淺析水泥穩(wěn)定碎石混合料的級配與密實度的關(guān)系

夏元野

(黑龍江省龍建路橋第一工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150028)

淺析水泥穩(wěn)定碎石混合料的級配與密實度的關(guān)系

夏元野

(黑龍江省龍建路橋第一工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150028)

在利用施工現(xiàn)場已有原材料的基礎(chǔ)上，通過對兩種礦料的級配進行對比，提出通過改善級配來提高水泥穩(wěn)定碎石基層的密實性和無側(cè)限抗壓強度，并通過擊實試驗和無側(cè)限試驗初步得出CF-A-1S結(jié)構(gòu)的混合料的密實度和強度均高于比C-B-S結(jié)構(gòu)的混合料。

級配；水泥穩(wěn)定碎石； 基層；密實；強度

1 原材料的選擇

1.1 水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石粗集料的選擇

粗集料在混合料中起到骨架的作用，因此在級配設計中應考慮以下因素：首先粗集料的質(zhì)量要求，尤其對壓碎值、針片狀、0.075 mm以下粉塵含量的要求，粗集料的應力應變能力決定了該結(jié)構(gòu)的破壞狀況，同時結(jié)構(gòu)表面抵抗剪切破壞的能力也取決于粗集料的壓碎能力；其次，粗集料級配的好壞影響到細集料填充的程度，在混合料的拌和過程中，應有足夠的水泥與水形成水泥漿包裹著細集料形成水泥砂漿，然后再去裹覆粗集料，壓實過程中，隨著粗集料的移動，可以避免離析。因此規(guī)范中規(guī)定，應選擇單一粒徑的粗集料進行摻配，形成連3.2 水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石細集料的選擇

細集料在混合料中，尤其壓實中，與水泥、水混合在一起，不僅可以粘結(jié)粗集料，同時也可以填充骨料的空隙，形成一定的結(jié)構(gòu)。因此，在選擇細集料時首先應對最大粒徑有所要求，粒徑太大，不利于粗集料形成骨架；其次應對級配細集料中級配影響混合料的密實程度。其次應對級配有嚴格要求，尤其對0～3 mm和0～5 mm的細集料應分別嚴格控制大于2.36 mm和4.75 mm的顆粒含量，對3～5 mm的細集料應嚴格控制小于2.36 mm的顆粒含量。

1.2 水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石礦料級配的確定

混合料礦料級配良好是保證水泥穩(wěn)定碎石基層具有優(yōu)良路用性能的前提。本課題以混合料密實、強度高為目標，以CF-A-1S范圍為界限進行水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石混合料礦料級配設計。

本研究試驗采用四種單粒級，分別為20～30 mm∶10～20 mm∶5～10 mm∶0～5 mm，為了更為直觀的分析各檔料的集料粒徑分布，各檔料的篩分結(jié)果見表1。

表1 單粒級碎石篩分結(jié)果

本課題中將水泥及粉煤灰作為結(jié)合料摻入，選定配比為：20～30 mm∶10～20 mm∶5～10 mm∶0～5 mm=30∶24∶20∶26，其中粉煤灰摻量為8%，水泥產(chǎn)量為4%。礦料合成級配及分配比例見表2。

表2 CF-A-1S礦料合成級配及比例

A19項目部選用的礦料級配見表3，配合比中將粉煤灰作為填料摻入，最終選擇的配合比為: 20～30 mm∶10～20 mm∶5～10 mm∶0～5 mm=28∶31∶ 11∶26∶4，水泥劑量為4.5%。

表3 C-B-S礦料合成級配及比例

2 配合比驗證

2.1 標準擊實試驗

為了對兩種級配類型的水泥穩(wěn)定碎石混合料進行對比研究，在水泥摻量為 4.5%的情況下，按照《公路工程無機結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程》 (JTGE51-2009)的規(guī)定，采用標準重型擊實試驗法分別對上述兩種礦料級配的水泥穩(wěn)定碎石混合料進行擊實試驗，確定各自的最大干密度和最佳含水量，試驗結(jié)果如表4所示。

表4 標準擊實試驗結(jié)果

2.2 無側(cè)限試驗

按照《公路工程無機結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程》 (JTGE51-2009)中 T0843-2009 規(guī)定的方法成型150 mm×150 mm的圓柱體試件，測其7 d和28 d無側(cè)限抗壓強度，結(jié)果如表5所示。

表5 無側(cè)限抗壓強度值

從最大干密度上看，CF-A-1S的水泥穩(wěn)定碎石混合料比C-B-S水泥穩(wěn)定碎石混合料的要大，而最佳含水量比C-B-S結(jié)構(gòu)的要小。這是因為粗集料間的空隙由適當?shù)募毤咸畛?，而且擊實過程中，細集料周圍的水也會降低粗集料之間的摩擦，進而使得混合料密實；相反，在C-B-S結(jié)構(gòu)中，細集料較多，相對密度又較小，使得擊實后細集料含量相對增多，導致最大干密度較小。

從無側(cè)限數(shù)據(jù)來看，CF-A-1S的水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石混合料比C-B-S水泥穩(wěn)定碎石混合料的要高，原因在于良好的粗集料級配之間的嵌擠力承擔了早期荷載，而初期，水泥的水化并未完全，單純依靠水泥的黏結(jié)力還遠遠不夠，但是28 d后由于水泥的水化產(chǎn)物Ca(OH)2的激發(fā)作用，使得粉煤灰的潛在膠凝能力揮發(fā)出來，所以28天的強度會高于C-B-S結(jié)構(gòu)。

[1] 中華人民共和國交通運輸部.公路路面基層工技術(shù)細則(JTG/F20-2015)[S].北京：人民交通出版社，2015.

[2] 中華人民共和國交通運輸部.公路工程無機結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程(JTG E51-2009)[S].北京：人民交通出版社，2009.

[3] 代金國.公路瀝青路面裂縫養(yǎng)護技術(shù)研究與應用[D].濟南：山東大學，2011.

U416

C

1008-3383(2017)08-0063-02

2016-11-02

夏元野(1987-)，男，助理工程師， 研究方向：路面工程。