抗裂嵌擠型水穩(wěn)碎石強(qiáng)度影響因素試驗分析

林兆民

（鹽城市交通工程咨詢監(jiān)理有限責(zé)任公司 江蘇鹽城 224001）

骨架密實形可以說是抗裂嵌擠型水泥穩(wěn)定碎石中的一種結(jié)構(gòu)。骨架在相互嵌擠的情況下可以形成大顆粒石料，并能夠在水泥碎石混合料中形成。骨架結(jié)構(gòu)在相互嵌擠的情況下，其水泥、細(xì)集料可以填充粗集料中骨架所形成的空隙，能夠提高其內(nèi)摩擦力在混合料中石料之間的相互嵌擠，是在粗集料形成骨架結(jié)構(gòu)之后所形成的。因此，對結(jié)構(gòu)的抗裂性能有所改善，具有很高的強(qiáng)度和比較好的穩(wěn)定性能。

本文通過從多方面進(jìn)行對抗裂嵌擠型水穩(wěn)強(qiáng)度所受的影響因素分析試驗，其中包括：振動的時間、成型的方式、關(guān)鍵篩孔的通過率等多方面進(jìn)行分析，提供優(yōu)化配合比的設(shè)計理念，為的是抗裂嵌擠型水泥穩(wěn)定碎石施工技術(shù)得到順利推廣并能夠廣泛應(yīng)用。

1 成型方式對強(qiáng)度的影響

穩(wěn)定碎石混合料的強(qiáng)度在嵌擠型水泥中所形成的方式可分為很多種，對材料施加激振力這種方法叫做振動擊實，會使材料處于相對來說一種運動的狀態(tài)。能夠做到理想的填充效果并且可以達(dá)到良好的密實狀態(tài)的是從靜摩擦力向動摩擦力進(jìn)行轉(zhuǎn)變這一過程就是集料間的摩擦力。因此，可看出通過相互擠壓的方式能夠達(dá)到密實作用的是錘擊。所以說能夠影響最佳含水量和標(biāo)準(zhǔn)密度的是對不同擊實方法的選取，其最佳含水量也不相同，混合料強(qiáng)度也會產(chǎn)生相對比較大的影響，這是因為相應(yīng)的振動成型與靜壓成型兩種不同的方式所導(dǎo)致。

1.1 對最大干密度及最佳含水量影響

混合料級配備料的選取要依據(jù)嵌擠型水穩(wěn)進(jìn)行準(zhǔn)備，制備試件可分為五種比例進(jìn)行試驗，為確定各組水泥穩(wěn)定碎石混合料試件的最佳含水量與最大干密度要對振動壓實法和重型擊實法采用分別進(jìn)行法，圖1、圖2 為試驗結(jié)果。

圖1 不同擊實方式最佳含水量

圖2 不同擊實方式最大干密度

根據(jù)圖1 和圖2 可知，混合料中的最佳含水量和最大干密度在這兩種不同的擊實方式下有著非常明顯的區(qū)別，對比后發(fā)現(xiàn)重型擊實成型試件最佳含水量明顯高于振動成型試件最佳含水量。這是因為混合料在逐漸密實的過程中，需要較多的水分充當(dāng)潤滑劑在混合料逐漸密實的過程之中，然而，振動擊實中大顆粒集料的空隙中可以把小顆粒材料填充進(jìn)去，想對比含水量比較小，密實度在這一過程中不需要過多的水分就能達(dá)到理想的效果，成型試件和重型擊石的最大干密度相處，前者要明顯大于后者，大概是后者的1.028 倍。因此，可以做到讓混合料充分密實的是振動成型。

1.2 對無側(cè)限抗壓強(qiáng)度影響

無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試件分別采用了振動壓實法與靜壓法兩種成型方式，采用這兩種成型方式時保證最佳含水量和最大干密度為本次試驗所得，將進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的試驗。試驗結(jié)果表明：水泥劑量越來越增大，明顯提高了對不同擊實方式最佳含水量和無側(cè)限抗壓強(qiáng)度。靜壓成型試件與振動成型試件相比，其無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試件是在相同水泥劑量條件下進(jìn)行的，后者無側(cè)限抗壓強(qiáng)度約為前者的2.3 倍。顆粒材料的相互填充度靜壓成型和振動成型兩種方式下，后者填充度更高，材料顆粒之間所形成的縫隙將大大減小，同時也將增大接觸面和被壓實材料的內(nèi)摩擦阻力，最終得到承載力更高的材料。

2 基于振動成型強(qiáng)度影響因素分析

2.1 振動時間對強(qiáng)度影響

采取嵌擠型水穩(wěn)典型的級配去研究振動時間對強(qiáng)度的影響因素。3.5%作為水泥劑量，擊實試驗中可變量為振動壓實時間，針對1min、2min、3min、4min 分別收集試驗數(shù)據(jù)。將時間1min 和4min 時數(shù)據(jù)相比，雖然前者不能成型試件而后者形成剛體，但對集料破碎和機(jī)器容易造成一定程度的損毀，為此，只進(jìn)行分析2min 與3min 的擊實結(jié)果。

