿低、寧刮勿補(bǔ)”的原則， 全部施工工程力爭(zhēng)在水泥終凝時(shí)間前完成。碾壓完畢立即做密實(shí)度試驗(yàn)，若試驗(yàn)結(jié)果達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)重新進(jìn)行碾壓。

5、混合料攤鋪接縫的處理。接縫有縱向接縫和橫向接縫兩種，當(dāng)攤鋪機(jī)寬度足夠時(shí)，整幅攤鋪時(shí)不存在縱縫接縫問題。當(dāng)攤鋪機(jī)的攤鋪寬度不足時(shí)，采用2臺(tái)攤鋪機(jī)一前一后同步向前攤鋪混合料，并一起進(jìn)行碾壓，這樣也可以避免縱向接縫。由于本標(biāo)段結(jié)構(gòu)物較多，一般情況下都以兩結(jié)構(gòu)物間為一施工段落，避免了橫向接縫，如有特殊，需設(shè)置橫向接縫，其處理方法是將攤鋪機(jī)附近及其下面未經(jīng)壓實(shí)的混合料鏟除，將已碾壓密實(shí)且高程和平整度符合要求的末端挖成一橫向垂直向下的斷面，攤鋪機(jī)返回到壓實(shí)層的端部，用木墊板墊至虛鋪高度，再攤鋪新的混合料，繼續(xù)下一步施工。