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陕西省交通工程咨询公司 陕西西安 710003
摘要：本文分析了水泥稳定基层的特征，阐述了在施工中，应着重从集料级配、水泥剂量、压实厚度等几方面控制水泥稳定碎石基层的质量，并提出了水泥稳定碎石基层施工的质量监测。
关键词：水泥稳定碎石基层；施工质量；质量监测
1、水泥稳定基层的特性
1.1强度高。在基层混合料灰剂量不超过6%的情况下，强度能达到6MPa以上。
1.2水稳性好。这种结构一旦钙化成型，便不怕水长期侵蚀。它具有水泥混凝土的一些性质。
1.3易操作。基层混合料易生产，拌和容易。灰剂量、含水量在级配一定的情况下，易控制，根据监测情况随时可以调整。
1.4抗疲劳能力强。因为强度高，比其它结构更稳定、持久。
1.5远期成本底。使用寿命长，相应较少了建设成本。
1.6半刚性。这种结构的刚度介于刚性路面和柔性路面之间。
2、严格控制集料的级配
2.1水泥稳定碎石基层的结构类型
《公路沥青路面设计规范》（（JTG D50-2006）（以下简称《设计规范》））将水泥稳定碎石基层按其混合料结构状态，分为骨架密实型、骨架空隙型、悬浮密实型和均匀密实型四种结构类型。
悬浮密实型混合料中细料的压实体积大于粗集料形成的空隙体积，即粗集料在压实混合料中处于“悬浮状态”；骨架密实型混合料中细料的压实体积“临界”于粗集料形成的空隙体积，粗集料在压实混合料中有一定“骨架作用”；骨架空隙型混合料中细料的压实体积则小于粗集料形成的空隙体积，压实混合料形成“骨架”的粗集料之间存有一定的空隙。
2.2 正确选择水泥稳定碎石的结构类型
上述四种结构类型应结合公路等级进行选用：高速公路、一级公路的基层或上基层宜选用骨架密实型混合料；二级及二级以下公路的基层和各级公路的底基层均可采用悬浮密实型混合料。均匀密实型混合料适用于高速公路、一级公路的底基层，二级及二级以下公路的基层。骨架空隙型混合料具有较高的空隙率，适用于需考虑路面内部排水要求的基层。
《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034-2000）中提出的各类无机结合料稳定粒料类的基层材料，其级配是按最大密实原理设计的连续级配，属于悬浮密实类型，目前在我国二级以下公路中应用广泛。但研究表明，这种连续级配中4.75mm、2.36mm、0.075mm的通过量偏大，尤其是0.075mm的通过量较大，导致基层的抗裂性能和和抗冲刷性较差。因此，《设计规范》中，悬浮密实型结构的集料级配对2.36mm以下的细料含量，尤其是0.075mm以下的细料含量的限制进行了提高。
路面设计及施工中，应严格按《设计规范》的要求，进行集料级配的设计及施工中的级配调整，减少基层裂缝的产生。有条件时，施工中最好选用骨架密实型水泥稳定碎石基层，并严格控制细集料的含量、结合料剂量、含水量，及时养生。
2.3 严格控制集料最大粒径
施工中，应严格控制集料最大粒径，防止施工摊铺时产生离析，造成基层强度不均匀。使用的碎石应预先分3～4个不同粒径后进行掺配。为保证集料的规格，要求采用圆锥破碎机破碎。
2.4 严格控制细料的含量
其次，还需严格控制集料中粒径小于0.075mm以下的含量。当细集料增加时，基层干缩性应力随之增加，混合料的温缩系数随温度降低而变化幅度增大。随着小于0.075mm以下颗粒含量的增加，水泥剂量也会相应增加，导致基层表面出现起皮现象而影响基层质量。水泥剂量波动大不仅影响强度，而且往往从低强度处首先出现收缩干裂。细粉料含量多、塑性指数大是导致半刚性基层产生裂缝的主要原因，施工中必须加以控制和防范。
