無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料無(wú)側(cè)限抗壓試驗(yàn)

劉西玲

青島科信工程質(zhì)量檢測(cè)有限公司 山東 青島 266400

正文：

1.前言

無(wú)機(jī)粘結(jié)劑穩(wěn)定材料無(wú)側(cè)限壓縮試驗(yàn)是道路運(yùn)輸工程中增加路面壓實(shí)效果的主要方法。對(duì)于路面的穩(wěn)定性來(lái)說(shuō)，壓實(shí)的效果可以很好的體現(xiàn)出相應(yīng)的使用年限和時(shí)間，對(duì)于路面使用穩(wěn)定性的提升也就有顯著的作用。雖然在公路工程的施工過(guò)程中，有必要采取重型壓實(shí)[1]。無(wú)機(jī)粘合劑穩(wěn)定材料的無(wú)側(cè)限壓縮試驗(yàn)改變了最基本材料組合物的壓實(shí)效果的穩(wěn)定性，而且材料之間的最大干密度和最佳水分含量保持在相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，促進(jìn)了道路交通工程以及其他相同原理建設(shè)工程的施工效果的明顯提升。

2. 無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料無(wú)側(cè)限抗壓試驗(yàn)的相關(guān)概念解析

2.1 穩(wěn)定土

所謂的穩(wěn)定土相對(duì)于普通土來(lái)說(shuō)穩(wěn)定性更強(qiáng)的一種土質(zhì)，因此并不是天然土的形成方式和結(jié)構(gòu)。穩(wěn)定土的形成是需要在相對(duì)來(lái)說(shuō)狀態(tài)比較松散或者已經(jīng)比粉碎的我土質(zhì)（包括較為常見(jiàn)的粗、中、細(xì)粒土）中加入適宜份量的石灰、水泥、工業(yè)廢渣、瀝青等相關(guān)材料，并以合理的配比來(lái)進(jìn)行混合攪拌、壓實(shí)以及養(yǎng)生之后，所能夠得到的一種穩(wěn)定性較好的新型土質(zhì)材料[2]。與普通的土質(zhì)來(lái)比較，穩(wěn)定土在混合壓實(shí)之后所形成的高后期強(qiáng)度比較大，因此整體的穩(wěn)定性和凝固性也更好。但是由于是合成材料的問(wèn)題，穩(wěn)定土的水穩(wěn)性會(huì)比較差，這就是使得其不能夠被大量用作道路建設(shè)工程中路面的使用，而是可以被當(dāng)作路面的基層和底基層物質(zhì)，這樣所形成的路面結(jié)構(gòu)具有較大的抗變形能力，以專業(yè)的角度來(lái)說(shuō)，被稱為是半剛性強(qiáng)基層。一般來(lái)說(shuō)，穩(wěn)定土的材料都會(huì)由于天生土質(zhì)內(nèi)部所被添加物質(zhì)的不同而被分為多種類型，主要會(huì)包括石灰穩(wěn)定土、水泥穩(wěn)定土、瀝青穩(wěn)定土、石灰穩(wěn)定工業(yè)廢渣和綜合穩(wěn)定土，其類型的多樣性也幫助穩(wěn)定土的使用范圍更加趨于完善?？偟膩?lái)說(shuō)，穩(wěn)定土的使用范圍和應(yīng)用效果還是比較好的，在我國(guó)道路交通工程的建設(shè)過(guò)程中將會(huì)發(fā)揮很大的作用。

2.2 無(wú)機(jī)結(jié)合料

無(wú)機(jī)結(jié)合料主要指的就是水泥、石灰、粉煤灰和石灰或者水泥粉煤灰，這一種物料所使用的水泥穩(wěn)定性都比較高，整體上來(lái)說(shuō)在被投入到相應(yīng)的實(shí)際工程項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中之后所產(chǎn)生相應(yīng)的效果也會(huì)比較顯著[3]。一般來(lái)說(shuō)，在建設(shè)項(xiàng)目工程中所使用的水泥穩(wěn)定材料、石灰穩(wěn)定材料、石灰粉煤灰穩(wěn)定材料等等，都屬于是無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料。這種物料的特性是半剛性的，應(yīng)用范圍相對(duì)來(lái)說(shuō)也比較廣泛，但主要還是被用作較高等級(jí)公路的建設(shè)，常常會(huì)被用作高等級(jí)公路路面基層、底基層的形成過(guò)程中。

