水泥稳定碎石基层的无侧限抗压强度试验研究

一、引言

随着交通荷载的日益增大和公路建设标准的不断提高，对水泥稳定碎石基层的无侧限抗压强度提出了更高要求。然而，在实际工程中，由于材料组成、施工工艺、养生条件等因素的影响，水泥稳定碎石基层的无侧限抗压强度往往难以达到设计标准，易出现裂缝、变形等病害，影响路面的正常使用。因此，开展水泥稳定碎石基层的无侧限抗压强度试验研究，明确各影响因素的作用机制，提出针对性的控制措施，对于提高基层质量、延长路面使用寿命具有重要的现实意义。

二、水泥稳定碎石基层无侧限抗压强度试验设计

2.1 试验材料

本次试验所用材料包括水泥、碎石和水。水泥选用强度等级为 42.5 级的普通硅酸盐水泥，其各项性能指标符合国家标准要求，具有凝结时间适宜、水化热较低等特点，能够满足水泥稳定碎石基层的施工和强度形成需求。碎石采用当地产的石灰岩碎石，按粒径大小分为不同规格，以满足集料级配要求。通过筛分试验确定碎石的颗粒组成，确保其级配符合设计规范。碎石的压碎值、针片状颗粒含量等指标均经过检验，符合相关标准，以保证集料具有足够的强度和稳定性。

2.2 试验方案

本次试验主要研究水泥剂量、集料级配、养生龄期和养生温度对水泥稳定碎石基层无侧限抗压强度的影响。根据相关规范和工程实际情况，确定试验参数范围：水泥剂量分别为 3%、4%、5%、6%、7%；集料级配采用三种不同的级配方案，分别为级配 A、级配 B、级配 C，其中级配 A 偏粗，级配 C 偏细，级配 B 为中间级配；养生龄期分别为 7d、14d、28d；养生温度分别为 15℃、20℃、25℃。

按照不同的试验参数，采用静压法制作直径 150mm、高 150mm 的圆柱体试件，每组试验制作 6 个试件，以减少试验误差。试件制作完成后，在标准养护条件下进行养生，养生期间保持试件表面湿润。养生结束后，采用压力试验机进行无侧限抗压强度试验，加载速率控制在 1mm/min，记录试件破坏时的最大压力，计算无侧限抗压强度[1]。

三、试验结果与分析

3.1 水泥剂量对无侧限抗压强度的影响

在集料级配、养生龄期和养生温度相同的条件下， 水泥剂量对水泥稳定碎石基层无侧限抗压强度的影响如图 1 所示。从试验结果可以看出，随着 先增大后趋于稳定的趋势。当水泥剂量在 3%～5% 范围内时，强度增长 得水泥水化反应生成的胶凝材料增多，集料之间的粘结力增强，从而提高 强度增长速度放缓，甚至出现略有下降的趋势，这是由于水泥用量过多会导致水 大， 试件 温度应力，从而出现微裂缝，影响强度的进一步提高。

图 1

3.2 集料级配对无侧限抗压强度的影响

在水泥剂量、养生龄期和养生温度相同的条件下，不同集料级配对无侧限抗压强度的影响如表 1 所示。

表 1 不同集料级配对无侧限抗压强度的影响分析表

试验结果表明，集料级配对强度有显著影响。级配 B（中间级配）的无侧限抗压强度最高，级配 A（偏粗）次之，级配 C（偏细）最低。这是因为级配 B 的集料颗粒搭配合理，粗集料形成骨架结构，细集料填充骨架间隙，使得集料之间的密实度较高，水泥浆体能够均匀包裹集料，形成较强的整体结构。级配 A 由于粗集料含量过多，细集料不足，骨架之间的空隙较大，水泥浆体无法充分填充，导致结构的密实度和强度降低。级配 C 由于细集料含量过多，易产生离析现象，且水泥浆体的用量相对增加，水化热较大，容易产生收缩裂缝，从而影响强度。

四、提升水泥稳定碎石基层无侧限抗压强度的技术措施

4.1 优化材料组成设计

根据试验结果，合理确定水泥剂量和集料级配。在满足强度要求的前提下，尽量减少水泥用量，以降低水化热和收缩裂缝的产生。选择级配良好的集料，确保粗集料形成骨架，细集料填充密实，提高基层的密实度和强度。同时，严格控制集料的质量，避免使用针片状颗粒含量过高、压碎值过大的集料 。

4.2 改进施工工艺

在施工过程中，应保证拌和均匀，避免出现水泥浆分布不均的现象。采用摊铺机进行摊铺，确保摊铺厚度均匀、表面平整。碾压时，遵循 “先轻后重、先慢后快” 的原则，确保基层达到规定的压实度。压实度是影响基层强度的重要因素，压实度越高，集料之间的接触越紧密，强度越高。因此，应严格控制碾压工艺，避免出现漏压、欠压等问题。

4.3 加强养生管理

养生是保证水泥稳定碎石基层强度形成的关键环节。养生期间，应保持基层表面湿润，避免干燥失水。可采用洒水养生、覆盖塑料薄膜或麻袋等方式进行养生。在低温季节，应采取保温措施，提高养生温度；在高温季节，应增加洒水次数，防止基层表面温度过高。同时，养生期间应禁止车辆通行，避免基层受到扰动和破坏[3]。

4.4 掺加外掺剂

在水泥稳定碎石中掺加适量的外掺剂，如减水剂、早强剂、缓凝剂等，可以改善水泥的性能，提高基层的无侧限抗压强度。减水剂能够减少水泥用量，降低水化热，同时提高水泥浆体的流动性，改善集料与水泥浆体的粘结性能；早强剂能够加快水泥水化反应速度，提高基层的早期强度，缩短养生龄期；缓凝剂则适用于高温季节施工，能够延缓水泥的凝结时间，避免因水化热过大而产生裂缝。

五、结论

通过对水泥稳定碎石基层无侧限抗压强度的试验研究，得出以下结论：水泥剂量、集料级配、养生龄期和养生温度均对无侧限抗压强度有显著影响。随着水泥剂量的增加，强度先增大后趋于稳定，合理水泥剂量一般为 5% 左右；中间级配的集料有利于提高强度；强度随养生龄期的延长而增大，应保证足够的养生时间；较高的养生温度能够促进强度的发展。为提升水泥稳定碎石基层的无侧限抗压强度，应优化材料组成设计，合理确定水泥剂量和集料级配；改进施工工艺，确保拌和均匀、摊铺平整、碾压密实；加强养生管理，保证养生条件适宜；必要时可掺加外掺剂改善水泥性能。本研究成果可为水泥稳定碎石基层的设计和施工提供参考，有助于提高基层的质量和使用寿命，为公路工程的安全可靠运营提供保障。

参考文献：

[1]杨兰兰，孙芳. 填充式大粒径水泥稳定碎石基层路用性能分析[J].水泥，2025，（08）：81-84.

[2]姚久星，刘志超，王付根. 纤维加筋水泥土无侧限抗压强度及破坏形态分析[J].厦门理工学院学报，2024，32（05）：90-96.

[3]黄河. 抗裂型水泥稳定碎石在工程中的技术应用[J].中国水运，2024，24（20）：117-119.