級配對二灰碎石抗壓強度的影響

朱 寧

(山西交通控股集團有限公司忻州北高速公路分公司，山西 忻州 034000)

0 前 言

隨著我國社會經濟的不斷發展，尤其是在最近幾年，我國高速公路建設工程數量呈不斷上升趨勢，有效促進了社會經濟的不斷快速發展[1]。 在高速公路路面設計與路面施工中，隨著地域、氣候的不同，高速公路的結構形式也是不斷變化的，不過因為二灰碎石具有多種優點，包括材料剛性強度高、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用[2]。針對二灰碎石材料的強度，深受多種因素的影響，包括施工養護因素、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度，當前我國現行的高速公路路面施工規范對其的影響因素進行了著重強調，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

根據規范要求，選用自來水與普通粉煤灰。其中，技術指標如表2所示。

在本次實驗中，集料的性能與級配是十分重要的兩個影響因素。第一，需要合理測定集料的級配、技術性質；第二，由設計需要，根據相關技術指標，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，在規范允許的條件下，通過運用三種不同級配，分別對二灰碎石進行拌和，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行有效測定，以科學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 實驗結果與分析

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%，本文主要進行標準擊實實驗與無側限抗壓強度實驗，根據順序，分別對7 d無側限抗壓強度、最大干密度、最佳含水量進行測定，對級配對二灰碎石性能大小的影響進行深入分析，其中，具體實驗結果如表3所示。

表3 三種不同級配

通過分析表3后，不難發現，在水泥劑量為定值時，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，通過仔細研究后可知，由級配上限至級配下限，細集料含量是逐漸增加的，相應地，最佳含水量呈不斷上升趨勢。不過以上變化規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，粗細集料適當，在細集料內部，粗集料處于懸浮狀態，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度，級配變化對其能夠產生比較大的作用與影響，7 d無側限抗壓強度在級配中限條件下是最大的，二灰級配碎石的強度由低到高依次是級配上限、級配下限、級配中限，同時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度的影響

通過以上實驗，不難發現，二灰碎石的抗壓強度、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，水泥劑量選取為5%，對無側限試件進行制作，對其不同含水量對二灰碎石抗壓強度的影響作用進行深入研究。

通過深入分析圖1后可知，在級配中限條件下，水泥穩定碎石內的最佳含水量為5%。當含水量比較小時，含水量從低到高進行變化過程中，無側限抗壓強度逐漸提高，同時增長速率是一致的。究其原因，即為在穩定碎石中，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，不斷提高密實度，進而不斷提高了水泥穩定碎石的無側限抗壓強度。假如含水量大于最佳含水量以后，無側限抗壓強度便會隨著含水量的不斷上升而減弱。究其原因，就是因為水量偏多，碎石和水泥含量在固定空間中不斷減小，進而降低密實度，進而降低無側限抗壓強度。

圖1 不同含水量對二灰碎石抗壓強度的影響作用

3.3 級配中限情況下水泥劑量對二灰碎石抗壓強度的影響

以級配中限為基準，含水量定為5%，對無側限實驗試件進行制作，對不同水泥劑量對二灰碎石抗壓強度大小的影響進行深入研究。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度的影響變化規律，如圖2所示。

通過分析圖2，不難發現，在級配中限條件下，二灰碎石抗壓強度隨著水泥使用量的不同而變化。當水泥使用量處于3.5%～5.0%時，二灰碎石抗壓強度逐漸提升。本文認為，隨著水泥使用量的不斷上升，水泥穩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作用，所以無側限抗壓強度呈不斷上升趨勢。

圖2 水泥劑量對二灰碎石抗壓強度的影響

4 結 論

通過對上文實驗數據進行深入研究后，能夠獲取以下結論，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無側限抗壓強度為最大值；③按照由小到大的順序，7 d無側限抗壓強度依次為級配上限、級配下限、級配中限。

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