測試可看出，試件最大干密度會隨著振動時間的增大而提高，3min與2min 對比提高了0.95%，增加了振動時間，可以把最佳含水量減小。振動時間的試件分別為2min 和3min 時：后者的7d 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度值明顯高于前者，提高了25.9%的強(qiáng)度平均值。因此可看出，混合料密顆粒間填充密實度是隨著振動成型時間的延長所致，進(jìn)一步增大了對內(nèi)摩擦的阻力，影響著成型試件強(qiáng)度的形成。

2.2 關(guān)鍵篩孔通過率對強(qiáng)度影響

通常由通過率為4.75mm 來決定水泥穩(wěn)定碎石混合料的粗細(xì)組成比例，水泥穩(wěn)定碎石混合料級配組成為4.75mm 這一通過率有著重要的意義和影響。采用三種級配去研究4.75mm 對混合料強(qiáng)度的影響，分別為：25%、30%、35%作為4.75mm 的通過率。進(jìn)行振動擊實試驗要在水泥劑量分別為：2.5%、3.5%、4.5%下進(jìn)行，對最大干密度、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度和劈裂進(jìn)行不同組試件的強(qiáng)度試驗。

當(dāng)水泥劑量越大時，最大干密度就會越大，這時顆粒級配為同一值。4.75mm 通過率為30%的密度在相同的水泥劑量下最大，可能導(dǎo)致混合

料產(chǎn)生少量松散的主要原因是在4.75mm 通過率是25%時，不能達(dá)到填充程度。當(dāng)減少了混合的粗集料，其狀態(tài)呈現(xiàn)懸浮密實結(jié)構(gòu)時，4.75mm的通過率是35%。

最后得出的試驗結(jié)論為：當(dāng)4.75mm 通過率和水泥劑量增加時：無側(cè)抗壓強(qiáng)度隨之增大；當(dāng)水泥劑量不變時：4.75mm 通過率增大會導(dǎo)致劈裂強(qiáng)度減小。所以當(dāng)4.75mm 通過率為30%、水泥劑量為2.5%時，水泥所表現(xiàn)出來的綜合性能最佳，為基層抗裂性能提供了最佳依據(jù)。

3 現(xiàn)場試驗

將抗裂嵌擠型水泥穩(wěn)定碎石施工技術(shù)推廣使用于全國各省、市干線公路新建的工程當(dāng)中，選取某省道路面工程作為現(xiàn)場試驗，抗裂嵌擠型水穩(wěn)作為設(shè)計水穩(wěn)的基層，混合料拌制攤鋪要按照水泥劑量4%、最佳含水量4.5%來進(jìn)行，壓實度檢測要在碾壓成型后才能進(jìn)行。

通過率和水泥劑量要嚴(yán)格控制在4.75mm 下進(jìn)行，對于基層的完整性現(xiàn)場抗裂水穩(wěn)基層可以保證。通過試驗可知，和室內(nèi)振動成型2min 試件相比較，最大干密度都比較接近。這說明2min 采用的振動時間在抗裂水穩(wěn)碎石基層混合料中比較合理，在實際工作中，現(xiàn)場的碾壓效果更佳。

4 結(jié)論

（1）抗裂嵌擠型水泥穩(wěn)定中碎石配合比選用振動成型法進(jìn)行設(shè)計，減小水泥用量與含水量要保證在強(qiáng)度的前提下進(jìn)行，振動壓路機(jī)的碾壓效果通過數(shù)學(xué)模型模擬，模擬得到的數(shù)據(jù)更具有參考意義，路面產(chǎn)生裂縫和離析現(xiàn)象將得到有效改善。因而，對路面的整體性能有所提高。重型擊實試件與振動成型試件相比，后者的最大干密度為前者的1.028 倍，振動成型試件的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度與靜壓成型試件相比約為2.3 倍。

（2）影響成型試件的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的條件是：振動時間，當(dāng)振動時間增大時，將大大提升無側(cè)限抗壓強(qiáng)度。將室內(nèi)和現(xiàn)場兩種試驗數(shù)據(jù)對比分析，干密度基本相當(dāng)，相比較更接近現(xiàn)場實際碾壓的兩種效果分別是振動成型2min 的最大干密度和現(xiàn)場混合料。

（3）水穩(wěn)的抗裂性能和強(qiáng)度二者的重要影響因素是通過率的大小。為了得到最佳的抗裂嵌擠型水穩(wěn)級配，選取4.75mm 篩孔通過率。經(jīng)過試驗研究后發(fā)現(xiàn)，能夠得到充分發(fā)揮的是混合料中骨料的嵌擠作用和膠結(jié)料的膠結(jié)作用。在4.75mm 通過率在30%左右時，對細(xì)集料的用量也做到了嚴(yán)格的控制，其綜合性能最優(yōu)的就是混合料。