基于擊實(shí)試驗(yàn)的宕渣土石混合料性能研究

翟曉星，李凱翔

（1.張家口市公路工程管理處，河北 張家口 075000；2.遠(yuǎn)洋地產(chǎn)大連源豐置業(yè)有限公司，遼寧大連 116033）

1 引言

我國傳統(tǒng)的路基填筑施工方式已經(jīng)嚴(yán)重威脅了生態(tài)平衡，且現(xiàn)有的土類填筑材料難以滿足道路建設(shè)行業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展的需求。宕渣混合料力學(xué)性能良好，且便于取材。使用宕渣填筑路基不僅可以有效地解決渣土帶來的環(huán)境污染問題，也可以有效降低道路造價(jià)，故越來越多的道路工程選擇宕渣作為路基填筑材料[1～3]。

壓實(shí)度是控制施工質(zhì)量的重要指標(biāo)，通過室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)得到的最佳含水量WCo（Optimum water content）與最大干密度DDmax（Maximum dry density）是控制壓實(shí)度的2 個(gè)重要參數(shù)。但宕渣土石混合料粗粒含量較大，無法通過開展土工試驗(yàn)對其材料性能進(jìn)行研究，故通過超粒徑處理對其材料性能開展擊實(shí)試驗(yàn)研究，對于控制道路施工質(zhì)量和完善結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有重要意義[4，5]。

2 集料級配

依據(jù)土石混合料級配公式，在綜合考慮曲率系數(shù)、P5（大于5 mm 粒徑的粗料對應(yīng)的含量）以及不均勻系數(shù)基礎(chǔ)上，選用3 種宕渣土石混合料級配，詳見表1。3 種級配對應(yīng)的P5值范圍為54%～90%。

表1 3 種級配最大粒徑80 mm宕渣土石混合料不同篩孔占比%

3 宕渣土石混合料超粒徑處理研究

JTG E40—2007《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》規(guī)定，重型擊實(shí)試驗(yàn)適用于粒徑不大于40 mm 的混合料，宕渣土石混合料中粗粒含量較大，無法通過開展標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)對其材料性能進(jìn)行研究，故需對宕渣土石混合料進(jìn)行超粒徑處理。

3.1 等量代換法

選用等量代換法進(jìn)行宕渣土石混合料超粒徑處理可以使原粒料的性質(zhì)不發(fā)生改變，因此本文選用該方法完成宕渣土石混合料的超粒徑處理[6，7]。等量代換法通過將等重量對應(yīng)的超粒徑顆粒，加權(quán)平均代替所選粒徑范圍位于最大粒徑到5 mm 粒徑的粗顆粒對應(yīng)的各個(gè)檔料，替代各檔料對應(yīng)的含量求解公式見式（1）：

式中，P5i為處理后粒徑大于5 mm 某一粒級配含量，%；P05i為處理前與P5i對應(yīng)的粒級含量，%；P5為粗料含量，%；P0為超粒徑顆粒含量，%。

3.2 宕渣土石混合料超粒徑換算

采用等量代換法將宕渣土石混合料級配最大粒徑由80 mm 換算至40 mm 后，宕渣土石混合料級配詳見表2。換算后滿足試驗(yàn)儀器尺寸的要求。

表2 3 種級配最大粒徑40 mm宕渣土石混合料不同篩孔占比%

4 擊實(shí)試驗(yàn)研究

4.1 試驗(yàn)方法和結(jié)果

擊實(shí)試驗(yàn)所用儀器主要有：JZ-ZD 型擊實(shí)儀，DT-15B 型脫模器，電動(dòng)篩料儀，全自動(dòng)烘箱以及擊實(shí)試筒等。

根據(jù)試驗(yàn)規(guī)程中擊實(shí)試驗(yàn)步驟，完成基本操作，選擇大規(guī)格試盒完成宕渣土石混合料的稱取過程。由于宕渣土石混合料本身的粒徑較大，燜料過程應(yīng)保證足夠長的時(shí)間，使得混合料被水分充分地浸潤。燜料所選袋子的密封工作以及各試驗(yàn)步驟應(yīng)快速完成，以防水分大量蒸發(fā)。3 種級配對應(yīng)的試驗(yàn)結(jié)果詳見表3。

表3 擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果

4.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

擊實(shí)作用下的土石混合料，由于材料含水量不同，導(dǎo)致其密度有所不同。能夠保證土石混合料呈現(xiàn)最大密實(shí)狀態(tài)所對應(yīng)的材料含水量為WCo，此時(shí)的干密度稱為DDmax。

依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可知，級配1 的WCo和DDmax分別為13.2%和1.623 g/cm3，級配2 的WCo和DDmax分別為14.0%和1.65 g/cm3，級 配3 的WWCo和DDmax分 別 為14.5% 和1.87 g/cm3。即從級配1 到級配3，WCo和DDmax逐漸增大。這是因?yàn)?，從級? 到級配3 的土石混合料中粗料越來越少，細(xì)料越來越多，而細(xì)料的比表面積比較大，更容易留住水分，使得WCo和DDmax增大。

5 結(jié)論

1）宕渣土石混合料粗粒含量較大，不滿足現(xiàn)有試驗(yàn)儀器尺寸要求。采用等量代換法將其級配最大粒徑換算至40 mm后，可通過開展擊實(shí)試驗(yàn)對其材料性能進(jìn)行研究。

2）宕渣土石混合料的WCo和DDmax隨著級配細(xì)料比例的增加而變大。