水穩(wěn)碎石壓實特性的試驗研究

摘要 為了了解水泥穩(wěn)定碎石的壓實特性，通過改變擊實次數和擊實錘質量的方法獲得了四條擊實曲線，并用不敏感系數η表征施工的難易程度；通過現場三種碾壓施工方案，確定了合理的水穩(wěn)碎石壓實施工工藝，為水泥穩(wěn)定碎石的工程施工提供了依據。

關鍵詞 水穩(wěn)碎石；壓實特性；擊實曲線；壓實工藝

中圖分類號 U41 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)051-0226-02

從1988年開始，我國公路建設進入了飛速發(fā)展的時期，而90％以上的高等級瀝青路面的基層均采用半剛性材料。與柔性基層材料相比，水泥穩(wěn)定碎石具有整體性強、承載能力高、剛度大、水穩(wěn)性好等優(yōu)點，但容易出現抗裂性不足、抗凍性不好以及與面層粘結性能差等缺陷。因此，必須通過良好地壓實解決水泥穩(wěn)定碎石的缺陷。論文通過對水穩(wěn)碎石進行室內擊實試驗和室外壓實施工工藝試驗，了解了水穩(wěn)碎石的壓實特性，為水穩(wěn)碎石的壓實質量控制技術提供了參考。

1 密實度與抗壓強度的相互關系

由于水泥穩(wěn)定碎石混合料強度主要由骨料間嵌擠作用、水泥水化產物以及水泥與骨架間粘結強度形成。因此，水泥穩(wěn)定碎石密實度對基層性能產生重要影響。為了確保水泥穩(wěn)定碎石基層的路用性能和耐久性，必須確保為其良好的密實度。通過室內試驗對三種類型的半剛性基層材料在不同密實度下進行了抗壓強度測試，以分析壓實度對半剛性基層抗壓強度的影響，為現場的壓實質量控制提供依據。試驗結果曲線如圖1所示。

圖1 不同壓實度對抗壓強度的影響

由圖1試驗曲線可知，不同配比的水泥穩(wěn)定碎石由于其混合料結構狀態(tài)差異較大，導致其28 d抗壓強度差異較大，按水泥與石屑（5:100）配比的水泥穩(wěn)定碎石其強度最高。隨著水泥穩(wěn)定碎石密實度的提高，其抗壓強度亦隨之增加。

2 水穩(wěn)碎石的擊實特性研究

級配碎石的主要技術指標是最大干密度和最佳含水量，必須通過重型擊實試驗方法確定，并以此作為施工質量檢驗的標準。為了改善水泥穩(wěn)定碎石的施工和易性，提高其抗裂能力，在混合料中摻加一定比例的粉煤灰。大量的試驗結果表明，水泥穩(wěn)定碎石結合料與集料的最優(yōu)比例在13:8～17:8。依據《公路路基基層施工技術規(guī)范》要求提供的外摻法，確定水泥、粉煤灰、集料的試驗配比為4:10:90，通過改變重型擊實儀擊錘質量和擊實次數研究水泥穩(wěn)定碎石的擊實特性。

2.1 試驗用材料

1）水泥。應選用初凝時間3 h以上和終凝時間較長的水泥，采用32.5慢凝普通硅酸鹽水泥，其初凝時間4.1 h，終凝時間6.8 h，28 d抗壓強度44.3 MPa，符合要求。

2）粉煤灰。粉煤灰細度（45 μm）44％，燒失量1.7％，技術指標符合規(guī)范要求。

3）級配碎石。碎石采用玄武巖石料，其中壓碎值為11.2%，2＃集料表觀密度為2.977 g/cm3，4＃集料表觀密度為2.841 g/cm3。依據設備能力將集料篩分為4檔，各檔規(guī)格料的粒徑分布及合成級

圖2 碎石級配曲線

配見圖2。

2.2 試驗方案

在室內采用標準重型擊實儀進行干密度試驗。按《公路工程無機結合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程（JTJ 057-94）》中表3.0.1中類別丙的方法進行，試驗方法見表1。

2.3 試驗結果分析

試驗過程中，先將粉煤灰用水潤濕，與摻入的碎石均勻拌合，并悶料24h。進行擊實試驗前，再添入水泥均勻拌合，按四分法取樣，減少材料變異性，用電子秤準確稱量，擊實曲線如圖3

所示。

圖3 不同擊實功下最大干密度與最佳含水量的關系

由圖3可知，擊實功對水泥穩(wěn)定碎石最大干密度的影響較大，擊實功越大，水泥穩(wěn)定碎石的最大干密度越高，而最佳含水量相應減小。由此可知，當水泥穩(wěn)定碎石處于最佳含水量附近時，通過增加碾壓遍數可以提高其密實度；當水泥穩(wěn)定碎石含水量低于最佳含水量時，可采用高振幅進行碾壓提高密實度。

3 水泥穩(wěn)定碎石的壓實工藝

為了合理確定水穩(wěn)碎石的壓實施工工藝，采用了三個區(qū)段分別進行碾壓，壓路機選型及碾壓方法見表2。采用灌砂法對試驗路段的壓實度進行檢測，壓實度測試結果見圖4。

從實際施工效果來看，方案一和方案三的碾壓方案結果近似，方案二的壓實效果最優(yōu)。即可認為方案一和方案三的壓實度和壓路機類型無太大關系，只和振動強度有關，故碾壓組合定為：雙鋼輪穩(wěn)壓一遍，單鋼輪壓路機強振2遍，單鋼輪壓路機弱振2遍，膠輪收面。碾壓速度先慢后快，靜壓速度不超過1.5 km/h，以免混和料產生推移。弱振碾壓速度1.5 km/h，強振的碾壓速度2.0 km/h。

按照碾壓方案二進行6遍碾壓后，壓實度均大于97%，滿足《公路路基施工技術規(guī)范》規(guī)定的壓實度大于97％的要求；雙鋼輪振動壓路機穩(wěn)壓速度為1.5 km/h~2.5 km/h，其余均為2.5 km/h~4 km/h，滿足了水泥穩(wěn)定碎石的壓實要求。因此，在今后大規(guī)模的水泥穩(wěn)定碎石壓實施工時，應采用碾壓方案二進行振動碾壓。

圖4 碾壓效果對比圖

4 小結

1）通過改變重錘質量和每層的擊實次數對水泥穩(wěn)定碎石的壓實特性進行了研究，擊實功對水泥穩(wěn)定碎石的最大干密度影響較大，在水泥穩(wěn)定碎石施工時，應控制水泥穩(wěn)定碎石混合料的含水量應不低于最佳含水量，以提高其施工密實度。

2）利用試驗段的成功修筑，得出了級配碎石改良層的各項數據，可充分證明級配碎石改良層是一種可行的結構層。通過試驗段路的修筑，確定較為合理的水穩(wěn)碎石壓實施工工藝，可為大面積施工提供直接指導性的施工技術數據和實踐經驗。

參考文獻

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