骨架密实性水泥稳定碎石离析防治措施

朱志昂

摘要：水泥稳定碎石作为路面半刚性基层，具有整体强度高、耐久性好、成本低、便于施工等优点而被广泛应用。在水泥稳定碎石的设计、生产、拌和、运输和摊铺过程中，存在着许多破坏因素，其中以混合料的离析影响最大。离析使路面基层密实度下降，整体强度和稳定性降低。基于此，本文探讨了骨架密实性水泥稳定碎石离析的防治措施。

关键词：骨架密实性；离析；措施

骨架密实性水泥稳定碎石结构是以粗集料颗粒相互嵌挤形成骨架，以水泥和细集料作为填料填充骨架的空隙，形成的一种骨架嵌挤且填充密实的结构。这种结构具有良好的路用性能，表现在抗压强度高、密实耐久、水泥用量少、抗裂性好等方面，能否充分有效发挥以上优势，关键在于级配控制和现场压实，而现场施工中级配及压实质量控制的难点在于防离析。

一、水泥稳定碎石离析的危害

1.水泥稳定碎石混合料一旦出现离析，改变了原设计的配合比，骨料间的空隙得不到细集料充分填充，矿料间嵌挤作用不明显，致使成型后的水泥稳定碎石基层强度变小，从而降低道路使用寿命。

2.在水泥稳定碎石形成离析的地方，粗集料集中处空隙率增大，辗压中极易压碎，破碎面因无水泥，得不到胶凝，致使该处基层难以形成整体，会导致前修后坏的恶果。

3.在水泥稳定碎石形成离析的地方，密实度差，积水容易下渗，使底基层变软，从而使路面在行车荷载作用下由于基层强度不足，很快出现病害，缩短道路使用寿命。

4.在水泥稳定碎石形成离析的地方，改变了原设计的配合比，由于压实系数改变，碾压后，粗集料多的地方易形成凸块，细集料多的地方下凹，造成水泥稳定碎石基层平整度降低，从而影响上基层(或面层)的铺筑效果。

二、混合料离析控制

1.集料级配选择。在骨架密实结构水泥稳定碎石中．粗集料通常指粒径在4.75～31.5mm间的石料，从集料级配考虑，在此粒径范围内粗集料也可能有多种级配形式。有试验表明：粗集料分别是连续级配、多级嵌挤级配和以单一粒径为主的级配。其集料与水泥、水拌和并压实后均能形成骨架密实结构。

不同级配种类粗集料的物理力学试验结果表明：连续级配的粗集料在压实后形成的空隙率相对较小，且应力应变性能、面层抗剪切能力较好，只是在外力作用下的破碎能力不如多级嵌挤级配，但连续级配中各档料含量相对均匀，有利于整个混合料的抗离析能力，因此对骨架密实结构水泥稳定碎石，粗集料宜选用连续级配类型。骨架密实结构对细集料级配和最大粒径有较严格的要求，首先细集料的最大粒径不应太大，以免将粗集料撑开，影响骨架结构性能；再者细集料的级配应有利于细集料在与水泥混合后形成更为密实的结构。因此细集料应选用容易密实的连续级配，最大粒径小于4.75mm，同时2.36～4.75mm的颗粒也不能太多。

2.用水量与水泥用量。骨架密实结构水泥稳定碎石混合料组成的设计除要选定合理的集料级配外，还需确定水泥及拌和水的用量。在水泥稳定碎石的拌和、运输和摊铺阶段，水泥与水形成的水泥浆将粗细集料粘结在一起。当粘结力足够时，较细的集料能粘附在较粗石料上，并随着粗集料一起移动，此时离析现象不明显；反之，当结合料浆体不能提供足够的粘结力时，细集科难以附着在较粗石料表面，并在混合料的拌和、运输、摊铺、压实中与粗石料分开，出现离析现象。因此，水泥浆的稠度对混合料的抗离析能力非常重要。经试验发现，稠度一定的浆体能提供较大的粘结力，而稠度过大或过小都会降低细集料与粗集料间的粘结力。水泥浆的稠度取决于浆体中水分和水泥的含量。

对骨架密实水泥稳定碎石而言，混合料中实际用水量在考虑以压实标准试验中确定的最佳含水量外，还应从抗离析角度考虑，适当增加或减少用水量。混合料中水泥的用量也不能单从强度考虑，应充分考虑混合料的抗离析能力。