3、严格控制水泥剂量
3.1水泥的选择
施工中选用的水泥强度等级不易过高，一般选择32.5强度等级。考虑不同品种的水泥具有不同程度的收缩性，尽量选择普通硅酸盐水泥。水泥剂量根据试验配合比确定，一般控制在3%～5.5%。当达不到强度要求时，首先应调整、改善集料的级配和混合料的结构形态，使其达到设计强度要求，不宜盲目地增加水泥剂量。
3.2 水泥的最大剂量不应超过6%
水泥剂量达6%以上时，会导致7d抗压强度偏高，水泥稳定碎石基层易出现早期开裂现象，这种情况在施工中比较常见。同时，由于水泥剂量的提高，基层的强度相应地提高，但脆性也相应增大，易出现收缩开裂。
4、确保适宜的压实厚度
水泥稳定碎石基层的厚度应根据交通量的大小、材料的使用性能，施工机械配备，以及便于施工组织、管理等因素选择。每层最适宜的压实厚度为180～200mm，且每层压实的最小厚度不得小于150mm，否则，薄的半刚性基层会在重载车的作用下，因产生过大拉应力而出现开裂。因此，施工中应特别注意避免过厚或过薄的基层。
水泥稳定碎石基层的施工中，首先应选择适宜的水泥稳定碎石结构类型，同时在施工中严格控制集料的级配组成和水泥的剂量，并确保适宜的压实厚度，是确保基层施工质量的几个最重要的环节。
5、水泥稳定碎石基层施工的质量监测
水泥稳定碎石基层施工质量管理包括2方面的内容：①对生产过程进行控制，以生产出合格的混合料；②对路面混凝土的压实度进行控制和检测压实后的基层质量。因此，有必要强调对各原材料质量的初始检测和定期测试以及对混合料特性与压实度的系统测定、记录与统计。
对于试验和生产的质量管理，笔者认为应该采用质量管理图进行控制。尽管目前对半刚性基层的配合比设计时已经考虑了强度离散性的问题，然而在实际施工中并没有采用类似措施建立各种原材料的质量管理图。许多工程往往只采用单一的试验结果就决定施工配合比，而由于偶然和系统因素，这种试验结果不一定具有代表性，并且由于水泥稳定碎石强度测定的滞后性，经常造成质量事故。质量管理图的使用将可以弥补这方面的不足，判断生产过程是否处于控制状态。
以下以质量管理图中的一种X—R管理图对某一规格粗集料的控制来说明这一方法的重要性和使用方法，笔者建议可以采用棱角系数为控制粗集料级配的指标。所谓棱角系数即以67减去按规定的方法将集料填满容器时，固体体积所占的百分数。棱角系数可反映集料的颗粒形状对堆积密度的影响，棱角系数越大，堆积时的空隙率越大。质量管理图的形式见图1，分析过程如下：①由材料堆积体中取出一盘样品，采用四分法取其对角线部分的两份材料，做两次试驗，测定Xi值（样品的棱角系数），根据已有检测值，数据个数至少为20～30个，计算样本平均值X 和样本均方差σ。
②计算子样平均值X 的控制界限线。控制上（UCL）、下限（LCL）分别为X +3σ及X -3σ。
③计算极差R的控制界限值，根据已测值（样本数多于10个），计算子样的极差R和样本平均极差R。极差的控制上（UCL）、下限（LCL）分别为R
是与子样容量有关的系数，可查表得出。
④绘制分析用管理图。
⑤以取样日期为横坐标，将现场抽取容量为n的子样，计算得X和R分别点绘在X-R管理图上，如出现出界点则表明有所异常，应立即查明原因，采取相应措施，其中包括配合比的调整。
参考文献：
[1]中交公路规划设计院主编.公路沥青路面设计规范（JTG D50-2006）[S].北京：人民交通出版社，2006，10-13，90-91
[2] 交通部公路科学研究所主编.公路沥青路面施工技术规范（JTG F40-2004）[S].北京：人民交通出版社，2004，7
[3] 姜斌. 半刚性基层路面反射裂缝的形成及预防[J].中国交通建设监理，2007，04
