水泥稳定碎石基层(底基层)施工技术与质量控制

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1、水泥稳定碎石基层（底基层）施工技术与质量控制1前言 水泥稳定碎石（以下简称水稳）作为半刚性材料，其作为路面基层和底基层（以下简称基层）具有良好的力学性能和整体性、稳定性（水稳定性和温度稳定性）、耐久性和抗冻性、承载力高及与面层结合好的技术特点，且料源广泛，可就地取材，便于原材料和混合料的加工，易于机械摊铺操作，在高等级公路路面基层施工中被广泛应用。2水稳路面基层施工技术水稳路面基层技术是针对我国高等级公路建设中的实际问题，通过对已建设的主要公路进行咨询调查，在全面总结沥青路面使用成功经验和失败的教训的基础上，对轴载换算、不同荷载模式下的路面应

2、力状态进行了分析、基层及面层混合料设计方法等方面进行了系统的研究，对比分析了常用的不同类型混合料的性能特点，通过综合经济比较，提出的改进的混合料类型。2.1强度形成原理在水稳中，由于水泥用量很少，水泥的水化完全是在混合料中进行的，凝结速度比在水泥混凝土中进行得缓慢。水泥与集料掺水拌和后，水泥矿物与水分发生强烈的水解和水化反应，同时从溶液中分解出Ca（OH）2并形成其它水化物。当水泥的各种水化物生成后，有的自身继续硬化形成水泥石骨架，有的则同有活性的细集料、矿粉进行反应。归纳起来有如下几种形式：2.1.1离子交换及团粒化作用在水泥水化后的胶体中

3、，Ca（OH）2和Ca2+、共存，而构成集料的矿物是以CaCO3、SiO2为骨架合成的板状、针状、块状的结晶，通常其表面会有Na+和K+等离子进行当量吸附交换，结果使大量的细集料、矿粉颗粒形成较大的颗粒。由于水泥水化生成物Ca（OH）2具有强烈的吸附活性，使这些较大的颗粒进一步与粗集料结合起来，形成水泥碎石的链条状结构，并封闭各细集料之间的空隙，形成坚固的联结，这是水稳具有一定强度的主要原因。2.1.2硬凝反应作用随着水泥水化反应的深入，溶液中析出大量Ca2+，当Ca2+的数量超过上述离子交换的需要量后，则在碱性的环境中使组成矿物的SiO2和

4、Al2O3的一部分同Ca2+进行化学反应，生成不溶于水的稳定的结晶矿物，从而增大了混合料的强度。这种反应称为硬凝反应。2.1.3碳酸化作用水泥水化物中的游离Ca（OH）2不断地吸收水中的HCO和空气中的CO2，生成CaCO3。这种反应也能使集料固结，提高集料的强度，但比硬凝反应的作用差一些。2.2影响水稳强度的因素2.2.1集料对水稳强度的影响集料的类别和性质是影响水泥碎石强度的重要因素之一。表2-2-1中简列了级配碎石水泥稳定后的一些特性。表2-2-1水稳的特性无侧限抗压强度（7d）（MPa）弯拉弹性模量（MPa）CBR水泥用量（集料的％）

5、2.8-10.5以上(7-21)×103≥600≤52.2.2水泥的成分和剂量对水稳强度的影响各种类型的水泥都可以用于稳定碎石。对于同一种集料，水泥矿物成分是决定水稳强度的主导因素。在通常的情况下，普通硅酸盐水泥或道路硅酸盐水泥的稳定效果较好，而铝酸盐水泥则较差。当水泥的矿物成分相同时，水稳的强度随着水泥比表面和活性的增大而提高。在硬化条件相似的情况下，当水泥的矿物成分相同时，随着水泥分散度的增大，其化学活性程度和硬化能力也有所增长，从而水泥稳定碎石的强度也大大提高。水稳的强度还在很大程度上取决于水泥的数量，即随着水泥剂量的增加，水稳的物理-

6、-力学性质也将显著地改善（如图2-2-1），但不存在最佳水泥剂量。过多的水泥用量，虽可获得强度的增长，但经济上是不合理的，因而存在一个经济用量。同时由于收缩性增加，还会使基层的裂缝增多、增宽。所需的水泥用量，按强度和耐久性需要并考虑其经济性，由试验确定，通常随细粒含量而增加。2.2.3含水量对水泥强度的影响水稳混合料中的含水量对水稳的强度有很大的影响。当混合料中含水不足时，水泥就要与集料争水，若集料对水有更大的亲和力，就不能保证水泥的完全水化和水解作用。水泥正常水化所需要的水量约为水泥重量的20%。含水量过大时，即会影响混合料可能达到的密度和

7、强度，又会明显增大混合料的干缩性，使结构层容易产生干缩裂缝。另外，水稳的含水量不适宜时，也不能保证水泥在混合料中的均匀分布，更不能保证达到最大压实度的要求。2.2.4工艺过程及养生条件对水泥强度形成的影响水泥、集料拌和得愈均匀，水稳的强度和稳定性愈高。拌和不均匀会使水泥剂量少的地方强度不足，而水泥剂量多的地方则裂缝增加。从开始加水拌和到完成压实的延迟时间，对水稳的密实度和强度有很大的影响。间隔过长，水泥会部分结硬，一方面影响到水稳的压实度，而压实度对强度的影响很大；另一方面将破坏已结硬水泥的胶凝作用，使水稳的强度下降。如图2-2-2所示为的强

8、度损失试验曲线。一般水稳宜在加水拌和后2h内压实完毕。水稳的强度也随龄期而增长（如图2-2-3），为保证水泥的水化，在初期养生阶段应洒水保持潮湿，每天洒水的次数和养