優(yōu)質(zhì)級配碎石基層

蘇風(fēng)華，魏麗華

(海林市公路管理站)

優(yōu)質(zhì)級配碎石基層

蘇風(fēng)華，魏麗華

(海林市公路管理站)

摘 要:從級配、彈性模量、受力等方面介紹了優(yōu)質(zhì)級配碎石基層。

關(guān)鍵詞:優(yōu)質(zhì)級配;碎石基層;彈性模量

無結(jié)合料處治粒料在國外是一種應(yīng)用極為普遍的筑路材料，廣泛用于柔性路面的基層和底基層，用于基層的常為較優(yōu)質(zhì)的碎石層。美國、澳大利亞及南非還把最佳級配的優(yōu)質(zhì)碎石用于半剛性基層與瀝青路面之間，作為減少瀝青路面反射裂縫的措施。我國也在多項(xiàng)大型工程中應(yīng)用了這類材料和結(jié)構(gòu)，取得了較好的效果。

優(yōu)質(zhì)級配碎石基層強(qiáng)度主要來源于碎石本身強(qiáng)度及碎石顆粒之間的嵌擠力。因此，對于碎石基層應(yīng)保證高質(zhì)量的碎石，獲得高密度的良好級配和良好的施工壓實(shí)手段。我國相關(guān)規(guī)程在總結(jié)國內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)及國內(nèi)使用情況的基礎(chǔ)上，規(guī)定高速公路和一級公路路面級配碎石集料 壓碎值應(yīng)不大于26%。研究表明，集料中小于0.5 mm含量及其塑性指數(shù)對級配碎石的力學(xué)性質(zhì)有明顯的影響。因此，綜合考慮結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)層排水因素，建議液限應(yīng)小于25%，同時(shí)規(guī)定小于0.5 mm細(xì)料的塑性指數(shù)應(yīng)小于8%。

級配是影響級配碎石強(qiáng)度與剛度的重要因素。一般來說，密實(shí)的級配易于獲得高密度，從而使級配碎石獲得高的CBR值和回彈模量。用于高等級公路基層或用于半剛性基層和瀝青面層之間的最佳級配優(yōu)質(zhì)碎石，其級配應(yīng)能獲得最大密實(shí)的集料，并具有較好的透水性。表1給出了幾種級配的情況。表中ASTM是由美國材料試驗(yàn)協(xié)會提供的級配。G30，G40，G50級配分別為最大粒徑為 30 mm ，40 mm，50 mm時(shí)，用變K法按最大密實(shí)度原理推導(dǎo)出的級配。

表1 幾種級配集料通過篩孔百分率情況

表2給出了室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)重型擊實(shí)試驗(yàn)得到7種級配碎石的最大干密度及相應(yīng)的最佳含水率。

表2 級配碎石擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果

采用重型擊實(shí)和振動成型方法對級配碎石的試驗(yàn)表明，振動成型可以使級配碎石獲得更高的CBR值和回彈模量值。

回彈模量是表征級配碎石剛度的重要指標(biāo)及設(shè)計(jì)參數(shù)。一般來說，級配碎石的回彈模量明顯低于半剛性基層材料，然而與半剛性材料不同的是，級配碎石材料具有較顯著的非線性。這種非線性特性使其在剛度較大的臥層上，表現(xiàn)出較大的回彈模量，從而亦具有足夠的抵抗應(yīng)力和變形的能力，最終使得級配碎石作為上基層不僅具有減緩半剛性瀝青路面反射裂縫的作用，同時(shí)也具有較好的抗疲勞能力。

表3是部分靜三軸彈性模量試驗(yàn)結(jié)果，表4是動三軸彈性模量試驗(yàn)結(jié)果。

表3 級配碎石靜三軸彈性模量試驗(yàn)結(jié)果

表4 級配碎石動三軸彈性模量試驗(yàn)結(jié)果

級配碎石彈性模量隨應(yīng)力狀態(tài)而變化的非線性特性表明，處于路面結(jié)構(gòu)半剛性基層上的 級配碎石上基層和處于土基上的級配碎石底基層，由于所處的應(yīng)力狀態(tài)不同，它們的彈性模量取值也不同。表5是級配碎石分別用于上基層及底基層時(shí)，根據(jù)彈性層狀理論分析所得到的常規(guī)路面結(jié)構(gòu)碎石所處的應(yīng)力狀態(tài)及模量取值的建議范圍。

表5 不同層位級配碎石受力狀態(tài)及模量取值建議范圍

從表5中可以看出，對于常規(guī)高等級瀝青路面結(jié)構(gòu)，當(dāng)級配碎石作為上基層下臥半剛性基層 時(shí)，其受力遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中作底基層時(shí)的應(yīng)力水平。按此應(yīng)力水平，并取前述動三軸試件模型(K1，K2取平均值)E=244 432，則級配碎石做上基層時(shí)，其模量建議取350～550 MPa，此范圍對應(yīng)的瀝青面層厚度約為5～20 cm。由于目前高等級公路瀝青路面前層厚多為12～18 cm，對應(yīng)于此結(jié)構(gòu)的碎石基層模量取400～450 MPa是合適的。而當(dāng)級配碎石作為傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)底基層時(shí)，若仍按上述動三軸試驗(yàn)?zāi)Ｐ停瑒t模量可取150～250 MPa，此建議值與在工地上用承載板的實(shí)測模量基本一致。

中圖分類號:U416.214

C

1008-3383(2011)06-0102-01

收稿日期:2011-04-15