三、施工过程中的影响因素及改进措施

1.混合料拌和及装车。当混合料的各种组成材料进入拌和机后，拌和时间对混合料的离析有较大影响，过短或过长均会使混合料产生离析，其原因是搅拌时间太短，各组成材料不能充分混合，而搅拌时间过长会使加入的水分散失，同时造成粗集料下沉。因此，当搅拌机连续稳定作业时，应严格控制搅拌时间。拌和完后，需将混合料通过皮带输送机送入卸料仓，在此过程中若传送皮带的倾斜角度大于一定值，混合料中粒径较大的碎石会下滑或滚动，从而导致离析，所以混合料传送皮带的角度应尽可能取较小值。

拌和好的混合料从临时储料仓向自卸汽车装料过程中，卸料方式、储料仓出料口大小、出料口距自卸汽车高度、储料仓容积等因素不合理，也会造成混合料离析。混合料采用重力泄料时，可在出料口处加设导向板，使物料在导向板作用下翻转，迫使粗细料落到设定的中心位置，这样可减轻离析现象。出料口的尺寸在满足泄料能力情况下不要过大，较小的出料口可迫使混合料集中泄出，减少离析现象的发生。储料仓最小容量应大于自卸车装料体积，这样可防止由于储料仓泄空后锥形仓底对混合料产生离析作用。此外，单一向自卸车车箱中央集中装料，会使部分粗料滚落在料堆的四周造成离析，因而需在装料时使自卸汽车前后移动，在自卸车车箱的前后方两处堆装(或三处堆装)。

2.混合料运输与摊铺。在骨架密实结构水泥稳定碎石混合料的运输中，混合料离析是因施工便道凹凸不平使车辆颠簸造成的，对这种情况可采取降低车辆行驶速度方法来缓解。为保证路面具有较好的平整度，目前水泥稳定碎石基层施工中，通常采用沥青混凝土摊铺机摊铺基层材料。

在摊铺机螺旋分料器向两侧分料时，往往会造成粗集料被拨向两侧而与细料分离，使压实后基层两侧由于粗集料增加而空隙率变大。在实际施工中，可采取适当减小摊铺宽度来控制，一般摊铺宽度在6m左右为宜。此外，还可对螺旋分料器作如下调整：在保证摊铺厚度前提下，螺旋分料器叶片下边缘与路基的距离调到最小；选用直径较大的螺旋叶片，其直径最好不要小于虚料厚度的1.2倍。

在水泥稳定碎石的摊铺中，摊铺机能否连续、稳定摊铺也是影响混合料离析的因素之一。为达到连续稳定摊铺的目的，应先使拌和设备的拌料能力、运输能力与摊铺机的摊铺速度相互协调，保证混合料的供应充足，避免摊铺机等料的现象出现。摊铺中，摊铺机受料斗后端的闸门尽量开大，确保向后部分料器充足供料：摊铺机受料斗内始终保持一定量的混合料，摊铺室内混合料的高度应始终保持在螺旋分料器叶片高度的2/3处；摊铺中要适时调整螺旋分料器的转速，使其在整个摊铺中处于连续稳定的铺料状态。

3.碾压措施

一般经摊铺机初始夯捣后，铺面已有了70%以上的压实度。如何在后续环节提升压实度的同时，保证后续压实的均匀性，减少压实度、厚度离析，碾压是最关键也是最重要的环节。

①安排专人指挥压路机，严格执行试铺总结得出的碾压方案。

②无论采取分段碾压还是模糊碾压工艺，均应规范每一个压路机的压实区域、进退路线和速度、压实遍数，杜绝过压和漏压现象，同时杜绝横压、急扭急转弯、长时间停留未压实完毕路面的现象，确保铺面每一点受到的压实功一致。

③压实度抽检分布应具有代表性，均匀分布到摊铺断面。对于压实度不足的地方，试验员应立即反馈给压实指挥人员，及时进行补压，直至合格。

水稳混合料离析现象会造成结构层松散、强度下降、整体性和耐久性不足，严重影响后期的路用性能，防离析是目前亟待解决的问题。因此研究骨架密实性水泥稳定碎石离析的防治措施具有重要意义。

参考文献：

[1]周国辉.骨架密实型水泥稳定碎石防离析措施探究[J].中国建材科技，2020(01).

[2]胡力群.骨架密实结构水泥稳定碎石离析原因及改善措施[J].筑路机械与施工机械化,2015(12).