水泥穩(wěn)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(yǎng)護齡期和含水量對無側(cè)限抗壓強度的影響規(guī)律，通過不同影響因素的研究，結(jié)果表明：水泥劑量并不是越多越好，其最佳摻量在5%左右，養(yǎng)護齡期雖然對抗壓強度有影響，但是影響效果不明顯。

關(guān)鍵詞：水泥穩(wěn)定碎石；無側(cè)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(wěn)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(yǎng)生形成的一種材料。

由于水泥穩(wěn)定碎石具有強度高、穩(wěn)定性好、工程造價低等優(yōu)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(wěn)定碎石的強度還會不斷增加。水泥穩(wěn)定碎石的強度主要通過無側(cè)限抗壓強度來控制，也是施工質(zhì)量的控制依據(jù)。

同時，水泥穩(wěn)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(shè)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(zhì)量；施工中如果出現(xiàn)質(zhì)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(wěn)定碎石的早期破壞帶來不利影響，就如何提高水泥穩(wěn)定碎石的抗裂性進行了研究。

本文根據(jù)水泥穩(wěn)定碎石強度的影響因素，通過室內(nèi)試驗定量的研究了各因素對水泥穩(wěn)定碎石強度特性影響規(guī)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(guī)范允許范圍的基礎(chǔ)上，結(jié)合以往實際工程經(jīng)驗，同時考慮水泥穩(wěn)定碎石的收縮變形和關(guān)鍵篩孔通過率的情況下確定的。具體數(shù)據(jù)見表2。

水：自來水。

2 研究方法

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

3 試驗結(jié)果與分析

3.1 水泥劑量變化對水泥穩(wěn)定碎石強度的影響

在級配固定的基礎(chǔ)上，分別摻入不同水泥劑量制作無側(cè)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(guī)律如圖1所示。

由圖1可以明顯的看出，根據(jù)水泥劑量的不同，無側(cè)限抗壓強度也隨著變化。在水泥劑量3.5%～5.0%之間，無側(cè)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(jié)作用的硅酸三鈣和硅酸二鈣數(shù)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(jié)作用不斷增加，所以無側(cè)限抗壓強度也會不斷增加；當水泥劑量為5.0%時無側(cè)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(cè)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(jié)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(xù)性，破壞了級配嵌擠作用形成的強度，所以無側(cè)限抗壓強度反而降低。

3.2 養(yǎng)護齡期對水泥穩(wěn)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(chǔ)上，按照標準的實驗方法制作無側(cè)限試件，通過養(yǎng)護時間的變化來分析時間對無側(cè)限抗壓強度的影響，養(yǎng)護時間分別為6 d、9 d、12 d、15 d、28 d，強度變化規(guī)律如圖2所示。

由圖2可以看出，隨著養(yǎng)護齡期的增加，無側(cè)限抗壓強度也在增加，但是早期增加的快，后期增加的慢，養(yǎng)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(yǎng)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(wěn)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(chǔ)上，按照標準的實驗方法制作無側(cè)限試件，通過含水量的變化來分析含水量對無側(cè)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(guī)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(cè)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(cè)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(cè)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(nèi)碎石和水泥的數(shù)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(jīng)太大了。

4 結(jié) 語

通過以上文圖表和實驗數(shù)據(jù)可以得出以下結(jié)論：

①水泥劑量對無側(cè)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(yǎng)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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