[4] 魏庆君 王宏斌.非荷载性裂缝形成机理及防范[J].中国交通建设监理，2009，01
摘要：本文分析了水泥稳定基层的特征，阐述了在施工中，应着重从集料级配、水泥剂量、压实厚度等几方面控制水泥稳定碎石基层的质量，并提出了水泥稳定碎石基层施工的质量监测。
关键词：水泥稳定碎石基层；施工质量；质量监测
1、水泥稳定基层的特性
1.1强度高。在基层混合料灰剂量不超过6%的情况下，强度能达到6MPa以上。
1.2水稳性好。这种结构一旦钙化成型，便不怕水长期侵蚀。它具有水泥混凝土的一些性质。
1.3易操作。基层混合料易生产，拌和容易。灰剂量、含水量在级配一定的情况下，易控制，根据监测情况随时可以调整。
1.4抗疲劳能力强。因为强度高，比其它结构更稳定、持久。
1.5远期成本底。使用寿命长，相应较少了建设成本。
1.6半刚性。这种结构的刚度介于刚性路面和柔性路面之间。
2、严格控制集料的级配
2.1水泥稳定碎石基层的结构类型
《公路沥青路面设计规范》（（JTG D50-2006）（以下简称《设计规范》））将水泥稳定碎石基层按其混合料结构状态，分为骨架密实型、骨架空隙型、悬浮密实型和均匀密实型四种结构类型。
悬浮密实型混合料中细料的压实体积大于粗集料形成的空隙体积，即粗集料在压实混合料中处于“悬浮状态”；骨架密实型混合料中细料的压实体积“临界”于粗集料形成的空隙体积，粗集料在压实混合料中有一定“骨架作用”；骨架空隙型混合料中细料的压实体积则小于粗集料形成的空隙体积，压实混合料形成“骨架”的粗集料之间存有一定的空隙。
2.2 正确选择水泥稳定碎石的结构类型
上述四种结构类型应结合公路等级进行选用：高速公路、一级公路的基层或上基层宜选用骨架密实型混合料；二级及二级以下公路的基层和各级公路的底基层均可采用悬浮密实型混合料。均匀密实型混合料适用于高速公路、一级公路的底基层，二级及二级以下公路的基层。骨架空隙型混合料具有较高的空隙率，适用于需考虑路面内部排水要求的基层。
《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034-2000）中提出的各类无机结合料稳定粒料类的基层材料，其级配是按最大密实原理设计的连续级配，属于悬浮密实类型，目前在我国二级以下公路中应用广泛。但研究表明，这种连续级配中4.75mm、2.36mm、0.075mm的通过量偏大，尤其是0.075mm的通过量较大，导致基层的抗裂性能和和抗冲刷性较差。因此，《设计规范》中，悬浮密实型结构的集料级配对2.36mm以下的细料含量，尤其是0.075mm以下的细料含量的限制进行了提高。
路面设计及施工中，应严格按《设计规范》的要求，进行集料级配的设计及施工中的级配调整，减少基层裂缝的产生。有条件时，施工中最好选用骨架密实型水泥稳定碎石基层，并严格控制细集料的含量、结合料剂量、含水量，及时养生。
2.3 严格控制集料最大粒径
施工中，应严格控制集料最大粒径，防止施工摊铺时产生离析，造成基层强度不均匀。使用的碎石应预先分3～4个不同粒径后进行掺配。为保证集料的规格，要求采用圆锥破碎机破碎。
2.4 严格控制细料的含量
其次，还需严格控制集料中粒径小于0.075mm以下的含量。当细集料增加时，基层干缩性应力随之增加，混合料的温缩系数随温度降低而变化幅度增大。随着小于0.075mm以下颗粒含量的增加，水泥剂量也会相应增加，导致基层表面出现起皮现象而影响基层质量。水泥剂量波动大不仅影响强度，而且往往从低强度处首先出现收缩干裂。细粉料含量多、塑性指数大是导致半刚性基层产生裂缝的主要原因，施工中必须加以控制和防范。
3、严格控制水泥剂量
3.1水泥的选择