3. 無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料無(wú)側(cè)限抗壓試驗(yàn)過(guò)程

3.1 試驗(yàn)?zāi)康暮瓦m用范圍

本次試驗(yàn)適用于測(cè)定無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土(包括穩(wěn)定細(xì)粒土、中粒土、粗粒土)試件的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度。主要包括以下幾個(gè)方面，分別是：按照預(yù)定干密度用靜力壓實(shí)法制備試件以及用錘擊法制備試件。而且由于相關(guān)的行業(yè)規(guī)定和實(shí)際情況的限制，還必須要保證每一各試件都是高：直徑=1：1的圓柱體。除此以外，由于實(shí)驗(yàn)的特殊性和該種試驗(yàn)方法的普適性，使得其也能夠適用于其它穩(wěn)定材料或綜合穩(wěn)定土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)過(guò)程中，是有助于各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)任務(wù)和目的都能夠被完成和達(dá)到的重要手法和技術(shù)。

3.2 儀器設(shè)備

首先，準(zhǔn)備一個(gè)孔徑為40mm，25mm（或20mm）和5mm的圓孔篩。 便于將較大體積的、不適宜實(shí)驗(yàn)的、會(huì)影響實(shí)驗(yàn)效果穩(wěn)定性和精確性的物質(zhì)排除出去。第二點(diǎn)，要進(jìn)行模具試用，由于不同土質(zhì)的土其粒徑不同，需要采取不同的試模方案。對(duì)于細(xì)粒土壤，由于土壤中包含的土壤顆粒的最大粒徑不超過(guò)10mm，可以選擇試樣直徑×高度= 50mm×50mm;對(duì)于中粒土壤，土壤中含有的土壤顆粒的最大粒徑不超過(guò)25毫米，可以選擇試驗(yàn)?zāi)＞叩闹睆健粮叨? 100mm×100mm;對(duì)于粗粒土壤，土壤中含有的土壤顆粒的最大粒徑不超過(guò)40毫米，可以選擇試樣的直徑×高度= 150mm×150mm。第三，還需要制備具有400kN反應(yīng)框架和200kN至500kN的液壓千斤頂?shù)钠崴Ｂ访娌牧蠌?qiáng)度測(cè)試儀或其他壓力機(jī)，但應(yīng)注意后者規(guī)格應(yīng)不超過(guò)200 kN，還需要適量的夯錘和導(dǎo)管。第四點(diǎn)是對(duì)養(yǎng)生室的把控，需要其外部溫度和內(nèi)部環(huán)境盡可能地保持在一個(gè)恒溫恒濕的狀態(tài)中，增強(qiáng)相應(yīng)物料的穩(wěn)定性和安全性。第五步需要控制水槽的深度，一般情況下以高于試件高度50㎜最為合適。第六步是靈敏度為0.01g，重量為10kg，規(guī)模為5g的秤，還配有一些量筒，攪拌工具，漏斗，鋁盒，烤箱等設(shè)備[4]。

3.3 試料準(zhǔn)備

首先需要準(zhǔn)備具有代表性的風(fēng)干試料，當(dāng)風(fēng)干材料的干燥度和含水量達(dá)不到相應(yīng)要求的時(shí)候，要借助專用的烘干機(jī)來(lái)進(jìn)行干燥，而且為了保證實(shí)驗(yàn)效果的穩(wěn)定性，一般是會(huì)將烘干機(jī)或者烘干箱的溫度控制在50攝氏度左右。當(dāng)烘干工作完成以后，相應(yīng)的物料則需要借助木槌來(lái)進(jìn)行搗碎，這時(shí)候要注意控制和避免破碎改變粒料的原粒徑，然后再借助圓孔篩來(lái)選擇不同粒徑的土質(zhì)材料。當(dāng)樣品為粗粒土?xí)r，大于40毫米的顆粒被移除使用;如果樣品為中粒土，則去除大于25mm或20mm的顆粒供使用;如果樣品是細(xì)粒土壤，則移除大于10mm的顆粒以供使用。其次，在無(wú)機(jī)粘合劑穩(wěn)定材料的無(wú)側(cè)限壓縮試驗(yàn)的前一天，細(xì)粒土應(yīng)選擇不小于100克，中粒土壤不小于1000克，粗粒土壤不小于2000克。

