(福建省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院試驗(yàn)檢測中心 福建 福州 350004)

結(jié)構(gòu)類型對(duì)水泥穩(wěn)定碎石性能的影響

郭秋峰

(福建省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院試驗(yàn)檢測中心 福建 福州 350004)

文章對(duì)于三種不同級(jí)配類型的集料的含水泥穩(wěn)定碎石的抗刷性能、收縮性能、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度以及自身抗壓回彈模量等進(jìn)行相關(guān)的測試。最終試驗(yàn)的結(jié)果表明：在客觀條件以及水泥劑量相同的前提下，粗、細(xì)集料的含量相對(duì)適中的水泥穩(wěn)定碎石抗壓回彈模量以及抗壓的強(qiáng)度與粗集料含量明顯多于細(xì)集料含量更多的水泥穩(wěn)定碎石的性能明顯更好；細(xì)集料的含量明顯的多于粗集料的含量的水泥穩(wěn)定碎石在抗壓強(qiáng)度、劈裂強(qiáng)度以及抗壓回彈彈量明顯更大，在粗集料的含量明顯的多于細(xì)集料含量的前提下水泥穩(wěn)定碎石的抗壓回彈模量、相關(guān)的其他強(qiáng)度明顯更小。

水泥；穩(wěn)定碎石；級(jí)配類型；性能

當(dāng)前我國公路當(dāng)中最為常用的基層材料就是水泥穩(wěn)定碎石，通過多年的使用我們不難發(fā)現(xiàn)，此材料本身在水穩(wěn)定性方面相對(duì)較好、強(qiáng)度相對(duì)較高而且整體的板體性也明顯更強(qiáng)，但是該種材料本身也同時(shí)存在抗沖刷性相對(duì)較弱以及容易開裂等諸多缺點(diǎn)。通過研究數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，水泥穩(wěn)定碎石自身的混合料中的集料級(jí)配以及與之相關(guān)的各種路用性能之間都存在著較為緊密的聯(lián)系。

1.原材料的性質(zhì)

（1）水泥：本次室內(nèi)試驗(yàn)采用水泥為福建煉石水泥有限公司生產(chǎn)的煉石牌標(biāo)號(hào)為32.5的水泥，通過對(duì)于水泥的相關(guān)試驗(yàn)室數(shù)據(jù)進(jìn)行研究分析，相關(guān)數(shù)據(jù)指標(biāo)能夠滿足現(xiàn)行有效的技術(shù)規(guī)范要求。

（2）石料：本次室內(nèi)試驗(yàn)所采用的石料均為當(dāng)?shù)厥蠄鏊a(chǎn)的石灰?guī)r，經(jīng)過對(duì)于石料進(jìn)行壓碎值測定，相關(guān)指數(shù)＜35%，符合本次的相關(guān)試驗(yàn)要求。

2.混合料的組成

關(guān)于混合料的比例以及分布特征，JTG D50-2006《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》當(dāng)中有著較為明確的規(guī)定，《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)于三種混合料的細(xì)集料、粗集料的分布特征進(jìn)行了明確，即：懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)、骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)以及骨架空隙結(jié)構(gòu),在此一一對(duì)應(yīng)地配制三種級(jí)配類型混合料A、B、C，做如下試驗(yàn)分析：

級(jí)配混合料A當(dāng)中，粒徑超過4.75mm的粗集料比例超過總數(shù)的61%，而粒徑在4.75mm一下的集料只占到綜述的39.0%。在相對(duì)較為均勻的分布狀態(tài)的情況下，級(jí)配混合料A當(dāng)中的粒徑在4.75mm之下的細(xì)集料的總體含量相對(duì)較高，而經(jīng)過壓實(shí)之后粒徑在4.75mm之上的顆粒不能夠形成相對(duì)有效的嵌擠結(jié)構(gòu)，總體上粗顆粒在細(xì)集料當(dāng)中呈現(xiàn)出懸浮的狀態(tài)。

