水泥稳定粒料强度的影响因素

张克雷

安康尧柏江华水泥有限公司

陕西省安康市725000

摘要:分析影响水稳粒料强度的诸多因素,提出了施工工艺过程和养生条件及水泥混合料强度的室内试验等措施。

关键词:水泥；粒料；强度；因素

前言

水泥稳定粒料强度的形成实际上是胶结材料水泥遇水之后发生的一系列物理、化学反应，在此复杂的过程中逐渐形成一定的强度，我们在施工中尽量为强度的形成创造条件，不能人为的影响、降低强度，而施工过程涉及到技术水平、管理水平等，我们只能根据影响强度形成的因素，尽量减少强度的损失，生产出合格的优质产品。

一、粒料的类别和级配组成

1、集料的最大粒径。最大粒径太大,对拌和机和摊铺机的磨损就大,同时拌和、摊铺、压实均有困难,表面平整度也难达到要求,且表面的离析就愈严重,增大了强度的不均匀性。最大粒径太小,则动稳性不足且投资增加,对基层的强度也不一定有利。因此规范对基层和底基层的最大粒径都有规定。

2、集料的成分。集料的成分对水泥稳定土的强度和稳定性影响很大。就土和水泥的化学作用而言,土的成分可分成以下3种:

a)惰性的——砾石、砂和粉粒;

b)有害的——有机质、硫酸盐;

c)有益的——碳酸钙、某种黏土矿物,

氧化铁和氧化铝。其中有机质对水泥稳定是很有害的,影响强度的形成,硫酸盐的最大危害在于它能与结硬水泥中的铝酸三钙结合而产生硫酸铝酸钙,使原来的体积增大且不均匀,从而破坏水泥稳定土的胶结。

3、粒料级配。级配良好的土用水泥稳定时,既可节约水泥,也可取得满意的稳定效果。实践证明,对于级配不好的缺细集料的天然砂砾,要用7%～8%水泥稳定,才能达到规定的强度;而添加部分细集料使其达到最佳级配后,只要用4%～5%水泥稳定,就可以达到要求的强度。砂砾土或碎石土中0.075 mm以下颗粒的含量对水泥稳定混合料的强度和弹性模量有很明显的影响。通常是0.075 mm以下颗粒含量愈多,水泥稳定混合料强度和弹性模量愈小。如果级配粒料中的细土没有塑性,则粒料中有少部分0.075 mm以下的粉料,反而可以增加水泥处治混合料的强度。

二、混合料的干密度和含水量

水泥稳定土的干密度对其强度的影响很大。一般来说,干密度值越高,抗压强度相对提高。足够的水分是必要的,水泥的水化和压实都必须有适量的水。对于一定的压实功能,存在一个能达到最大干密度的最佳含水量。一般碾压时混合料的含水量宜较最佳含水量大0.5%～1.0%,以满足水泥水化的需要,同时弥补碾压过程中含水量的损失随气温高低不同,水分蒸发情况差异很大,应随时抽查集料和拌制好的混合料的含水量,并据此调节拌和时的加水量。

三、各影响因素

1、集料级配对水泥稳定粒料强度的影响。集料级配对水泥稳定粒料的强度影响较大，集配不良的碎石或砂砾强度明显低于集配较好的集料。我们在高速公路施工中底基层和基层所用集料事先均应分成3~4个单粒级配，然后把各集料按不同比例进行掺配，施工中各级集料分层堆放，拌和机出料口到运输车辆上的料尽量分层，摊铺机摊铺时宽度不宜太宽，否则容易造成集料的离析，使摊铺机两边粗骨料较多，容易形成离析带。

2、含水率对水泥稳定粒料强度的影响。严格掌握混合料的含水率，拌和时混合料的含水率可以略大于最佳含水率的0.5~1.0%，具体根据天气情况和碾压段落的长短而定，主要是为了弥补碾压过程中水分的损失。含水率过大，会影响混合料的强度，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；含水率过小，也会影响混合料的强度。

3、压实功对水泥稳定粒料的强度影响。不同的压实功可以达到不同压实效果，不同的压实度明显影响强度，在施工过程中尽量用吨位较大的压实机械，根据试验段成果达到的压实遍数控制施工。

