水泥穩(wěn)定碎石配合比設(shè)計與材料選擇分析一、引言水泥穩(wěn)定碎石作為道路工程基層（底基層）的核心結(jié)構(gòu)材料，憑借強度高、整體性好、水穩(wěn)性優(yōu)良等特點，在高等級公路、城市道路及市政工程中廣泛應(yīng)用。其配合比設(shè)計的合理性與材料選擇的科學(xué)性，直接決定基層結(jié)構(gòu)的承載能力、抗裂性能及耐久性，進而影響道路整體使用壽命與運營質(zhì)量。本文從工程實踐角度，系統(tǒng)分析水泥穩(wěn)定碎石的材料選擇要點與配合比設(shè)計方法，為工程技術(shù)人員提供兼具理論支撐與實操價值的技術(shù)參考。二、材料選擇分析（一）水泥的選擇水泥作為穩(wěn)定碎石的膠結(jié)材料，其類型、強度等級及性能指標(biāo)直接影響穩(wěn)定層的早期強度形成與長期穩(wěn)定性。工程中優(yōu)先選用普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥或火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥，嚴禁使用快硬水泥、早強水泥或已受潮變質(zhì)的水泥。水泥強度等級宜選32.5級或42.5級，需滿足“初凝時間≥3h、終凝時間≤10h”的施工要求——初凝時間過短易導(dǎo)致施工中混合料提前凝結(jié)，無法完成攤鋪碾壓；終凝時間過長則會延緩強度形成，增加施工周期與養(yǎng)護成本。此外，水泥的化學(xué)穩(wěn)定性需重點關(guān)注：游離氧化鈣（f-CaO）含量過高會引發(fā)后期體積膨脹，導(dǎo)致基層開裂；氧化鎂（MgO）含量需控制在5%以內(nèi)（礦渣水泥可放寬至6%），避免因水化反應(yīng)不均產(chǎn)生結(jié)構(gòu)缺陷。（二）碎石集料的選擇碎石是水泥穩(wěn)定碎石的骨架支撐材料，其級配、粒徑、壓碎值及潔凈度直接影響混合料的密實度與強度。1.級配類型：工程中常用連續(xù)級配或骨架密實型級配。連續(xù)級配通過各檔集料的連續(xù)填充形成密實結(jié)構(gòu)，但細集料（0.075mm~4.75mm）含量不宜過高（通常≤20%），否則易因水泥漿體過多導(dǎo)致干縮裂縫；骨架密實型級配通過粗集料（≥9.5mm）形成骨架、細集料填充空隙，兼具較高強度與抗裂性，適用于重載交通道路。2.粒徑與壓碎值：基層用碎石最大粒徑宜為31.5mm（底基層可采用37.5mm），壓碎值需≤26%（重載交通≤22%），以保證集料的力學(xué)性能。針片狀顆粒含量應(yīng)≤15%，避免因集料形態(tài)不規(guī)則降低混合料密實度。3.潔凈度：集料中黏土、有機質(zhì)等雜質(zhì)含量需嚴格控制——黏土含量（<0.075mm顆粒）≤2%，有機質(zhì)含量通過比色法檢測應(yīng)合格，否則會降低水泥與集料的黏結(jié)力，引發(fā)強度衰減。（三）水的選擇拌和用水應(yīng)采用飲用水或符合《混凝土用水標(biāo)準》（JGJ63）的水源，嚴禁使用含有油污、硫酸鹽（SO?2?含量>2700mg/L）、氯鹽（Cl?含量>350mg/L）的水，避免腐蝕水泥水化產(chǎn)物或影響強度發(fā)展。（四）外加劑的選擇（可選）針對特殊工程需求（如低溫施工、長距離運輸），可選擇性添加外加劑：緩凝劑（如木質(zhì)素磺酸鈣）：延長水泥初凝時間，適用于高溫或長距離運輸場景；早強劑（如氯化鈣）：加速強度形成，但需控制摻量（≤水泥質(zhì)量的2%），避免后期強度倒縮；減水劑（如萘系減水劑）：降低拌和用水量，減少干縮裂縫，摻量需通過試驗確定。三、配合比設(shè)計方法（一）設(shè)計依據(jù)與目標(biāo)配合比設(shè)計需以《公路路面基層施工技術(shù)細則》（JTG/TF20）為依據(jù)，目標(biāo)是確定水泥劑量、集料級配、最佳含水率、最大干密度，使混合料滿足：7d無側(cè)限抗壓強度≥設(shè)計值（如重載交通基層≥4.5MPa）、干縮系數(shù)≤0.3×10??