浅谈水泥稳定碎石无侧限抗压强度影响因素

浅谈水泥稳定碎石无侧限抗压强度影响因素

吴楠

【江苏通用路桥工程有限公司溧阳 213300】

摘要：本文根据我国高等级公路越来越多地采用水泥稳定碎石基层的实际情况，论述了影响水泥稳定碎石无侧限抗压强度的因素，介绍了水泥稳定碎石无侧限抗压强度试验过程的控制点及注意事项。

关键词：水泥稳定碎石基层原材料无侧限抗压强度试验

前言：

由于近年来交通量的日益增大，超载现象日益严重，传统的级配砾石或级配碎石基层已不能满足交通的需要，自宁宿徐高速公路首次采用水泥稳定碎石基层以来，江苏省新建高速公路已全部采用这种基层结构形式。近年来我公司也做了不少水稳工程，下面就水稳无侧限抗压强度的影响因素谈点个人的想法。

一、原材料对水泥稳定碎石无侧限抗压强度的影响

1．1碎石

原材料的选择是影响水稳强度的关键。级配中粗集料和细集料的搭配要适宜，粗集料占的比率大在一定程度上可以提高强度，但对后期的取芯成型有一定的影响。粗集料是支撑水稳的骨架，细集料是经脉和血肉。有了骨架和血肉的有机结合才能生产出高质量的水稳混合料。在试验中发现集料的洁净程度与水稳无侧限抗压强度有着密切关系。我公司今年承建的溧阳市大外环道路改造工程GZ-SSH标段采用了抗裂水稳配合比，为了使0.075mm通过率的达到要求（0-3%），对4#料水洗筛分的同时，增加了砂当量试验。试验过程中发现在相同水泥剂量条件下，4#料的砂当量越大，水稳混合料无侧限抗压强度的代表值也相应增大。但是随着细颗粒塑性指数的增大，无侧限抗压强度反而减小。故个人建议在施工中应采用塑性指数较低，洁净的原材料，并选择合适的集料配比。

1．2水泥

路面基层宜采用缓凝水泥，各龄期抗折、抗压强度、安定性应达到相应技术要求。初凝时间3h以上，终凝时间不小于6h。大外环道路改造工程GZ-SSH标段采用了宣城海螺水泥有限公司P.O42.5缓凝型水泥。水泥剂量不能过低也不能过高，过低影响强度，过高则容易出现裂缝，故应在保证强度的前提下尽可能的采用低的水泥用量。一般采用4.0～4.5%的水泥剂量为最佳水泥剂量。

二、试验操作对无侧限抗压强度的影响

2．1制件

水泥稳定碎石混合料应在初凝前制成试件，超过初凝时间的混合料应作作废。规范要求拌和均匀加有水泥的混合料应在1h内完成制件，实际操作过程中做水泥稳定碎石配合比设计时可以控制在1h以内，而施工过程中取样制件往往由于种种原因无法控制在1h以内，这也大大的降低了水稳试件的无侧限抗压强度。

制作时首先应在试模及上、下垫块内壁涂抹机油，将试模配套的下垫块放入试模下部外露2cm左右，为了使试件脱模后高度能符合要求，我们在制件时常常在垫块与混合料之间放上一块或几块0.1mm的铁皮板（铁皮板尺寸应与试模配套）。将称好的混合料分2～3次装入试模中，装模时宜将大颗粒集料放在试模中间，防止脱膜后试件表面不平整、光滑或试件断裂。每次装入混合料后用夯棒沿试模内壁向中间均匀插捣。然后将配套的上垫块放下试模，使上、下垫块露出试模外的距离大致相等。将整个试模放到压力机上，以1mm/min的速率均匀加载，直至上、下垫块都压入试模为止，并持压2min。施压过程中应特别注意两垫块是否平整均匀进入，若发现垫块倾斜应解除压力后旋转试模筒，然后再继续加压。卸荷后过2～4h再脱模，以提高试件的抗压强度。脱模时应用双手抱住试件侧面的中下部，沿水平方向轻轻旋转，待感觉试件移动后，再将试件轻轻捧起，放置至试验台上。切勿直接将试件向上捧起。

2．2养生

将试件脱模量高称重后，立即封闭放入养护室。实际操作中发现用保鲜膜封闭效果比塑料袋要好。标养6天（温度20℃±2℃，湿度≥95%），将试件取出量高称重，观察边角有无磨损和缺块，若有明显的边角缺损试件应作废；两顶面有不均匀的突起物时可用刮刀刮平，避免在试验过程中造成应力集中，导致试验数据失真。必要时可用快凝水泥砂浆抹面处理，然后饱水1天（水温20℃±2℃）进行强度试验。

对养生期间的质量损失规范有明确要求，需要注意的是这里的质量损失是指含水量的损失，不包括由于各种原因从试件上掉下的混合料。

养生的温度对试件无侧限抗压强度也有明显影响。相同的混合料制件后分别在20℃±2℃，25℃±2℃情况下养生，测试其无侧限抗压强度。试验结果为，在25℃±2℃、95%湿度下养生7d的抗压强度明显高于在20℃±2℃、95%湿度下养生7d的抗压强度。故《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》JTG E51-2009中将养生温度统一为20℃±2℃。

2．3无侧限抗压强度试验

试验时，首先应对试件顶面进行处理。在试件顶面涂抹润滑油，或甘油与滑石粉的混合物（质量比2：1），再用60℃左右的熔蜡将两端封闭，可封闭两次，蜡膜厚度1-2mm，以消除试件与上、下压块之间的摩擦力。但在实际操作中施工单位一般是不对顶面进行处理，直接进行抗压强度试验。一方面是操作上存在一定的难度，更重要的是处理后试件的强度会大幅度的降低。

选择合适量程的压力机，试件破坏荷载应大于测力量程的20%且小于测力量程的80%。试件需放置在竖向荷载的中心位置，如采用测力计，测力计中心、球形支座、上压板、试件及下压板（或半球形支座）应处在同一条直线上，避免偏载对试验结果的影响。试验过程中，应保持匀速加载，加载速率为1mm/min，直至试件破坏。

通过上述总结，个人认为影响水泥稳定碎石无侧限抗压强度的因素包括：混合料级配、细集料塑性指数及砂当量、集料的压碎值、水泥剂量及水泥强度、制作压实度、试件的养生、试件顶面摩擦力等。

结束语：在公路工程施工中，路面基层的施工质量直接影响路面的使用性能，采用合适的施工配合比是至关重要的。这就要求我们工程技术人员在平时的施工过程中注意试验数据及经验的积累，为我国的公路工程建设做出应有的贡献。

参考文献：

1、《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》JTG E51-2009

2、《公路工程集料试验规程》JTG E42-2005