4、延迟时间对水泥稳定粒料强度的影响。延迟时间对强度的影响较大，根据水泥的品种、初凝时间的长短而不同，初凝时间较长的水泥，在3小时内强度损失不足10%，对强度影响较小。施工中尽量做到从拌和到碾压终了在水泥达到初凝时间内完成。

5、养生条件对水泥稳定粒料强度的影响。适宜的湿度和较高的温度，明显能提高混合料的强度，室内的标准试验，应该在标准养护条件下养护，否则作出的试验结果偏低或偏高，不能为我们施工提供准确的试验数据，有的施工单位害怕7天无侧限抗压强度不合格，在养护室放电炉子等加热，以此来提高强度，这种做法是不可取的，工程监理人员要引起足够的重视，发现时要严肃处理。室内标准试验7天无侧限抗压强度如果小于设计强度，不能盲目下结论，要先从试验本身找原因，从养护温度、湿度、试验仪器等方面着手，再看水泥剂量、混合料级配及取样到无侧限试件成型的时间，以及当日施工段落实际钻芯情况，后再下结论。

6、开放交通的迟早对水泥稳定粒料强度的影响。开放交通的迟早对水泥稳定粒料强度的影响也较大，水泥稳定粒料强度的形成有一定的过程，施工中如果管理不善，开放交通过早，就会降低强度，甚至破坏强度，同沿高速公路B3合同段K102+400~K102+800左幅底基层下层（水泥稳定砂砾）十个小时后由于特殊原因开放交通，大吨位车在上面行驶，当天所做无侧限抗压强度水泥剂量均合格，七天后钻芯大部分芯样松散，无法取出，导致该400米返工处理，造成不小的经济损失和不良的社会影响，施工人员和监理人员对水泥稳定粒料施工一定要严格控制开放交通时间。

7、无侧限成型方法不同对水泥稳定粒料强度的影响。无侧限成型方法不同对水泥稳定粒料强度的影响也较大，无侧限成型可采用压力机，和无侧限成型机。水泥稳定碎石由于最大干密度较大，成型时每个试件装料较多，无侧限成型机由于设计最大压力300kN,用最大的压力也只能够压至156mm左右，用压力机压可以压至800~1000kN左右，才能将试件压至150mm左右，理论上压150mm高度要比压至156mm高度的试件压实功大，7天无侧限抗压强度后者要比前者大得多，实际发现后者要比前者小得多，用压力机成型的试件有的甚至不合格，原因是压力机成型的试件将一部分碎石压碎，导致强度降低，对于水泥稳定级配的砂砾，最大干密度2.20~2.30g/cm3,用两者成型强度相差很小。

8、最大干密度对水泥稳定粒料强度的影响。同等条件下最大干密度与强度成正比关系，因此最大干密度的准确性直接影响水泥稳定粒料的无侧限抗压强度，对于级配碎石、级配砾石等粒料试验室条件下大部分击实采用一个最大干密度进行控制而现场施工时由于拌和、摊铺等因素的影响对集料的级配产生比较大的影响，从而与试验室目标级配产生较大的差异，造成现场的最大干密度不能再用试验室条件下的最大干密度控制，故应该在施工时建立含石量与最大干密度的关系式进行控制。

9、水泥剂量和水泥标号对水泥稳定粒料强度的影响。公路路面基层和底基层多采用标号32.5普通硅酸盐水泥，一般而言水泥用量越大强度越高，而水泥用量过大不但增加工程费用造成浪费，而且会使路面基层和底基层产生较多的裂缝，影响工程质量，水泥用量过小造成强度不合格，严格控制水泥用量尤为重要。准确测量混合料的水泥剂量看似简单实则很难做到，原因是影响水泥剂量的因素较多。

结束语

影响半刚性基层材料的强度发展的因素有结合料的性质及其剂量、集料的性质及其颗粒组成、施工条件和外加剂的使用等。在比较二灰稳定碎石和水泥稳定粒料的强度特性时,要根据不同的条件进行比较,这样才会得出正确的结论。但从总体来看,水泥稳定粒料早期强度发展较快且强度较高,能满足早期通车的需要;二灰稳定碎石早期强度发展缓慢,养护期较长,但其后期的强度很高,达到同龄期的水泥稳定粒料的强度水平。

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