/℃、溫縮系數(shù)≤2.0×10??/℃，同時兼顧施工和易性與經(jīng)濟性。（二）設(shè)計步驟1.目標(biāo)配合比設(shè)計（1）集料級配設(shè)計：根據(jù)工程要求選擇級配類型（連續(xù)級配或骨架密實型），通過篩分試驗確定各檔集料的摻配比例，使合成級配滿足規(guī)范級配范圍（如基層級配：0.075mm篩孔通過率3%~7%，4.75mm篩孔通過率29%~47%，26.5mm篩孔通過率90%~100%）。（2）水泥劑量初步確定：參考規(guī)范推薦劑量（3%~6%），按0.5%~1%的梯度（如3%、3.5%、4%、4.5%、5%）制備混合料，進行擊實試驗與無側(cè)限抗壓強度試驗，繪制“水泥劑量-強度”曲線，選取滿足強度要求且經(jīng)濟的水泥劑量（通常比規(guī)范推薦值高0.5%~1%，以保證施工過程中的劑量損失）。（3）最佳含水率與最大干密度確定：對選定水泥劑量的混合料，采用重型擊實試驗（或振動壓實試驗）確定最佳含水率（w?）與最大干密度（ρ?），作為施工控制的依據(jù)。2.生產(chǎn)配合比設(shè)計（1）集料篩分與級配調(diào)整：對拌合站各冷料倉集料進行篩分，根據(jù)目標(biāo)級配計算各倉的生產(chǎn)摻配比例，確保熱料倉（拌合站烘干后的集料倉）的合成級配與目標(biāo)級配偏差≤規(guī)范要求（如0.075mm篩孔偏差≤2%，4.75mm篩孔偏差≤4%）。（2）水泥劑量與密度驗證：按生產(chǎn)級配制備混合料，重復(fù)擊實試驗與強度試驗，驗證水泥劑量與密度參數(shù)，必要時調(diào)整水泥劑量（通常與目標(biāo)配合比偏差≤0.5%）。3.生產(chǎn)配合比試配與調(diào)整在拌合站進行試拌，檢測混合料的級配、水泥劑量、含水率，通過現(xiàn)場攤鋪、碾壓試驗，驗證混合料的可施工性（如攤鋪厚度、碾壓遍數(shù)、成型時間），最終確定施工配合比。四、設(shè)計要點與質(zhì)量控制（一）級配優(yōu)化要點采用“骨架密實”級配：通過增大4.75mm~26.5mm集料比例（占比≥60%），形成粗集料骨架，細集料填充空隙，可有效提高混合料的抗裂性與承載能力；控制細集料含量：0.075mm~4.75mm集料含量≤20%，避免因水泥漿體過多導(dǎo)致干縮裂縫；調(diào)整級配曲線：使級配曲線在0.3mm~4.75mm區(qū)間平緩過渡，減少級配突變引發(fā)的離析。（二）水泥劑量控制水泥劑量并非越高越好：劑量過高（>6%）會顯著增加干縮裂縫風(fēng)險，且經(jīng)濟性差；劑量過低則強度不足，需通過試驗確定“最小有效劑量”（滿足強度要求的最低水泥劑量）；施工過程中采用EDTA滴定法或快速測定儀實時檢測水泥劑量，確保實際劑量與設(shè)計值偏差≤0.5%。（三）施工質(zhì)量控制拌和控制：采用強制式拌合機，確保集料與水泥均勻混合，拌和時間≥60s；攤鋪碾壓：攤鋪速度≤2m/min，碾壓遵循“先輕后重、先慢后快”原則，終壓采用雙鋼輪壓路機，確保壓實度≥98%（重型擊實標(biāo)準）；養(yǎng)護管理：碾壓完成后立即覆蓋土工布灑水養(yǎng)護，養(yǎng)護期≥7d，期間禁止車輛通行。五、工程應(yīng)用案例某高速公路基層采用水泥穩(wěn)定碎石（骨架密實型級配），設(shè)計強度4.5MPa。材料選擇如下：水泥：P.O42.5級普通硅酸鹽水泥，初凝時間4h，終凝時間8h；碎石：石灰?guī)r集料，級配為：0~3mm（15%）、3~10mm（25%）、10~20mm（30%）、20~30mm（30%），壓碎值22%，針片狀含量12%；配合比設(shè)計：水泥劑量4.5%，最佳含水率5.8%，最大干密度2.35g/cm3。施工過程中，通過嚴格控制級配、水泥劑量與碾壓工藝，基層7d無側(cè)限抗壓強度平均值5.2MPa，變異系數(shù)≤15%，干縮裂縫率<0.1%/km，滿足重載交通道路要求。六、結(jié)論水泥穩(wěn)定碎石的配合比設(shè)計與材料選擇需緊密結(jié)合工程需求（交通等級、氣候條件、施工工藝