抗裂嵌擠型水穩(wěn)穩(wěn)定碎石強(qiáng)度影響因素試驗(yàn)分析

楊傳盛

摘 要：使用連續(xù)級(jí)配的粗集料支撐相互嵌擠的骨架，并使用細(xì)集料和水泥對(duì)其進(jìn)行填充，從而形成骨架密實(shí)型混合料，該種混合料即為抗裂嵌擠型水穩(wěn)碎石。本文通過室內(nèi)試驗(yàn)，對(duì)成型時(shí)間的強(qiáng)度實(shí)施測試，主要對(duì)4.75 mm通過率、成型方式、振動(dòng)時(shí)間等內(nèi)容進(jìn)行了分析，并對(duì)重型擊實(shí)和振動(dòng)擊實(shí)效果進(jìn)行了分析，從而得到4.75 mm通過率的最佳值、最佳振動(dòng)時(shí)間以及水泥劑量的最佳取值。最后對(duì)施工現(xiàn)場的抗裂水穩(wěn)成型效果實(shí)施試驗(yàn)，對(duì)室內(nèi)試驗(yàn)的有效性進(jìn)行驗(yàn)證，為今后施工提供借鑒。

關(guān)鍵詞：影響因素;水穩(wěn)碎石強(qiáng)度;抗裂嵌擠型

中圖分類號(hào)：U414 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

抗裂嵌擠型水泥穩(wěn)定碎石具有多種結(jié)構(gòu)形式，其中最常見的形式即為骨架密實(shí)型。在相互嵌擠的過程中，骨架可以在水泥碎石混合料中會(huì)形成顆粒較大的石料。在骨料結(jié)構(gòu)相互嵌擠的過程中，細(xì)集料和水泥可以對(duì)粗集料骨架之間的空隙進(jìn)行填充，從而使混合料中的內(nèi)摩擦力進(jìn)一步提高。通過混合料中石料的相互嵌擠作用，可以使混合料結(jié)構(gòu)的抗裂性能進(jìn)一步提高，從而達(dá)到提高混合料穩(wěn)定性能和強(qiáng)度的目的。

本文從多個(gè)角度出發(fā)，對(duì)影響抗裂嵌擠型水文強(qiáng)度的各個(gè)因素進(jìn)行了分析，主要有關(guān)鍵篩孔通過率、成型方式以及振動(dòng)時(shí)間等方面，并對(duì)配合比的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，為今后抗裂嵌擠型水泥穩(wěn)定碎石的施工提供借鑒，促進(jìn)其應(yīng)用。

1 成型方式對(duì)抗壓強(qiáng)度的主要影響

在嵌擠型水泥穩(wěn)定碎石混合料中，骨架與水泥之間的粘結(jié)強(qiáng)度、水泥水化物以及各種骨料之間的嵌擠作用都可以使其抗壓強(qiáng)度得以提高。使用振動(dòng)擊實(shí)的方式成型過程中，通過將激振力施加在材料上，使各材料之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)集料之間的靜摩擦力狀態(tài)發(fā)生改變，產(chǎn)生動(dòng)摩擦力，從而達(dá)到提高密實(shí)效果和填充效果的目的。而重型標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)，則是在錘擊的作用下，擠壓各集料顆粒，使其進(jìn)一步密實(shí)。因此在對(duì)嵌擠型水穩(wěn)混合料進(jìn)行擊實(shí)時(shí)，由于采用的方法不同，導(dǎo)致其最佳含水量和標(biāo)準(zhǔn)密度也不盡相同，混合料的強(qiáng)度也會(huì)隨著成型方式發(fā)生相應(yīng)的改變。

1.1 對(duì)最佳含水量和最大干密度的影響

在對(duì)混合料級(jí)配材料進(jìn)行準(zhǔn)備的過程中，施工單位應(yīng)以嵌擠型水穩(wěn)常用材料為參考，選擇五種配合比，并對(duì)試件進(jìn)行制備和試驗(yàn)，為了對(duì)各比例試件的最大干密度以及最佳含水量進(jìn)行分析，應(yīng)分別使用重型擊實(shí)法和振動(dòng)壓實(shí)法對(duì)其進(jìn)行處理。

