級配對二灰碎石抗壓強(qiáng)度的影響

朱 寧

(山西交通控股集團(tuán)有限公司忻州北高速公路分公司，山西 忻州 034000)

0 前 言

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，尤其是在最近幾年，我國高速公路建設(shè)工程數(shù)量呈不斷上升趨勢，有效促進(jìn)了社會經(jīng)濟(jì)的不斷快速發(fā)展[1]。 在高速公路路面設(shè)計(jì)與路面施工中，隨著地域、氣候的不同，高速公路的結(jié)構(gòu)形式也是不斷變化的，不過因?yàn)槎宜槭哂卸喾N優(yōu)點(diǎn)，包括材料剛性強(qiáng)度高、施工工藝比較成熟、原材料多等，所以二灰碎石得到非常廣泛的運(yùn)用[2]。針對二灰碎石材料的強(qiáng)度，深受多種因素的影響，包括施工養(yǎng)護(hù)因素、水泥劑量因素、級配因素、顆粒含量因素等[3-5]。針對二灰碎石材料的強(qiáng)度，當(dāng)前我國現(xiàn)行的高速公路路面施工規(guī)范對其的影響因素進(jìn)行了著重強(qiáng)調(diào)，但是并未深入級配對二灰碎石性能的影響。所以，本文深入研究了級配對二灰碎石抗壓強(qiáng)度的影響，具有重要意義。

1 原材料

選用PO32.5普通硅酸鹽水泥，其中，該種類型水泥的主要性能如表1所示。

表1 PO32.5普通硅酸鹽水泥的主要性能

根據(jù)規(guī)范要求，選用自來水與普通粉煤灰。其中，技術(shù)指標(biāo)如表2所示。

在本次實(shí)驗(yàn)中，集料的性能與級配是十分重要的兩個(gè)影響因素。第一，需要合理測定集料的級配、技術(shù)性質(zhì)；第二，由設(shè)計(jì)需要，根據(jù)相關(guān)技術(shù)指標(biāo)，制定三種不同的級配。

2 研究方法

本文深入研究了級配的變化對二灰碎石性能大小造成的影響，具體研究思路為：在水泥劑量固定不變的前提下，在規(guī)范允許的條件下，通過運(yùn)用三種不同級配，分別對二灰碎石進(jìn)行拌和，包括級配下限、級配中限、級配上限，對二灰碎石的性能大小進(jìn)行有效測定，以科學(xué)推斷級配對二灰碎石性能大小的影響因素。

表2 三種不同級配

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 級配對二灰碎石性能大小的影響

水泥劑量固定值一般為5%，本文主要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)實(shí)驗(yàn)與無側(cè)限抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)，根據(jù)順序，分別對7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、最大干密度、最佳含水量進(jìn)行測定，對級配對二灰碎石性能大小的影響進(jìn)行深入分析，其中，具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 三種不同級配

通過分析表3后，不難發(fā)現(xiàn)，在水泥劑量為定值時(shí)，最佳含水量最高的為級配下限，最佳含水量最低為級配上限，通過仔細(xì)研究后可知，由級配上限至級配下限，細(xì)集料含量是逐漸增加的，相應(yīng)地，最佳含水量呈不斷上升趨勢。不過以上變化規(guī)律并不是固定不變的，由級配上限變化到級配中限，最佳含水量由5.2%提高到5.4%；由級配中限至級配下限，佳含水量由5.4%提高到5.6%，與由級配上限至級配下限的變化率比較，最佳含水量的變化率更小。究其原因，就是在級配變化過程中，隨著細(xì)集料含量的不斷增加，最佳含水量會不斷隨著增加。在級配中限條件下，最大干密度是最高的，究其原因，即為在級配中限條件下，粗細(xì)集料適當(dāng)，在細(xì)集料內(nèi)部，粗集料處于懸浮狀態(tài)，則和級配下限、級配上限條件下的最大干密度相比，級配中限條件下的最大干密度略高一些。針對二灰碎石的抗壓強(qiáng)度，級配變化對其能夠產(chǎn)生比較大的作用與影響，7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度在級配中限條件下是最大的，二灰級配碎石的強(qiáng)度由低到高依次是級配上限、級配下限、級配中限，同時(shí)與級配中限至級配下限相比，級配中限至級配上限的二灰級配碎石強(qiáng)度的變化更大。

3.2 級配中限條件下含水量對二灰碎石抗壓強(qiáng)度的影響

通過以上實(shí)驗(yàn)，不難發(fā)現(xiàn)，二灰碎石的抗壓強(qiáng)度、最大干密度在級配中限條件下均為最佳值，將級配中限作為基礎(chǔ)，水泥劑量選取為5%，對無側(cè)限試件進(jìn)行制作，對其不同含水量對二灰碎石抗壓強(qiáng)度的影響作用進(jìn)行深入研究。

通過深入分析圖1后可知，在級配中限條件下，水泥穩(wěn)定碎石內(nèi)的最佳含水量為5%。當(dāng)含水量比較小時(shí)，含水量從低到高進(jìn)行變化過程中，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度逐漸提高，同時(shí)增長速率是一致的。究其原因，即為在穩(wěn)定碎石中，水不但能夠向其提供水分，而且還具有潤滑的作用，隨著含水量的不斷提高，水分會全部包裹水泥顆粒、細(xì)集料、碎石顆粒的表明，隨之摩擦阻力會不斷降低，不斷提高密實(shí)度，進(jìn)而不斷提高了水泥穩(wěn)定碎石的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度。假如含水量大于最佳含水量以后，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度便會隨著含水量的不斷上升而減弱。究其原因，就是因?yàn)樗科?，碎石和水泥含量在固定空間中不斷減小，進(jìn)而降低密實(shí)度，進(jìn)而降低無側(cè)限抗壓強(qiáng)度。

圖1 不同含水量對二灰碎石抗壓強(qiáng)度的影響作用

3.3 級配中限情況下水泥劑量對二灰碎石抗壓強(qiáng)度的影響

以級配中限為基準(zhǔn)，含水量定為5%，對無側(cè)限實(shí)驗(yàn)試件進(jìn)行制作，對不同水泥劑量對二灰碎石抗壓強(qiáng)度大小的影響進(jìn)行深入研究。水泥劑量分別選為3.5%、4.0%、4.5%、5.0%、5.5%、6.0%、6.5%。其中，水泥劑量對二灰碎石抗壓強(qiáng)度的影響變化規(guī)律，如圖2所示。

通過分析圖2，不難發(fā)現(xiàn)，在級配中限條件下，二灰碎石抗壓強(qiáng)度隨著水泥使用量的不同而變化。當(dāng)水泥使用量處于3.5%～5.0%時(shí)，二灰碎石抗壓強(qiáng)度逐漸提升。本文認(rèn)為，隨著水泥使用量的不斷上升，水泥穩(wěn)定碎石中的水泥有效成分也在不斷上升。在水泥水化與硬化作用下，可以有效增加級配碎石的凝結(jié)作用，所以無側(cè)限抗壓強(qiáng)度呈不斷上升趨勢。

圖2 水泥劑量對二灰碎石抗壓強(qiáng)度的影響

4 結(jié) 論

通過對上文實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入研究后，能夠獲取以下結(jié)論，①最大干密度、最佳含水量深受級配變化的影響，不過影響范圍并不大；②二灰碎石抗壓強(qiáng)度受到級配變化比較大的影響，在級配中限條件下，7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為最大值；③按照由小到大的順序，7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度依次為級配上限、級配下限、級配中限。

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