結構類型對水泥穩定碎石性能的影響

(福建省交通規劃設計院試驗檢測中心 福建 福州 350004)

結構類型對水泥穩定碎石性能的影響

郭秋峰

(福建省交通規劃設計院試驗檢測中心 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定碎石的抗刷性能、收縮性能、無側限抗壓強度以及自身抗壓回彈模量等進行相關的測試。最終試驗的結果表明：在客觀條件以及水泥劑量相同的前提下，粗、細集料的含量相對適中的水泥穩定碎石抗壓回彈模量以及抗壓的強度與粗集料含量明顯多于細集料含量更多的水泥穩定碎石的性能明顯更好；細集料的含量明顯的多于粗集料的含量的水泥穩定碎石在抗壓強度、劈裂強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集料含量的前提下水泥穩定碎石的抗壓回彈模量、相關的其他強度明顯更小。

水泥；穩定碎石；級配類型；性能

當前我國公路當中最為常用的基層材料就是水泥穩定碎石，通過多年的使用我們不難發現，此材料本身在水穩定性方面相對較好、強度相對較高而且整體的板體性也明顯更強，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。通過研究數據發現，水泥穩定碎石自身的混合料中的集料級配以及與之相關的各種路用性能之間都存在著較為緊密的聯系。

1.原材料的性質

（1）水泥：本次室內試驗采用水泥為福建煉石水泥有限公司生產的煉石牌標號為32.5的水泥，通過對于水泥的相關試驗室數據進行研究分析，相關數據指標能夠滿足現行有效的技術規范要求。

（2）石料：本次室內試驗所采用的石料均為當地石料場所生產的石灰巖，經過對于石料進行壓碎值測定，相關指數＜35%，符合本次的相關試驗要求。

2.混合料的組成

關于混合料的比例以及分布特征，JTG D50-2006《公路瀝青路面設計規范》當中有著較為明確的規定，《公路瀝青路面設計規范》對于三種混合料的細集料、粗集料的分布特征進行了明確，即：懸浮密實結構、骨架密實結構以及骨架空隙結構,在此一一對應地配制三種級配類型混合料A、B、C，做如下試驗分析：

級配混合料A當中，粒徑超過4.75mm的粗集料比例超過總數的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的情況下，級配混合料A當中的粒徑在4.75mm之下的細集料的總體含量相對較高，而經過壓實之后粒徑在4.75mm之上的顆粒不能夠形成相對有效的嵌擠結構，總體上粗顆粒在細集料當中呈現出懸浮的狀態。

級配混合料B當中，粒徑在4.75mm之上的粗集料在其中占到總數的70%，而粒徑在4.75mm之下的細集料只占到總數的30%。級配混合料B當中顆粒小于4.75mm的細集料的相對含量較低，在經過壓實之后，粒徑大于4.75mm的粗集料總體上呈現出嵌擠結構，而且細集料能夠在很大程度上進行空隙的填充。

級配混合料C當中，粒徑超過4.75mm的粗集料的總數占到總數的88.8%，而粒徑在4.75mm之下的細集料的含量只占到總數的11.2%。此集料當中粒徑在4.75mm以上的粗集料含量相對較多，而粒徑在4.75mm以下的細集料的含量相對較少。經過壓實之后，粒徑超過4.75mm粗顆粒最終能夠形成嵌擠結構，但是由于細集料的含量相對較少，最終會留下20%左右的空隙。

該試驗當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當中的水泥含量分別為：6%、7%以及8%。

3.壓實的基本標準

本試驗分別采用重型擊實法以及振動壓實法兩種方式來對于不同的水泥劑量、不同的結構類型的水泥穩定碎石材料來確定最佳含水量以及最大干密度。采用振動壓實法的過程當中，所選的設備為本試驗室的振動壓實成型機，型號為LHZD-6，機械的振動頻率為28-30Hz，靜壓力則達到了1900N，整個試驗混合料必須要一次性的進行裝填，并且以無規則的回彈跳來進行控制停機狀態的確定。

（1）相比重型擊實試驗法的含水量，振動壓實法的含水量在水泥穩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水泥穩定碎石的含水量最高，其次為級配混合料B的水泥穩定碎石，而級配混合料C的水泥穩定碎石混合料的含水量為三種混合料當中最小的。

對于級配混合料A和B水泥穩定碎石基層材料的最大干密度上的對比結果為：采用振動壓實法明顯的高于擊實法。級配混合料為C的水泥穩定碎石的最大干密度上面，振動壓實法明顯的高于重型擊實試驗法的密度。究其原因，在進行重型擊實法實施的過程當中，會出現相對較為嚴重的集料的破損現象，最終使得擊實筒當中容納的集料明顯的高于振動法。

4.試驗的基本結果

4.1強度

在混合料使用的過程當中，隨著養生齡期以及水泥劑量的不斷升高，級配混合料A、B、C的水泥穩定碎石在劈裂、無側限抗壓強度以及抗壓回彈模量值的方面呈現出逐步增加的趨勢。

在水泥劑量不變的情況之下，級配混合料B在無側限抗壓強度方面明顯的好于級配混合料A的無側限抗壓強度，而且之間的相關對比差異并不明顯。而相比之下，級配混合料C的在無側限抗壓的強度方面明顯的更低。

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，二者之間的劈裂強度開始產生轉換。級配混合料B的強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生期齡不斷延長的前提下，級配混合料A、B、C水泥穩定碎石自身的抗壓回彈模量以及抗壓模量上面呈現出了明顯上升的趨勢，但是三種水泥穩定碎石的增幅呈現出一定的差異。

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

所有混合料當中，對于結合料的使用數量會對于混合料的溫度以及收縮變形程度產生相對較大的影響。整體結構完全相同的水泥穩定碎石結構，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也處于不斷增加的趨勢。而混合料自身結構的基本類型則是對于混合料溫縮變形產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的變化規律主要為：在懸浮密實水泥穩定碎石整體的溫縮系數相對較大，隨之骨架空隙以及骨架密實結構的水泥穩定碎石的平均溫縮系數就相對較小。

4.4 抗沖刷

相同結構的水泥穩定碎石，其在沖刷試驗中沖刷量的大小與水泥的劑量有著明顯的關系。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，但是對于不同的結構類型來說，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定碎石的材料當中，骨架結構的空隙總體的沖刷量明顯的更小，而懸浮密實結構的沖刷量為三者中最大的。

5.結語

在水泥劑量、養生條件相同時，級配混合料B水泥穩定碎石的無側限抗壓強度、抗壓回彈模量都略大于級配混合料A，而級配混合料C水泥穩定碎石的最小；劈裂強度、無側限抗壓強度和抗壓回彈模量的規律為級配混合料A水泥穩定碎石最大，級配混合料B次之，級配混合料C最小；當無側限抗壓強度相當時，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，公路瀝青路面設計規范

[2] JTG E51-2009，公路工程無機結合料穩定材料試驗規程

[3] JTG/T F20-2015, 公路路面基層施工技術細則

[4] 福建省普通公路路面基層施工標準化指南.2013

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