采用不同擊實(shí)方式對(duì)混合料進(jìn)行處理，其最大干密度以及最佳含水量之間具有較為明顯的差別。使用兩種方式分別對(duì)試件進(jìn)行處理后，與振動(dòng)成型所制成試件的最佳含水量相比，使用重型擊實(shí)方式所制成的試件最佳含水量較高。這是因?yàn)樵谑褂弥匦蛽魧?shí)方式進(jìn)行施工過程中，混合料逐漸密實(shí)，而此時(shí)為了減小摩擦，需要提高含水量，但是使用振動(dòng)擊實(shí)方式進(jìn)行施工過程中，小顆?？梢詫?duì)大顆粒之間的空隙進(jìn)行填充，其含水量相對(duì)較小。與此同時(shí)，采用振動(dòng)成型方式所制備的試件最大干密度更大，因此其擊實(shí)效果更明顯。

1.2 對(duì)無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響

以試驗(yàn)最大干密度和最佳含水量為依據(jù)，分別使用靜壓法和振動(dòng)壓實(shí)法對(duì)試件進(jìn)行處理，形成無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試件，并對(duì)其進(jìn)行試驗(yàn)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可知：在水泥用量不斷增加的過程中，不同擊實(shí)方式下試件的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度和最佳含水量都隨之提高。在水泥用量不變的前提下，與振動(dòng)成型試件相比，靜壓成型試件無側(cè)限抗壓強(qiáng)度更大。這是因?yàn)槭褂谜駝?dòng)成型所制成的試件其顆粒材料的填充更高，各顆粒間的縫隙也相對(duì)較小，因此混合料的內(nèi)摩擦力以及材料之間的接觸面也會(huì)相應(yīng)增加，其承載力相對(duì)較高。

2 對(duì)振動(dòng)成型強(qiáng)度的影響因素進(jìn)行分析

2.1 振動(dòng)時(shí)間的影響

為了更好的了解振動(dòng)時(shí)間與振動(dòng)成型強(qiáng)度之間的關(guān)系，在對(duì)嵌擠型水穩(wěn)碎石試件進(jìn)行制備的過程中應(yīng)選擇典型級(jí)配，其水泥用量應(yīng)為3.5%，保持其他因素不變，改變振動(dòng)時(shí)間，對(duì)振動(dòng)時(shí)間為1 min、2 min、3 min以及4 min時(shí)的強(qiáng)度進(jìn)行記錄和分析。當(dāng)振動(dòng)時(shí)間為1 min時(shí)，試件不能成型，而當(dāng)振動(dòng)試件為4 min時(shí)，試件會(huì)成為剛體，容易出現(xiàn)機(jī)器損壞和集料破碎等問題，因此，本實(shí)驗(yàn)只對(duì)振動(dòng)時(shí)間為2 min和3 min的試件擊實(shí)效果進(jìn)行分析。

通過測試可知，隨著振動(dòng)時(shí)間的增加，試件的最大干密度也會(huì)相應(yīng)的提高，與振動(dòng)時(shí)間為2 min的試件相比，當(dāng)振動(dòng)時(shí)間為3 min時(shí)，其最大干密度增大了0.95%，與此同時(shí)，最佳含水量則會(huì)隨著振動(dòng)時(shí)間降低。分別對(duì)振動(dòng)時(shí)間為3 min和2 min的試件進(jìn)行分析可知，振動(dòng)時(shí)間為3 min時(shí)，其7d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度值更大，比振動(dòng)時(shí)間為2 min的試件強(qiáng)度提高了25.9%。由此可見，在振動(dòng)時(shí)間增加的過程中，混合料的填充度更高、內(nèi)摩擦力更大，對(duì)試件強(qiáng)度有較為明顯的影響。

2.2 關(guān)鍵篩孔通過率的影響

關(guān)鍵篩孔通過率（4.75 mm通過率）可以直接決定水穩(wěn)碎石混合料的粗細(xì)，因此，4.75 mm通過率對(duì)水穩(wěn)碎石混合料級(jí)配有非常顯著的影響。為了對(duì)4.75 mm通過與強(qiáng)度的關(guān)系進(jìn)行分析，選擇25%、30%以及35%的4.75 mm通過率三種級(jí)配，并控制水泥用量為2.5%、3.5%以及4.5%，對(duì)三種級(jí)配混合料分別進(jìn)行振動(dòng)擊實(shí)試驗(yàn)，研究關(guān)鍵篩孔通過率對(duì)劈裂強(qiáng)度、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度以及最大干密度的影響。

