含石量與最大干密度關系的研究

司英鵬

（甘肅省遠大路業集團有限公司，甘肅 蘭州 730000）

1 工程概況及設計要求

目前，在我國的絕大多數高速公路的建設中，主要采用的筑路材料是結合料。由于結合料的種類較多，因此我國對公路基層的工程設計制定出了一定的標準。在相關的公路路面基層施工技術標準中，對于基層、底基層的結合料有著嚴格的要求，即基層壓實度必須控制在98% 以上，并且底層的壓實度必須達到一定的標準。只有滿足工程的要求，才可以開始下一個環節。結合料是指將碎石、砂礫與膠凝材料組合在一起的混合物，由于這些材料的種類不同，在直徑、大小上會存在較大差異，而且組成它們的礦物也存在著區別。因此，在貯存、裝卸、稱量一系列過程中，結合料會出現分層離析現象，影響到工程的施工。所以，要使結合料均勻地組合在一起，就必須控制好壓實度。壓實度的控制與含石量、以及最大干密度都有關。在一些工程建設中，有關規定指出，壓實度是一個具體的數值，是在實測干密度與標準擊實試驗所得的最佳含水量所對應的最大干密度一個值的比值。研究此課題，有利于探討出含石量與最大干密度之間的關系，確定好壓實度，防止出現壓實度存在不夠和超10%等等不好的現象。一旦沒有控制好壓實度，可能會造成停工處理、返工等負面影響。在滿足其它條件的情況下，粒徑在方孔篩4.75 以上的含石量能夠篩選出最大干密度。這個過程中含石量對壓實度起著決定性作用，所以，在保證足夠強度的前提下，通過不同含石量對應的最大干密度來計算實際的壓實度，可以及時辨別出結合料壓實度不夠以及低于10%的情況，保證工程的施工質量。

本文研究的工程實例是新疆阿喀高速公路。這條公路地處南疆，起點在新疆阿克蘇市，終點是喀什市。它是一條比較長的公路，路線全長428.49 公里，AK-3 標段全長151.482 公里。對比中國的其它地區，新疆的地理特征十分明顯，使用的路基填料比較特別，采用的是戈壁灘上的天然砂礫料。這種材料有一定的優勢，但也存在著相當大的局限性。用這種材料可以保證填筑的穩定性，它的粘合性強，易被壓實，是新疆地區一種很好的壓實材料。唯一不足的是，它的含石量、粒度、級配變化較大，與一般的路基填筑材料相差懸殊。交通部頒布《公路土工試驗規程》，規定施工單位必須特定的方法來得到標準干密度，這種材料如果按照交通部規定的方法來使用，將不能適用于土石混合料路基中。具體是因為，在土石混合料中，直接影響其密實度的因素是含石量。當填充好土石混合料骨料間的空隙，室內實驗得到的標準干密度值就會不斷發生改變，這種干密度的改變受含石量的影響。尤其是在使用土石混合料的情況下，填料的含石量變化更為明顯，最終可以將土石混合料密度值變化用圖表表示出來，結果為離散型。如果將路基填筑現場壓實度按照《公路土工試驗規程》中的標準干密度進行控制，則會導致失誤，出現壓實度不合格或“超密”的現象。這樣，大大降低了路基的質量，影響工程的安全性。為了使檢測出的壓實度接近實際值，可以利用土石混合料中的標準干密度和含石量的關系數據。這樣壓實度的控制才會更加合理、科學，滿足實際要求，路基的施工才能順利進行。

2 試驗分析

2.1 試樣的制備

為了使兩個試驗的結果更加明顯，增強對比。在進行試驗之前，一些大于40mm 的粗顆粒都被我們從實驗中清除，而剩余土樣風干后過5mm 篩分成兩堆，分別加入不同的含石量進行摻配。然后將摻配好的樣品，按四分法準備擊實試樣兩組。每組應該分配5 個試樣，并且每個試樣的量要滿足規定的標準。接著分別在試樣中加入不同量的水分，按遞增的量加入，拌勻后悶料一夜備用；另外，要準備2 組表面振動壓實試驗試樣，同樣要對它們進行分組取樣，每組3 個試驗，每個試樣在10kg 左右。同理，要加入適量的水分。在攪拌勻后，悶料不少于半小時進行試驗。