施工中选用的水泥强度等级不易过高，一般选择32.5强度等级。考虑不同品种的水泥具有不同程度的收缩性，尽量选择普通硅酸盐水泥。水泥剂量根据试验配合比确定，一般控制在3%～5.5%。当达不到强度要求时，首先应调整、改善集料的级配和混合料的结构形态，使其达到设计强度要求，不宜盲目地增加水泥剂量。
3.2 水泥的最大剂量不应超过6%
水泥剂量达6%以上时，会导致7d抗压强度偏高，水泥稳定碎石基层易出现早期开裂现象，这种情况在施工中比较常见。同时，由于水泥剂量的提高，基层的强度相应地提高，但脆性也相应增大，易出现收缩开裂。
4、确保适宜的压实厚度
水泥稳定碎石基层的厚度应根据交通量的大小、材料的使用性能，施工机械配备，以及便于施工组织、管理等因素选择。每层最适宜的压实厚度为180～200mm，且每层压实的最小厚度不得小于150mm，否则，薄的半刚性基层会在重载车的作用下，因产生过大拉应力而出现开裂。因此，施工中应特别注意避免过厚或过薄的基层。
水泥稳定碎石基层的施工中，首先应选择适宜的水泥稳定碎石结构类型，同时在施工中严格控制集料的级配组成和水泥的剂量，并确保适宜的压实厚度，是确保基层施工质量的几个最重要的环节。
5、水泥稳定碎石基层施工的质量监测
水泥稳定碎石基层施工质量管理包括2方面的内容：①对生产过程进行控制，以生产出合格的混合料；②对路面混凝土的压实度进行控制和检测压实后的基层质量。因此，有必要强调对各原材料质量的初始检测和定期测试以及对混合料特性与压实度的系统测定、记录与统计。
对于试验和生产的质量管理，笔者认为应该采用质量管理图进行控制。尽管目前对半刚性基层的配合比设计时已经考虑了强度离散性的问题，然而在实际施工中并没有采用类似措施建立各种原材料的质量管理图。许多工程往往只采用单一的试验结果就决定施工配合比，而由于偶然和系统因素，这种试验结果不一定具有代表性，并且由于水泥稳定碎石强度测定的滞后性，经常造成质量事故。质量管理图的使用将可以弥补这方面的不足，判断生产过程是否处于控制状态。
以下以质量管理图中的一种X—R管理图对某一规格粗集料的控制来说明这一方法的重要性和使用方法，笔者建议可以采用棱角系数为控制粗集料级配的指标。所谓棱角系数即以67减去按规定的方法将集料填满容器时，固体体积所占的百分数。棱角系数可反映集料的颗粒形状对堆积密度的影响，棱角系数越大，堆积时的空隙率越大。质量管理图的形式见图1，分析过程如下：①由材料堆积体中取出一盘样品，采用四分法取其对角线部分的两份材料，做两次试驗，测定Xi值（样品的棱角系数），根据已有检测值，数据个数至少为20～30个，计算样本平均值X 和样本均方差σ。
②计算子样平均值X 的控制界限线。控制上（UCL）、下限（LCL）分别为X +3σ及X -3σ。
③计算极差R的控制界限值，根据已测值（样本数多于10个），计算子样的极差R和样本平均极差R。极差的控制上（UCL）、下限（LCL）分别为R
是与子样容量有关的系数，可查表得出。
④绘制分析用管理图。
⑤以取样日期为横坐标，将现场抽取容量为n的子样，计算得X和R分别点绘在X-R管理图上，如出现出界点则表明有所异常，应立即查明原因，采取相应措施，其中包括配合比的调整。
参考文献：
[1]中交公路规划设计院主编.公路沥青路面设计规范（JTG D50-2006）[S].北京：人民交通出版社，2006，10-13，90-91
[2] 交通部公路科学研究所主编.公路沥青路面施工技术规范（JTG F40-2004）[S].北京：人民交通出版社，2004，7
[3] 姜斌. 半刚性基层路面反射裂缝的形成及预防[J].中国交通建设监理，2007，04
[4] 魏庆君 王宏斌.非荷载性裂缝形成机理及防范[J].中国交通建设监理，2009，01