多碎石條件下骨架密實型二灰碎石路用性能研究

陳正攸，韓福前

（天津市公路工程設(shè)計研究院，天津 300170）

近年來，道路工作者發(fā)現(xiàn)二灰穩(wěn)定碎石在使用過程中存在著一些有待解決的問題：①早期強度低，影響交通及早開放；②易產(chǎn)生沖刷唧漿現(xiàn)象，從而造成路面的破壞，影響路面的使用年限；③二灰碎石混合料在強度形成及道路的使用過程中，因溫度、濕度變化產(chǎn)生收縮并在面層形成反射裂縫或?qū)?yīng)裂縫。

基于二灰碎石半剛性基層的以上不足，文章針對天津地區(qū)修筑二灰碎石半剛性基層瀝青路面的實際情況，研究多碎石條件下二灰碎石混合料的合理配比，使二灰碎石半剛性基層具有良好的力學(xué)性能。

1 二灰碎石基層材料合理組成研究

1.1 原材料的選擇與分析

文章對所用石灰、粉煤灰及集料進行技術(shù)指標檢驗，結(jié)果見表 1、表 2、表 3、圖 1。

表1 石灰技術(shù)指標檢驗

表2 粉煤灰技術(shù)指標檢驗

表3 骨架密實型混合料合成級配

圖1 二灰碎石骨架密實型集料級配

1.2 二灰碎石基層材料石灰粉煤灰比例的確定

試驗選用石灰∶粉煤灰∶碎石=6∶14∶80，8∶12∶80，8∶17∶75，5∶10∶85幾種配合比分別進行對比試驗。

2 二灰穩(wěn)定碎石抗壓強度試驗

2.1 抗壓強度試驗結(jié)果

文章以擊實試驗確定的最佳含水量和最大干密度，制備圓柱體試件,測定二灰穩(wěn)定碎石混合料的無側(cè)限抗壓強度。表4為各種配合比的骨架密實型二灰穩(wěn)定碎石混合料的抗壓強度均值。

表4 骨架密實型二灰穩(wěn)定碎石混合料的抗壓強度均值

2.1.1 齡期對抗壓強度的影響

見圖2。

圖2 二灰穩(wěn)定碎石混合料抗壓強度與齡期之間關(guān)系

2.1.2 配合比對各齡期強度的影響

見圖3。

圖3 不同齡期、不同配合比抗壓強度對比圖

2.2 強度試驗結(jié)果分析

試驗室實測結(jié)果驗證，骨架密實型二灰碎石混合料因細集料少，粗集料形成緊密骨架結(jié)構(gòu)；結(jié)合料含量根據(jù)空隙率大小計算確定，排除了隨意性，確保膠結(jié)料既達到最大密實，又不對集料產(chǎn)生撐持作用而破壞骨架結(jié)構(gòu)，從而使骨架密實結(jié)構(gòu)二灰碎石混合料具有強度高的優(yōu)點。

齡期對二灰穩(wěn)定碎石抗壓強度的影響很大。二灰穩(wěn)定碎石抗壓強度均隨齡期增長，早期強度增幅較小，然后逐漸增大，之后又開始變緩，呈現(xiàn)慢、快、慢的變化規(guī)律。

配合比對不同齡期二灰穩(wěn)定碎石強度的影響：石灰與粉煤灰的含量對混合料的早期強度有著一定影響，對后期強度影響不大。

3 二灰穩(wěn)定碎石混合料抗壓回彈模量試驗

依據(jù)《公路工程無機結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程》（JTG E51—2009），采用頂面法測試了各類半剛性材料的抗壓回彈模量。

3.1 抗壓回彈模量試驗結(jié)果

不同齡期抗壓回彈模量變化規(guī)律結(jié)果見表5和圖4。

圖4 不同配合比的抗壓回彈模量之間的對比

表5 不同配合比二灰碎石的回彈模量比

不同配合比的的二灰碎石混合料的抗壓回彈模量參數(shù)變化規(guī)律經(jīng)回歸處理結(jié)果見表6，可以看出，其剛度增長規(guī)律與強度增長規(guī)律基本一致。

