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

（天津市公路工程設計研究院，天津 300170）

近年來，道路工作者發現二灰穩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易產生沖刷唧漿現象，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、濕度變化產生收縮并在面層形成反射裂縫或對應裂縫。

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指標檢驗，結果見表 1、表 2、表 3、圖 1。

表1 石灰技術指標檢驗

表2 粉煤灰技術指標檢驗

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 二灰穩定碎石抗壓強度試驗

2.1 抗壓強度試驗結果

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,測定二灰穩定碎石混合料的無側限抗壓強度。表4為各種配合比的骨架密實型二灰穩定碎石混合料的抗壓強度均值。

表4 骨架密實型二灰穩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 二灰穩定碎石混合料抗壓強度與齡期之間關系

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 強度試驗結果分析

試驗室實測結果驗證，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構；結合料含量根據空隙率大小計算確定，排除了隨意性，確保膠結料既達到最大密實，又不對集料產生撐持作用而破壞骨架結構，從而使骨架密實結構二灰碎石混合料具有強度高的優點。

齡期對二灰穩定碎石抗壓強度的影響很大。二灰穩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，呈現慢、快、慢的變化規律。

配合比對不同齡期二灰穩定碎石強度的影響：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 二灰穩定碎石混合料抗壓回彈模量試驗

依據《公路工程無機結合料穩定材料試驗規程》（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果

不同齡期抗壓回彈模量變化規律結果見表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變化規律經回歸處理結果見表6，可以看出，其剛度增長規律與強度增長規律基本一致。

表6 抗壓回彈模量參數變化規律

3.2 回彈模量試驗結果分析

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律并不完全相同。從二灰穩定碎石7 d模量來看，配合比為8∶17∶75二灰穩定碎石模量的最高，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，對二灰穩定碎石后期強度增長有著重要影響。

4 二灰穩定碎石混合料劈裂試驗

4.1 劈裂試驗結果

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

表7 不同配合比的二灰穩定碎石劈裂試驗

表8給出了回歸分析結果。

表8 二灰穩定碎石劈裂強度參數變化規律

4.2 劈裂試驗結果分析

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 主要結論

（1）試驗結果驗證，多碎石二灰碎石混合料細集料少，粗集料形成緊密骨架結構；結合料含量根據空隙率大小計算確定，排除了隨意性，確保膠結料既達到最大密實，又不對集料產生撐持作用而破壞骨架結構，從而使骨架密實結構二灰碎石混合料具有強度高的優點。

（2）齡期對二灰穩定碎石抗壓強度的影響很大，二灰穩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，呈現慢、快、慢的變化規律。二灰穩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律并不完全相同。從幾種配合比7 d模量的分布規律來看，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的抗壓回彈模量數據來看，粉煤灰的含量增加，對二灰穩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]《公路工程無機結合料穩定材料試驗規程（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計方法研究.公路.2009，（4）.

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