3.4 制試件

首先，為了保證無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料無(wú)側(cè)限抗壓試驗(yàn)的精確性和穩(wěn)定性，在本次實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中還需要根據(jù)不同的土質(zhì)來(lái)選擇制作試件的數(shù)量。為了使無(wú)機(jī)粘合劑穩(wěn)定細(xì)粒土，應(yīng)制備至少6個(gè)試件;對(duì)于無(wú)機(jī)粘結(jié)劑穩(wěn)定的中粒，應(yīng)制作至少9個(gè)試件;為使無(wú)機(jī)粘合劑穩(wěn)定粗粒土，應(yīng)制備至少13個(gè)試件[5]。其次，對(duì)于50㎜×50㎜的試件，1個(gè)試件約需干土180～210g；100㎜×100㎜的試件，1個(gè)試件約需干土1700～1900g；150㎜×150㎜的試件，1個(gè)試件約需干土5700～6000g。 最后，為了確保實(shí)驗(yàn)過(guò)程中無(wú)機(jī)粘合劑穩(wěn)定材料的抗壓強(qiáng)度和穩(wěn)定性，加入適宜的水分和石灰也是必須的，具體的加水量公式如下所示：這其中，: Qw表示加入混合物中的水量，單位為（g）;Qn表示混合物中土壤（或聚集體）的質(zhì)量，單位為（g）;Qc代表混合物中水泥或石灰的質(zhì)量，以（g）為單位;w代表所需混合物的含水量，沒(méi)有特定的單位，常用（%）。

3.5 按預(yù)定的干密度制件

用反力框架和液壓千斤頂制件，首先就是要制備一個(gè)預(yù)定干密度的試件，這一般需要穩(wěn)定土混合料數(shù)量m1隨試模的尺寸而變。公式如下，。其中，V代表試模的體積；w代表穩(wěn)定土混合料的含水量，單位為（%）；ρd代表穩(wěn)定土件的干密度，單位為（g/cm3）。

3.6 計(jì)算[6]

試件無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度Rc用下列公式計(jì)算：

對(duì)于小試件：Rc＝P/A＝0.00051P（MPa）

對(duì)于中試件：Rc＝P/A＝0.000127 P（MPa）

對(duì)于大試件：Rc＝P/A＝0.000057 P（MPa）

式中：P代表的是試件破壞時(shí)的最大壓力，單位（N）；A代表的是試件的截面積（A＝π/4D2，D為試件的直徑），單位為（㎜2）。

3.7 擊實(shí)試驗(yàn)和強(qiáng)度試驗(yàn)

二灰碎石穩(wěn)定材料分別按照不同的摻配比例(見(jiàn)表6)進(jìn)行重型擊實(shí)試驗(yàn)，按集料比例稱量各種原材用量,按占試料4.0%、5.0%、6.0%、7.0%、8.0%的含水率計(jì)算需加水量，確定其最大干密度和最佳含水量,根據(jù)相應(yīng)配比的擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果，按照壓實(shí)度97%的設(shè)計(jì)值進(jìn)行靜力壓實(shí)法制作φ150mm×150mm的圓柱體標(biāo)準(zhǔn)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試件。

4.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在我國(guó)現(xiàn)階段的城市道路交通項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中，為了確保相應(yīng)的路面效果能夠達(dá)到較好的穩(wěn)定性，往往都是采取“擊實(shí)法”來(lái)求取混合料最大干密度和最佳含水率，雖然在較短的時(shí)間內(nèi)能夠達(dá)到行業(yè)要求的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，但是在長(zhǎng)時(shí)間的使用過(guò)程以后已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)脫離了，實(shí)際的壓實(shí)效果。本文所采取的無(wú)機(jī)結(jié)合材料穩(wěn)定材料無(wú)限抗壓試驗(yàn)是一種突破了時(shí)間和機(jī)械的路面壓實(shí)方法，會(huì)使得最終的道路壓實(shí)效果更加趨向于實(shí)際情況，從而充分地起到了科學(xué)指導(dǎo)施工的作用和目的。