表6 抗壓回彈模量參數(shù)變化規(guī)律

3.2 回彈模量試驗結(jié)果分析

隨著齡期的延長，4種配合比試件的抗壓回彈模量都在增加，不過在各齡期的抗壓回彈模量增長規(guī)律并不完全相同。從二灰穩(wěn)定碎石7 d模量來看，配合比為8∶17∶75二灰穩(wěn)定碎石模量的最高，達1 466 MPa，而配合比為5∶10∶85的抗壓回彈模量最低，僅為728 MPa，二者模量之比為2.014。從幾種配合比7 d模量的分布規(guī)律來看，石灰的含量對二灰碎石的早期模量影響較大，石灰的含量越高，二灰穩(wěn)定碎石早期的抗壓則較大，同時粉煤灰的含量對早期模量也有一定的影響。從35 d的抗壓回彈模量來看，配合比為8∶17∶75二灰穩(wěn)定碎石抗壓回彈模量最高，為3 510 MPa，其次配合比為6∶14∶80的二灰穩(wěn)定碎石的抗壓回彈模量為3432 MPa，而配合比為5∶10∶85的抗壓回彈模量為2 532 MPa。這說明隨著齡期的增長，粉煤灰的含量增加，對二灰穩(wěn)定碎石后期強度增長有著重要影響。

4 二灰穩(wěn)定碎石混合料劈裂試驗

4.1 劈裂試驗結(jié)果

為了進一步研究幾種配比二灰碎石強度變化規(guī)律，分別按照兩種配比成型試件，經(jīng)標準養(yǎng)生后，測試其不同齡期的劈裂強度。將二灰穩(wěn)定碎石劈裂具體試驗結(jié)果進行匯總，見表7和圖4。

表7 不同配合比的二灰穩(wěn)定碎石劈裂試驗

表8給出了回歸分析結(jié)果。

表8 二灰穩(wěn)定碎石劈裂強度參數(shù)變化規(guī)律

4.2 劈裂試驗結(jié)果分析

由圖4可以看出，4種配合比的二灰碎石混合料的劈裂強度均隨著齡期的增長而增大，配合比8∶12∶80與8∶17∶75的劈裂強度相差不大，均要優(yōu)于配合比6∶14∶80與5∶10∶85的劈裂強度。四者對比說明，配合比8∶12∶80與8∶17∶75具有更高的劈裂強度。

5 主要結(jié)論

（1）試驗結(jié)果驗證，多碎石二灰碎石混合料細集料少，粗集料形成緊密骨架結(jié)構(gòu)；結(jié)合料含量根據(jù)空隙率大小計算確定，排除了隨意性，確保膠結(jié)料既達到最大密實，又不對集料產(chǎn)生撐持作用而破壞骨架結(jié)構(gòu)，從而使骨架密實結(jié)構(gòu)二灰碎石混合料具有強度高的優(yōu)點。

（2）齡期對二灰穩(wěn)定碎石抗壓強度的影響很大，二灰穩(wěn)定碎石抗壓強度均隨齡期增長，早期強度增幅較小，然后逐漸增大，之后又開始變緩，呈現(xiàn)慢、快、慢的變化規(guī)律。二灰穩(wěn)定碎石中石灰與粉煤灰的含量對混合料的早期強度有著一定影響，對后期強度影響不大。

（3）隨著齡期的延長，4種配合比試件的抗壓回彈模量都在增加，不過在各齡期的抗壓回彈模量增長規(guī)律并不完全相同。從幾種配合比7 d模量的分布規(guī)律來看，石灰的含量對二灰碎石的早期模量影響較大，同時粉煤灰的含量對早期模量也有一定的影響。從35 d的抗壓回彈模量數(shù)據(jù)來看，粉煤灰的含量增加，對二灰穩(wěn)定碎石后期強度增長有著重要影響。

（4）4種配合比的二灰碎石混合料的劈裂強度均隨著齡期的增長而增大，配合比8∶12∶80與8∶17∶75的劈裂強度相差不大，均要優(yōu)于配合比6∶14∶80與5∶10∶85的劈裂強度。四者對比說明配合比8∶12∶80與8∶17∶75具有更高的劈裂強度。

[1]《公路工程無機結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程（JTGE51-2009）》

[2]武彥林，李煒光，申愛琴.基于體積法的二灰砂礫組成設(shè)計方法研究.公路.2009，（4）.

[3]申愛琴，李煒光等.二灰砂礫基層綜合路用性能及配比設(shè)計[R]長安大學(xué)，2004.

[4]劉紅瑛，戴經(jīng)梁.骨架密實二灰穩(wěn)定碎石混合料配合比設(shè)計方法.長安大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2003.

[5]沙慶林.高等級公路半剛性基層瀝青路面[M].北京：人民交通出版社，1998.