結(jié)構(gòu)類型對水泥穩(wěn)定碎石性能的影響

(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)

文章對于三種不同級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)定性方面相對較好、強(qiáng)度相對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存在抗沖刷性相對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)號為32.5的水泥，通過對于水泥的相關(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),在此一一對應(yīng)地配制三種級配類型混合料A、B、C，做如下試驗(yàn)分析：

級配混合料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%。在相對較為均勻的分布狀態(tài)的情況下，級配混合料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%。級配混合料B當(dāng)中顆粒小于4.75mm的細(xì)集料的相對含量較低，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較多，而粒徑在4.75mm以下的細(xì)集料的含量相對較少。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)集料的含量相對較少，最終會留下20%左右的空隙。

該試驗(yàn)當(dāng)中分別對于每一種的級配采用3種劑量不同的水泥來及進(jìn)行配比，其中級配混合料A、B的含量分別為：4%、5%以及6%，級配混合料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)法以及振動壓實(shí)法兩種方式來對于不同的水泥劑量、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)室的振動壓實(shí)成型機(jī)，型號為LHZD-6，機(jī)械的振動頻率為28-30Hz，靜壓力則達(dá)到了1900N，整個試驗(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，級配混合料A水泥穩(wěn)定碎石的含水量最高，其次為級配混合料B的水泥穩(wěn)定碎石，而級配混合料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。

對于級配混合料A和B水泥穩(wěn)定碎石基層材料的最大干密度上的對比結(jié)果為：采用振動壓實(shí)法明顯的高于擊實(shí)法。級配混合料為C的水泥穩(wěn)定碎石的最大干密度上面，振動壓實(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，會出現(xiàn)相對較為嚴(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，級配混合料B在無側(cè)限抗壓強(qiáng)度方面明顯的好于級配混合料A的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，而且之間的相關(guān)對比差異并不明顯。而相比之下，級配混合料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較低的前提之下，劈裂強(qiáng)度方面級配混合料A明顯的好于級配混合料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。級配混合料B的強(qiáng)度開始高于級配混合料A。如果水泥的劑量相同，級配混合料C的劈裂強(qiáng)度與級配混合料A、B相對略低。

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配混合料A，其次是級配混合料B，而級配混合料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，對于結(jié)合料的使用數(shù)量會對于混合料的溫度以及收縮變形程度產(chǎn)生相對較大的影響。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)的基本類型則是對于混合料溫縮變形產(chǎn)生影響的另外一個相對較為顯著的因素。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越大，整體的抗沖刷能力也就越強(qiáng)，但是對于不同的結(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，級配混合料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配混合料A，而級配混合料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)律為級配混合料A水泥穩(wěn)定碎石最大，級配混合料B次之，級配混合料C最小；當(dāng)無側(cè)限抗壓強(qiáng)度相當(dāng)時，抗沖刷能力的大小為：級配混合料C＞級配混合料B＞級配混合料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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1007-6344（2017）04-0003-01