2.2 試驗步驟

按照一般試驗流程，擊實試驗要先按三層裝入試樣，每層需試樣大約1700g，試驗的量必須保持一致。接著將表面壓平實，然后按98擊/層進行擊實。在擊實的時候，要特別注意，保持擊錘自由垂直，這樣才不會出現錯誤。錘跡均勻分布于土面，第一層擊實后，將試樣層面拉毛然后再裝入試樣，按照同樣的方式擊實其余的兩組。完成后，要削平試樣，清潔后進行稱量。值得注意的是，表面振動壓實試驗按三層填裝試樣，試樣的裝填量必須低于筒高，這樣才能保證測量的準確性。裝好試樣后需要振動6 分鐘。最后還需吸取試樣表面的水分，同樣對進行第二層和第三層試樣振動壓實。一切工作完成后，要使用游標卡尺測量試樣表面與筒頂之間的距離，方便記錄數據。

2.3 試樣結果

從得到的數據來看，計算出不同含石量的最大干密度是一件非常簡單的事情，只需要通過理論公式進行計算。根據不同含石量的最大干密度，可以發現：在含石量相同的情況下，表面振動壓實法得出的最大干密度大于重型擊實法。為了進一步保證結果的可靠性，可以通過回歸方程再次檢驗，直到結果貼近實際。

2.4 現場檢驗

接著，將現場的壓實度與試驗的結果進行比較，取現場的一段路線，按要求攤鋪松鋪厚度，并且進行一定程度的碾壓。在距離不遠的位置，可以利用含石量—最大干密度標準關系回歸方程以及常規實驗計算出的最大干密度，檢測出壓實度的大小。通過常規擊實試驗，可以得出一個標準干密度，暫且將它設置為一個未知數ρ，然后分別對各個檢測點的數據進行記錄。整理與分析得到的數據，可以明顯觀察出，對于一些礫類土含量高的路基，為了保證結果的準確性，最好采用常規的灌砂法來檢測壓實度。這種方式存在著一定缺陷，標準干密度與填料的真實性相差甚遠，壓實度檢測值不能體現出土基真正的情況，評價結果會脫離實際。值得肯定的是，通過基于含石量—干密度曲線回歸方程，來確定檢測點的最大干密度，是最合理、科學的，它在在實際中的應用最為廣泛。

2.5 結論

在處理土石混合料中的標準干密度與含石量的關系后，最大干密度就容易計算出了。同時，在現場對壓實度進行測量分析，以此分析論斷：由于使用礫類土填筑作為路基，并且按照常規標準干密度進行檢測，現場壓實度不能體現出實際情況。但是，通過含石量一干密度曲線回歸方程可以得出最大干密度，確保數據的真實性、準確性。其方法不僅僅能用于路基填筑，還能適用于多種基層填筑。從而避免出現礫石含量變化造成的虛假“超密”狀況，還能揭露礫石含量變化引發的壓實度假合格本質，本結論對相同類型的工程有著重要的借鑒意義，還能提高施工的質量，如路面基層、臺背填砂礫等。

3 結語

（1）在確保結合料達到一定的強度，含石量在實際壓實度足夠狀況下，若壓實度低于10%，則會出現無法避免的負面情況。

（2）一定范圍內的最大干密度是在工程實際施工中計算出來的，它與含石量有著密切的關系。為了能夠解決工程中的難題，我們需要花很多時間來研究，并把握好含石量與最大干密度的聯系。

（3）這項研究既可以應用在結合料中，還可以在其他材料中被使用，比如較大顆粒的路基材料，如土石混填、碎石等等，實用性強。

［1］金文剛.無機結合料中含石量與最大干密度關系的研究與應用[J].山西交通科技，2007（07）.

［2］閆秀萍.關于土石混合料填筑路基壓實檢測方法的探討[J].平頂山工學院學報，2006（04）.

［3］王鵬，郭成超，王海濤.增大擊實功的路基壓實試驗研究[J].公路交通科技，2007（02）.