水泥穩定碎石強度的影響因素研究

張培峰

摘 要：文章研究了水泥劑量、養護齡期和含水量對無側限抗壓強度的影響規律，通過不同影響因素的研究，結果表明：水泥劑量并不是越多越好，其最佳摻量在5%左右，養護齡期雖然對抗壓強度有影響，但是影響效果不明顯。

關鍵詞：水泥穩定碎石；無側限抗壓強度；含水量

中圖分類號：U416.214 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）14-0140-02

水泥穩定碎石主要是將水泥、級配碎石、水等原材料通過一定的拌合、攤鋪、碾壓并養生形成的一種材料。

由于水泥穩定碎石具有強度高、穩定性好、工程造價低等優點，所以被廣泛應用于高速公路路面基層施工中，而且隨著時間的推移，水泥穩定碎石的強度還會不斷增加。水泥穩定碎石的強度主要通過無側限抗壓強度來控制，也是施工質量的控制依據。

同時，水泥穩定碎石基層也存在著一些本身自有的問題，如對施工機械設備要求較高；施工速度如果不能再水泥終凝前施工完畢，就會影響施工質量；施工中如果出現質量問題，很難進行再處理修補；干縮裂縫和收縮裂縫對水泥穩定碎石的早期破壞帶來不利影響，就如何提高水泥穩定碎石的抗裂性進行了研究。

本文根據水泥穩定碎石強度的影響因素，通過室內試驗定量的研究了各因素對水泥穩定碎石強度特性影響規律。

1 原材料

水泥：秦嶺牌PO32.5普通硅酸鹽水泥，陜西耀縣水泥廠，基本性能見表1。

集料：集料級配是在規范允許范圍的基礎上，結合以往實際工程經驗，同時考慮水泥穩定碎石的收縮變形和關鍵篩孔通過率的情況下確定的。具體數據見表2。

水：自來水。

2 研究方法

本文在級配固定的基礎上，通過水泥劑量、養護齡期和含水率的變化，研究三種參數對水泥穩定碎石強度的影響規律。采用靜壓成型法成型，每組6個試件，按照規范要求脫模后標準養護6 d，然后保水24 h，在路面材料強度儀上進行無側限抗壓強度試驗。

3 試驗結果與分析

3.1 水泥劑量變化對水泥穩定碎石強度的影響

在級配固定的基礎上，分別摻入不同水泥劑量制作無側限抗壓強度試件，水泥劑量分別為3.5%、4.0%、4.5%、5.0%、5.5%、6.0%，強度變化規律如圖1所示。

由圖1可以明顯的看出，根據水泥劑量的不同，無側限抗壓強度也隨著變化。在水泥劑量3.5%～5.0%之間，無側限抗壓強度幾乎成直線上升。

分析認為：隨著水泥劑量的增加，水泥中起到主要粘結作用的硅酸三鈣和硅酸二鈣數量也隨之增加，通過水泥的水化和硬化，水泥對級配碎石的凝結作用不斷增加，所以無側限抗壓強度也會不斷增加；當水泥劑量為5.0%時無側限抗壓強度達到極限值6.9 MPa，是水泥劑量3.5%時的1.8倍。隨著水泥劑量的增加，無側限抗壓強度又開始緩慢下降，但是下降速率較低，從水泥劑量5.0%時的最高值6.9 MPa下降到水泥劑量6.0%時的6.5 MPa，僅僅下降了6%，分析認為是水泥劑量遠遠超過了最佳含量，通過水泥的粘結作用增加強度已不再明顯，且水泥含量過高，影響了級配的連續性，破壞了級配嵌擠作用形成的強度，所以無側限抗壓強度反而降低。

3.2 養護齡期對水泥穩定碎石強度的影響

在固定級配和固定水泥劑量（4.5%）的基礎上，按照標準的實驗方法制作無側限試件，通過養護時間的變化來分析時間對無側限抗壓強度的影響，養護時間分別為6 d、9 d、12 d、15 d、28 d，強度變化規律如圖2所示。

由圖2可以看出，隨著養護齡期的增加，無側限抗壓強度也在增加，但是早期增加的快，后期增加的慢，養護齡期從6 d增加到12 d，抗壓強度從5.9 MPa增加到6.2 MPa，6 d時間增加了0.3 MPa，而從15 d到28 d，13 d時間抗壓強度從6.4 MPa增加到6.8 MPa，抗壓強度增加了0.3 MPa。同時，由圖2可以看出，養護齡期對抗壓強度的影響不明顯，隨著時間的增加，抗壓強度增加幅度較小。

3.3 含水量對水泥穩定碎石強度的影響

在固定級配和固定水泥劑量（4.5%）的基礎上，按照標準的實驗方法制作無側限試件，通過含水量的變化來分析含水量對無側限抗壓強度的影響，含水量分別為3%、4%、5%、6%、7%、8%，強度變化規律如圖3所示。

由圖3可以看出，最佳含水量為5%，當含水量小于最佳含水量時，隨著含水量的增加，無側限抗壓強度也增加，分析認為主要原因是隨著含水量的增加，水的潤滑作用不斷增加，材料密實度也在不斷增加，所以無側限抗壓強度也就會不斷增加；當含水量超過最佳含水量時，隨著含水量的增加，無側限抗壓強度不斷減小，主要原因是隨著含水量的增加，在一定體積內碎石和水泥的數量就不斷減少，而水的密度遠遠小于上述兩種材料的密度，從而總的密實度降低，強度也隨之降低。同時由圖3還可以觀察出，含水量從7%～8%時，抗壓強度急劇下降，說明含水量已經太大了。

4 結 語

通過以上文圖表和實驗數據可以得出以下結論：

①水泥劑量對無側限抗壓強度的影響明顯，但是當水泥劑量超過5.0%時，隨著水泥劑量的增加，抗壓強度也在不斷降低。

②隨著養護齡期的增加，抗壓強度也在增加，但是增加的量非常小。

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