不同粒徑范圍碎石對摻配后碎石土最大干密度的影響

楊 棟

中鐵二十一局第三工程有限公司（241000）

0 引言

文章通過試驗對不同粒徑范圍碎石摻配后的碎石土的最大干密度進(jìn)行了研究。利用5 組不同級配的碎石，在經(jīng)過相同程序的預(yù)處理、擊實后，對其干密度、準(zhǔn)確含水率進(jìn)行檢測，從而得到碎石土中碎石的最優(yōu)粒徑范圍，可為實際施工提供參考。

1 碎石、土的性能檢測

1.1 碎石性能檢測及預(yù)處理

碎石由安徽省某碎石生產(chǎn)基地提供，通過試驗測得其壓碎值為18.3%、含泥量為0.6%，利用阿基米德定律測得碎石的體積密度為2.698 g/cm3。之后對碎石進(jìn)行篩分處理，使用孔徑分別為26.5 mm、16 mm、13.2 mm、9.5 mm、5 mm 的方孔石子篩對碎石原料進(jìn)行篩分，取粒徑范圍分別為＜5 mm、5～9.5 mm、9.5～13.2 mm、13.2～16 mm、16～26.5 mm 的 5 種級配組。分別對5 種級配組的碎石原料進(jìn)行清洗、烘干，直至其恒重。

1.2 土的性能檢測及預(yù)處理

土由安徽某取土場提供，依據(jù)《公路土工試驗規(guī)程》（JTG E40—2007） 中有關(guān)的規(guī)定對其相關(guān)性能進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果見表1。

表1 土的性能檢測

對樣品土進(jìn)行烘干，直至其恒重。

2 碎石土最大干密度試驗

在進(jìn)行碎石土最大干密度試驗前，已測得相同土與相同碎石的連續(xù)級配混合后的飽和含水率為3.5%，最大干密度為2.29 g/cm3。故試驗選用預(yù)加含水量為3.5%的不同粒徑組作為控制變量， 研究不同粒徑范圍碎石對摻配后碎石土最大干密度的影響。

依據(jù)《公路土工試驗規(guī)程》（JTG E40—2007）中有關(guān)的規(guī)定進(jìn)行試驗。 將烘干至恒重的土和碎石冷卻至室溫， 按照碎石與土的體積比為2∶1 均勻混料，分別制成不同碎石級配的碎石土，按照預(yù)加含水量為3.5%將水與樣品碎石土均勻混合，在密封環(huán)境下悶樣24 h。

表2 樣品碎石土摻配表

通過重型擊實試驗，在保證土和碎石的物理性能不變的情況下獲取5 組碎石土樣品的最大干密度。 取樣品中心部位進(jìn)行稱量、烘干，確定其準(zhǔn)確含水率。

3 數(shù)據(jù)處理

表3 不同粒徑范圍碎石對摻配后碎石土干密度的影響

通過重型擊實試驗得到5 組不同粒徑范圍碎石摻配碎石土的干密度，通過《公路土工試驗規(guī)程》（JTG E40—2007）中的 T 0131-5 及 T 0131—6 公式對最大干密度和最佳含水率進(jìn)行校正，得到結(jié)果見表3。

由上表可知，碎石的粒徑對碎石土的最大干密度有較大的影響。 在本次試驗中，在固定體積比為2∶1、含水率為3.5%的情況下，在3 組平行試驗的5種級配組中，隨著碎石粒徑范圍的增加，干密度呈上升趨勢，如圖1 所示。

圖1 碎石粒徑范圍與摻配后碎石土干密度的關(guān)系圖

4 結(jié)論及原因分析

通過試驗可知，在固定體積比、含水率的情況下，5 種級配組中，隨著碎石粒徑范圍的增加，干密度呈上升趨勢。 在試驗中，碎石體積相同，隨著粒徑的增加，碎石的表面積在下降，單位面積土的附著量就越大，使得碎石土的結(jié)合性增加，空隙率減少，從而干密度也逐漸增加； 隨著碎石粒徑的減小，單位面積土的附著量就變小， 使得土的結(jié)合作用降低，碎石粒子的相互作用力增加，從而導(dǎo)致干密度減小。 在實際工程中，可以根據(jù)施工要求，通過合理選擇碎石粒徑范圍來提高碎石土強(qiáng)度。