級(jí)配混合料B當(dāng)中，粒徑在4.75mm之上的粗集料在其中占到總數(shù)的70%，而粒徑在4.75mm之下的細(xì)集料只占到總數(shù)的30%。級(jí)配混合料B當(dāng)中顆粒小于4.75mm的細(xì)集料的相對(duì)含量較低，在經(jīng)過壓實(shí)之后，粒徑大于4.75mm的粗集料總體上呈現(xiàn)出嵌擠結(jié)構(gòu)，而且細(xì)集料能夠在很大程度上進(jìn)行空隙的填充。

級(jí)配混合料C當(dāng)中，粒徑超過4.75mm的粗集料的總數(shù)占到總數(shù)的88.8%，而粒徑在4.75mm之下的細(xì)集料的含量只占到總數(shù)的11.2%。此集料當(dāng)中粒徑在4.75mm以上的粗集料含量相對(duì)較多，而粒徑在4.75mm以下的細(xì)集料的含量相對(duì)較少。經(jīng)過壓實(shí)之后，粒徑超過4.75mm粗顆粒最終能夠形成嵌擠結(jié)構(gòu)，但是由于細(xì)集料的含量相對(duì)較少，最終會(huì)留下20%左右的空隙。

該試驗(yàn)當(dāng)中分別對(duì)于每一種的級(jí)配采用3種劑量不同的水泥來及進(jìn)行配比，其中級(jí)配混合料A、B的含量分別為：4%、5%以及6%，級(jí)配混合料C當(dāng)中的水泥含量分別為：6%、7%以及8%。

3.壓實(shí)的基本標(biāo)準(zhǔn)

本試驗(yàn)分別采用重型擊實(shí)法以及振動(dòng)壓實(shí)法兩種方式來對(duì)于不同的水泥劑量、不同的結(jié)構(gòu)類型的水泥穩(wěn)定碎石材料來確定最佳含水量以及最大干密度。采用振動(dòng)壓實(shí)法的過程當(dāng)中，所選的設(shè)備為本試驗(yàn)室的振動(dòng)壓實(shí)成型機(jī)，型號(hào)為LHZD-6，機(jī)械的振動(dòng)頻率為28-30Hz，靜壓力則達(dá)到了1900N，整個(gè)試驗(yàn)混合料必須要一次性的進(jìn)行裝填，并且以無規(guī)則的回彈跳來進(jìn)行控制停機(jī)狀態(tài)的確定。

（1）相比重型擊實(shí)試驗(yàn)法的含水量，振動(dòng)壓實(shí)法的含水量在水泥穩(wěn)定碎石混合料的最佳含水量明顯明顯更小。具體情況下，級(jí)配混合料A水泥穩(wěn)定碎石的含水量最高，其次為級(jí)配混合料B的水泥穩(wěn)定碎石，而級(jí)配混合料C的水泥穩(wěn)定碎石混合料的含水量為三種混合料當(dāng)中最小的。

對(duì)于級(jí)配混合料A和B水泥穩(wěn)定碎石基層材料的最大干密度上的對(duì)比結(jié)果為：采用振動(dòng)壓實(shí)法明顯的高于擊實(shí)法。級(jí)配混合料為C的水泥穩(wěn)定碎石的最大干密度上面，振動(dòng)壓實(shí)法明顯的高于重型擊實(shí)試驗(yàn)法的密度。究其原因，在進(jìn)行重型擊實(shí)法實(shí)施的過程當(dāng)中，會(huì)出現(xiàn)相對(duì)較為嚴(yán)重的集料的破損現(xiàn)象，最終使得擊實(shí)筒當(dāng)中容納的集料明顯的高于振動(dòng)法。

4.試驗(yàn)的基本結(jié)果

4.1強(qiáng)度

在混合料使用的過程當(dāng)中，隨著養(yǎng)生齡期以及水泥劑量的不斷升高，級(jí)配混合料A、B、C的水泥穩(wěn)定碎石在劈裂、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度以及抗壓回彈模量值的方面呈現(xiàn)出逐步增加的趨勢。

在水泥劑量不變的情況之下，級(jí)配混合料B在無側(cè)限抗壓強(qiáng)度方面明顯的好于級(jí)配混合料A的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，而且之間的相關(guān)對(duì)比差異并不明顯。而相比之下，級(jí)配混合料C的在無側(cè)限抗壓的強(qiáng)度方面明顯的更低。

