结构类型对水泥稳定碎石性能的影响

(福建省交通规划设计院试验检测中心 福建 福州 350004)

结构类型对水泥稳定碎石性能的影响

郭秋峰

(福建省交通规划设计院试验检测中心 福建 福州 350004)

文章对于三种不同级配类型的集料的含水泥稳定碎石的抗刷性能、收缩性能、无侧限抗压强度以及自身抗压回弹模量等进行相关的测试。最终试验的结果表明：在客观条件以及水泥剂量相同的前提下，粗、细集料的含量相对适中的水泥稳定碎石抗压回弹模量以及抗压的强度与粗集料含量明显多于细集料含量更多的水泥稳定碎石的性能明显更好；细集料的含量明显的多于粗集料的含量的水泥稳定碎石在抗压强度、劈裂强度以及抗压回弹弹量明显更大，在粗集料的含量明显的多于细集料含量的前提下水泥稳定碎石的抗压回弹模量、相关的其他强度明显更小。

水泥；稳定碎石；级配类型；性能

当前我国公路当中最为常用的基层材料就是水泥稳定碎石，通过多年的使用我们不难发现，此材料本身在水稳定性方面相对较好、强度相对较高而且整体的板体性也明显更强，但是该种材料本身也同时存在抗冲刷性相对较弱以及容易开裂等诸多缺点。通过研究数据发现，水泥稳定碎石自身的混合料中的集料级配以及与之相关的各种路用性能之间都存在着较为紧密的联系。

1.原材料的性质

（1）水泥：本次室内试验采用水泥为福建炼石水泥有限公司生产的炼石牌标号为32.5的水泥，通过对于水泥的相关试验室数据进行研究分析，相关数据指标能够满足现行有效的技术规范要求。

（2）石料：本次室内试验所采用的石料均为当地石料场所生产的石灰岩，经过对于石料进行压碎值测定，相关指数＜35%，符合本次的相关试验要求。

2.混合料的组成

关于混合料的比例以及分布特征，JTG D50-2006《公路沥青路面设计规范》当中有着较为明确的规定，《公路沥青路面设计规范》对于三种混合料的细集料、粗集料的分布特征进行了明确，即：悬浮密实结构、骨架密实结构以及骨架空隙结构,在此一一对应地配制三种级配类型混合料A、B、C，做如下试验分析：

级配混合料A当中，粒径超过4.75mm的粗集料比例超过总数的61%，而粒径在4.75mm一下的集料只占到综述的39.0%。在相对较为均匀的分布状态的情况下，级配混合料A当中的粒径在4.75mm之下的细集料的总体含量相对较高，而经过压实之后粒径在4.75mm之上的颗粒不能够形成相对有效的嵌挤结构，总体上粗颗粒在细集料当中呈现出悬浮的状态。

级配混合料B当中，粒径在4.75mm之上的粗集料在其中占到总数的70%，而粒径在4.75mm之下的细集料只占到总数的30%。级配混合料B当中颗粒小于4.75mm的细集料的相对含量较低，在经过压实之后，粒径大于4.75mm的粗集料总体上呈现出嵌挤结构，而且细集料能够在很大程度上进行空隙的填充。

级配混合料C当中，粒径超过4.75mm的粗集料的总数占到总数的88.8%，而粒径在4.75mm之下的细集料的含量只占到总数的11.2%。此集料当中粒径在4.75mm以上的粗集料含量相对较多，而粒径在4.75mm以下的细集料的含量相对较少。经过压实之后，粒径超过4.75mm粗颗粒最终能够形成嵌挤结构，但是由于细集料的含量相对较少，最终会留下20%左右的空隙。

该试验当中分别对于每一种的级配采用3种剂量不同的水泥来及进行配比，其中级配混合料A、B的含量分别为：4%、5%以及6%，级配混合料C当中的水泥含量分别为：6%、7%以及8%。

3.压实的基本标准

本试验分别采用重型击实法以及振动压实法两种方式来对于不同的水泥剂量、不同的结构类型的水泥稳定碎石材料来确定最佳含水量以及最大干密度。采用振动压实法的过程当中，所选的设备为本试验室的振动压实成型机，型号为LHZD-6，机械的振动频率为28-30Hz，静压力则达到了1900N，整个试验混合料必须要一次性的进行装填，并且以无规则的回弹跳来进行控制停机状态的确定。