在級(jí)配不變的情況下，隨著水泥用量的增加，混合料的最大干密度也會(huì)相應(yīng)提高。當(dāng)水泥用量保持不變的時(shí)候，當(dāng)4.75 mm通過率為30%時(shí)，其最大干密度最大，這主要是因?yàn)楫?dāng)4.75 mm通過率為25%時(shí)，各集料較為松散，填充效果不符合要求;當(dāng)4.75 mm通過率為35%時(shí)，混合料中粗集料含量相對(duì)減少，呈現(xiàn)出懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)的狀態(tài)。

最后，通過對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析可知，當(dāng)水泥劑量和4.75 mm通過率同時(shí)增加時(shí)，無側(cè)抗壓強(qiáng)度也會(huì)相應(yīng)的提高。保持水泥用量不變，當(dāng)4.75 mm通過率提高時(shí)，劈裂強(qiáng)度會(huì)隨之降低。而當(dāng)水泥用量為2.5%、4.75 mm通過率為30%時(shí)，水穩(wěn)碎石混合料的綜合性能達(dá)到最佳。

3 現(xiàn)場試驗(yàn)

在對(duì)全國各省和各市的干線公路進(jìn)行建設(shè)的過程中，為了提高其建設(shè)質(zhì)量，抗裂嵌擠型水穩(wěn)碎石技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。本文以某省道施工過程為例，以抗裂嵌擠型水穩(wěn)碎石作為公路的基層，4.5%的最佳含水量和4%的水泥含量對(duì)混凝土進(jìn)行制備，碾壓后對(duì)其壓實(shí)度進(jìn)行檢測。

通過鉆芯取樣可知，在對(duì)水泥用量和4.75 mm通過率進(jìn)行嚴(yán)格控制的前提下，可以有效的保障抗裂水穩(wěn)基層的完整性。根據(jù)對(duì)實(shí)際施工過程進(jìn)行分析可知，當(dāng)現(xiàn)場水穩(wěn)混合料干密度為2.396 g/cm3時(shí)，與振動(dòng)時(shí)間為2 min的試驗(yàn)時(shí)間最大干密度最為接近，由此可知，當(dāng)振動(dòng)時(shí)間為2 min時(shí)，可以對(duì)現(xiàn)場的碾壓情況進(jìn)行有效的模擬。

4 結(jié)論

（1）在使用振動(dòng)成型法對(duì)抗裂嵌擠型水穩(wěn)碎石試件進(jìn)行制備過程中，在保障強(qiáng)度的前提下，降低含水量和水泥用量，可以對(duì)振動(dòng)壓路機(jī)的壓實(shí)過程進(jìn)行模擬，可以為路面的離析和裂縫問題提供參考，從而達(dá)到提高路面整體性能的目的。與靜壓成型試件相比，振動(dòng)成型試件的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度更大，而與重型擊實(shí)試件相比，振動(dòng)成型試件最大干密度更大。

（2）試件的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度與振動(dòng)時(shí)間息息相關(guān)，當(dāng)振動(dòng)時(shí)間延長時(shí)，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度也影響提高。通過對(duì)比現(xiàn)場數(shù)據(jù)和室內(nèi)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，當(dāng)振動(dòng)成型時(shí)間為2 min時(shí)，其最大干密度最接近于現(xiàn)場的最大干密度，因此可認(rèn)為兩者的施工效果相似。

（3）在對(duì)抗裂嵌擠型水穩(wěn)級(jí)配進(jìn)行選擇時(shí)，4.75 mm通過率具有重要的參考意義，水穩(wěn)混合料的強(qiáng)度與4.75 mm通過率的大小息息相關(guān)。根據(jù)試驗(yàn)可知，當(dāng)4.75 mm通過率為30%左右的時(shí)候，不但可以使膠結(jié)料的膠結(jié)作用和骨料的嵌擠作用得到充分的發(fā)揮，還可以對(duì)細(xì)集料用量進(jìn)行控制，從而使混合料的綜合性能達(dá)到最佳。

參考文獻(xiàn)：

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