在水泥的總體劑量相對(duì)較低的前提之下，劈裂強(qiáng)度方面級(jí)配混合料A明顯的好于級(jí)配混合料B，隨后在逐步的提升水泥的劑量之后，二者之間的劈裂強(qiáng)度開始產(chǎn)生轉(zhuǎn)換。級(jí)配混合料B的強(qiáng)度開始高于級(jí)配混合料A。如果水泥的劑量相同，級(jí)配混合料C的劈裂強(qiáng)度與級(jí)配混合料A、B相對(duì)略低。

4.2回彈模量

在水泥的劑量以及養(yǎng)生期齡不斷延長的前提下，級(jí)配混合料A、B、C水泥穩(wěn)定碎石自身的抗壓回彈模量以及抗壓模量上面呈現(xiàn)出了明顯上升的趨勢，但是三種水泥穩(wěn)定碎石的增幅呈現(xiàn)出一定的差異。

在水泥的劑量相同而且齡期相同的前提下，級(jí)配混合料A、C水泥穩(wěn)定碎石混合料的抗壓回彈模量相比級(jí)配混合料B略小。

水泥劑量以及齡期相同的前提下，抗壓回彈模量最大的是級(jí)配混合料A，其次是級(jí)配混合料B，而級(jí)配混合料C的抗壓回彈模量值則為最小。

4.3溫度收縮系數(shù)

所有混合料當(dāng)中，對(duì)于結(jié)合料的使用數(shù)量會(huì)對(duì)于混合料的溫度以及收縮變形程度產(chǎn)生相對(duì)較大的影響。整體結(jié)構(gòu)完全相同的水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)，伴隨著水泥的劑量不斷的提高，各個(gè)溫度段之間的溫縮變形也在逐步的增大，而且整體的平均溫縮系數(shù)也處于不斷增加的趨勢。而混合料自身結(jié)構(gòu)的基本類型則是對(duì)于混合料溫縮變形產(chǎn)生影響的另外一個(gè)相對(duì)較為顯著的因素。整體的平均溫縮系數(shù)的變化規(guī)律主要為：在懸浮密實(shí)水泥穩(wěn)定碎石整體的溫縮系數(shù)相對(duì)較大，隨之骨架空隙以及骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)的水泥穩(wěn)定碎石的平均溫縮系數(shù)就相對(duì)較小。

4.4 抗沖刷

相同結(jié)構(gòu)的水泥穩(wěn)定碎石，其在沖刷試驗(yàn)中沖刷量的大小與水泥的劑量有著明顯的關(guān)系。通常來說，如果水泥的劑量相對(duì)越大，整體的抗沖刷能力也就越強(qiáng)，但是對(duì)于不同的結(jié)構(gòu)類型來說，水泥的劑量與沖刷量之間的影響程度存在一定的不同。

在水泥劑量完全相等的前提下，在A、B、C三種級(jí)配混合料類型的水泥穩(wěn)定碎石的材料當(dāng)中，骨架結(jié)構(gòu)的空隙總體的沖刷量明顯的更小，而懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)的沖刷量為三者中最大的。

5.結(jié)語

在水泥劑量、養(yǎng)生條件相同時(shí)，級(jí)配混合料B水泥穩(wěn)定碎石的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、抗壓回彈模量都略大于級(jí)配混合料A，而級(jí)配混合料C水泥穩(wěn)定碎石的最??；劈裂強(qiáng)度、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度和抗壓回彈模量的規(guī)律為級(jí)配混合料A水泥穩(wěn)定碎石最大，級(jí)配混合料B次之，級(jí)配混合料C最??；當(dāng)無側(cè)限抗壓強(qiáng)度相當(dāng)時(shí)，抗沖刷能力的大小為：級(jí)配混合料C＞級(jí)配混合料B＞級(jí)配混合料A。

[1] JTG D50-2006，公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范

[2] JTG E51-2009，公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程

[3] JTG/T F20-2015, 公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則

[4] 福建省普通公路路面基層施工標(biāo)準(zhǔn)化指南.2013

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