（1）相比重型击实试验法的含水量，振动压实法的含水量在水泥稳定碎石混合料的最佳含水量明显明显更小。具体情况下，级配混合料A水泥稳定碎石的含水量最高，其次为级配混合料B的水泥稳定碎石，而级配混合料C的水泥稳定碎石混合料的含水量为三种混合料当中最小的。

对于级配混合料A和B水泥稳定碎石基层材料的最大干密度上的对比结果为：采用振动压实法明显的高于击实法。级配混合料为C的水泥稳定碎石的最大干密度上面，振动压实法明显的高于重型击实试验法的密度。究其原因，在进行重型击实法实施的过程当中，会出现相对较为严重的集料的破损现象，最终使得击实筒当中容纳的集料明显的高于振动法。

4.试验的基本结果

4.1强度

在混合料使用的过程当中，随着养生龄期以及水泥剂量的不断升高，级配混合料A、B、C的水泥稳定碎石在劈裂、无侧限抗压强度以及抗压回弹模量值的方面呈现出逐步增加的趋势。

在水泥剂量不变的情况之下，级配混合料B在无侧限抗压强度方面明显的好于级配混合料A的无侧限抗压强度，而且之间的相关对比差异并不明显。而相比之下，级配混合料C的在无侧限抗压的强度方面明显的更低。

在水泥的总体剂量相对较低的前提之下，劈裂强度方面级配混合料A明显的好于级配混合料B，随后在逐步的提升水泥的剂量之后，二者之间的劈裂强度开始产生转换。级配混合料B的强度开始高于级配混合料A。如果水泥的剂量相同，级配混合料C的劈裂强度与级配混合料A、B相对略低。

4.2回弹模量

在水泥的剂量以及养生期龄不断延长的前提下，级配混合料A、B、C水泥稳定碎石自身的抗压回弹模量以及抗压模量上面呈现出了明显上升的趋势，但是三种水泥稳定碎石的增幅呈现出一定的差异。

在水泥的剂量相同而且龄期相同的前提下，级配混合料A、C水泥稳定碎石混合料的抗压回弹模量相比级配混合料B略小。

水泥剂量以及龄期相同的前提下，抗压回弹模量最大的是级配混合料A，其次是级配混合料B，而级配混合料C的抗压回弹模量值则为最小。

4.3温度收缩系数

所有混合料当中，对于结合料的使用数量会对于混合料的温度以及收缩变形程度产生相对较大的影响。整体结构完全相同的水泥稳定碎石结构，伴随着水泥的剂量不断的提高，各个温度段之间的温缩变形也在逐步的增大，而且整体的平均温缩系数也处于不断增加的趋势。而混合料自身结构的基本类型则是对于混合料温缩变形产生影响的另外一个相对较为显著的因素。整体的平均温缩系数的变化规律主要为：在悬浮密实水泥稳定碎石整体的温缩系数相对较大，随之骨架空隙以及骨架密实结构的水泥稳定碎石的平均温缩系数就相对较小。

4.4 抗冲刷

相同结构的水泥稳定碎石，其在冲刷试验中冲刷量的大小与水泥的剂量有着明显的关系。通常来说，如果水泥的剂量相对越大，整体的抗冲刷能力也就越强，但是对于不同的结构类型来说，水泥的剂量与冲刷量之间的影响程度存在一定的不同。

在水泥剂量完全相等的前提下，在A、B、C三种级配混合料类型的水泥稳定碎石的材料当中，骨架结构的空隙总体的冲刷量明显的更小，而悬浮密实结构的冲刷量为三者中最大的。

5.结语

在水泥剂量、养生条件相同时，级配混合料B水泥稳定碎石的无侧限抗压强度、抗压回弹模量都略大于级配混合料A，而级配混合料C水泥稳定碎石的最小；劈裂强度、无侧限抗压强度和抗压回弹模量的规律为级配混合料A水泥稳定碎石最大，级配混合料B次之，级配混合料C最小；当无侧限抗压强度相当时，抗冲刷能力的大小为：级配混合料C＞级配混合料B＞级配混合料A。

[1] JTG D50-2006，公路沥青路面设计规范

[2] JTG E51-2009，公路工程无机结合料稳定材料试验规程

[3] JTG/T F20-2015, 公路路面基层施工技术细则

[4] 福建省普通公路路面基层施工标准化指南.2013

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1007-6344（2017）04-0003-01