張彩霞

(中交基礎(chǔ)設(shè)施養(yǎng)護集團寧夏工程有限公司，寧夏 銀川 750001)

水泥穩(wěn)定碎石采用水泥及集料以一定比例拌和而成，大量研究人員對集料的原材料質(zhì)量和組成級配、配合比設(shè)計方法、混合料強度等方面進行了相應(yīng)研究，而對原材料物理指標(biāo)對混合料性能的影響研究較少。《公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則》(JTG/T F20—2015)[1]中規(guī)定了集料的部分控制標(biāo)準(zhǔn)，但具體要求對混合料的性能提升效果及各集料指標(biāo)對混合料的影響程度尚不明確。

為此，本文對當(dāng)?shù)啬掣咚俟费鼐€的砂巖、石灰?guī)r取樣試驗，對該集料的性能指標(biāo)與水穩(wěn)混合料的性能指標(biāo)建立相關(guān)關(guān)系。采用Pearson相關(guān)系數(shù)法及灰色關(guān)聯(lián)分析法分析各指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系。推導(dǎo)出集料的關(guān)鍵控制指標(biāo)。

1 相關(guān)關(guān)系評價方法

采用Pearson相關(guān)系數(shù)法及灰色關(guān)聯(lián)分析法，對集料物理指標(biāo)之間、集料物理指標(biāo)與混合料指標(biāo)之間建立相關(guān)關(guān)系。Pearson相關(guān)系數(shù)法[2]采用兩組數(shù)據(jù)，分析兩組數(shù)據(jù)是否符合良好的線性關(guān)系，得出線性相關(guān)系數(shù)，線性關(guān)系越好，相關(guān)系數(shù)越高，如不存在相關(guān)性或相關(guān)性低時，該方法將無法用于評價?；疑P(guān)聯(lián)分析法[3]用于分析兩個因素變化的趨勢趨于一致性的程度，如兩個因素相似或相異變化程度同步時，兩個因素的相關(guān)性高。它既可以反映線性關(guān)聯(lián)程度，也可以是非線性關(guān)聯(lián)程度。

2 集料物理力學(xué)測試結(jié)果及分析

對山西省某高速公路沿線的1種石灰?guī)r、5種砂巖取樣試驗，分別開展了集料的密度、強度、耐久性試驗，試驗測試指標(biāo)及試驗結(jié)果見表1。

通過分析，為研究集料各指標(biāo)間的內(nèi)在相關(guān)關(guān)系，對各指標(biāo)進行了Pearson相關(guān)系數(shù)法分析，發(fā)現(xiàn)各指標(biāo)間的相關(guān)性并不具有線性相關(guān)，運用Pearson相關(guān)系數(shù)法將變的無能為力。本文采用灰色關(guān)聯(lián)度分析方法，以相關(guān)性0.9以上為強相關(guān)性控制標(biāo)準(zhǔn)[4-6],分析集料物理指標(biāo)間的相關(guān)關(guān)系。標(biāo)注表2中不小于0.9的數(shù)據(jù)為加粗表示。計算結(jié)果見表2。

由表1、表2可知：(1)與飽水抗壓強度、堅固性試驗后飽水抗壓強度、壓碎值、針片狀顆粒含量相關(guān)性高的指標(biāo)有毛體積密度、表觀密度，當(dāng)集料密度的提高，集料內(nèi)部的閉口孔隙、開口孔隙相對減小，集料內(nèi)部的缺陷減小，表現(xiàn)為集料的強度性指標(biāo)提高。因此，原材料選用過程中，應(yīng)選用密度相對較大的集料。(2)堅固性試驗后壓碎值與軟石含量的相關(guān)性也非常高，表明軟石含量會明顯影響集料的堅固性后集料抗壓碎能力。(3)針片狀顆粒含量與飽水抗壓強度、堅固性試驗后飽水抗壓強度、壓碎值強度指標(biāo)相關(guān)性最高，過高的針片狀含量，會明顯影響集料的強度指標(biāo)，為提升成品集料的強度，必須控制針片狀顆粒含量。

表1 不同集料試驗結(jié)果

表2 各指標(biāo)間相關(guān)性分析

3 集料物理力學(xué)指標(biāo)測試結(jié)果與混合料性能分析

選用32.5級普硅水泥，水泥滿足規(guī)范技術(shù)要求。集料設(shè)計級配符合《公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則》(JTG/TF20—2015)[1]C-B-3級配范圍。集料采用1種石灰?guī)r、5種砂巖，水泥設(shè)計劑量為4.5%。對水泥穩(wěn)定碎石混合料進行了強度指標(biāo)、模量指標(biāo)測試，測試指標(biāo)及試驗結(jié)果見表4。

表4 不同集料試驗結(jié)果

采用灰色關(guān)聯(lián)分析方法對水穩(wěn)混合料性能與集料原材料指標(biāo)建立相關(guān)關(guān)系，分別測定它們之間的相關(guān)度，測定結(jié)果見表5?？捎糜谟袀?cè)重的指導(dǎo)水穩(wěn)混合料的設(shè)計。

表5 水泥穩(wěn)定碎石混合料性能與原材料性能的相關(guān)性優(yōu)選

從表5可知：(1)依據(jù)統(tǒng)計學(xué)原理，從總體來看，影響水穩(wěn)混合料性能的原材料指標(biāo)主要排序為(從強到弱)：毛體積密度、針片狀顆粒含量、表觀密度、飽水抗壓強度、堅固性試驗后飽水抗壓強度、壓碎值。

(2)對無側(cè)限抗壓強度來看，集料影響因素與總體趨勢基本相同；從劈裂強度或回彈模量來看，集料針片狀、壓碎值指標(biāo)對其影響相對更為敏感，水穩(wěn)混合料側(cè)重提高劈裂強度或回彈模量時，應(yīng)提高集料針片狀、壓碎值指標(biāo)的具體要求；從彎拉強度來看，集料飽水抗壓強度、針片狀顆粒含量對其影響相對更為敏感，水穩(wěn)混合料側(cè)重提高彎拉強度時，應(yīng)提高集料飽水抗壓強度、針片狀顆粒含量指標(biāo)的具體要求。

4 結(jié) 論

(1)為提升水泥穩(wěn)定碎石原材料的強度、耐久性時，對于砂巖，應(yīng)選擇毛體積密度、表觀密度相對高的集料，同時在集料加工時，進一步控制集料的針片狀含量。高密度集料開口孔隙和閉口孔隙均較少，可大幅度減少集料在受力時，各種空隙缺陷引起的應(yīng)力集中破壞。

(2)針片狀顆粒含量是集料加工控制性指標(biāo)，對集料的強度指標(biāo)影響嚴(yán)重，必須在集料生產(chǎn)過程中提高針片狀顆粒含量的控制水平。

(3)從總體來看，影響水穩(wěn)混合料性能的控制指標(biāo)(相關(guān)度大于0.9)由大到小依次數(shù)為：毛體積密度、針片狀顆粒含量、表觀密度、飽水抗壓強度、堅固性試驗后飽水抗壓強度、壓碎值。

(4)水穩(wěn)混合料設(shè)計時，側(cè)重提高劈裂強度或回彈模量時，應(yīng)提高砂巖集料針片狀、壓碎值指標(biāo)的具體要求；側(cè)重提高水穩(wěn)混合料彎拉強度時，應(yīng)提高砂巖集料飽水抗壓強度、針片狀顆粒含量指標(biāo)的具體要求。