抗裂嵌擠型水穩穩定碎石強度影響因素試驗分析

楊傳盛

摘 要：使用連續級配的粗集料支撐相互嵌擠的骨架，并使用細集料和水泥對其進行填充，從而形成骨架密實型混合料，該種混合料即為抗裂嵌擠型水穩碎石。本文通過室內試驗，對成型時間的強度實施測試，主要對4.75 mm通過率、成型方式、振動時間等內容進行了分析，并對重型擊實和振動擊實效果進行了分析，從而得到4.75 mm通過率的最佳值、最佳振動時間以及水泥劑量的最佳取值。最后對施工現場的抗裂水穩成型效果實施試驗，對室內試驗的有效性進行驗證，為今后施工提供借鑒。

關鍵詞：影響因素;水穩碎石強度;抗裂嵌擠型

中圖分類號：U414 文獻標識碼：A

抗裂嵌擠型水泥穩定碎石具有多種結構形式，其中最常見的形式即為骨架密實型。在相互嵌擠的過程中，骨架可以在水泥碎石混合料中會形成顆粒較大的石料。在骨料結構相互嵌擠的過程中，細集料和水泥可以對粗集料骨架之間的空隙進行填充，從而使混合料中的內摩擦力進一步提高。通過混合料中石料的相互嵌擠作用，可以使混合料結構的抗裂性能進一步提高，從而達到提高混合料穩定性能和強度的目的。

本文從多個角度出發，對影響抗裂嵌擠型水文強度的各個因素進行了分析，主要有關鍵篩孔通過率、成型方式以及振動時間等方面，并對配合比的優化設計進行分析，為今后抗裂嵌擠型水泥穩定碎石的施工提供借鑒，促進其應用。

1 成型方式對抗壓強度的主要影響

在嵌擠型水泥穩定碎石混合料中，骨架與水泥之間的粘結強度、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度得以提高。使用振動擊實的方式成型過程中，通過將激振力施加在材料上，使各材料之間存在相對運動，此時集料之間的靜摩擦力狀態發生改變，產生動摩擦力，從而達到提高密實效果和填充效果的目的。而重型標準擊實，則是在錘擊的作用下，擠壓各集料顆粒，使其進一步密實。因此在對嵌擠型水穩混合料進行擊實時，由于采用的方法不同，導致其最佳含水量和標準密度也不盡相同，混合料的強度也會隨著成型方式發生相應的改變。

1.1 對最佳含水量和最大干密度的影響

在對混合料級配材料進行準備的過程中，施工單位應以嵌擠型水穩常用材料為參考，選擇五種配合比，并對試件進行制備和試驗，為了對各比例試件的最大干密度以及最佳含水量進行分析，應分別使用重型擊實法和振動壓實法對其進行處理。

采用不同擊實方式對混合料進行處理，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試件進行處理后，與振動成型所制成試件的最佳含水量相比，使用重型擊實方式所制成的試件最佳含水量較高。這是因為在使用重型擊實方式進行施工過程中，混合料逐漸密實，而此時為了減小摩擦，需要提高含水量，但是使用振動擊實方式進行施工過程中，小顆粒可以對大顆粒之間的空隙進行填充，其含水量相對較小。與此同時，采用振動成型方式所制備的試件最大干密度更大，因此其擊實效果更明顯。

1.2 對無側限抗壓強度的影響

以試驗最大干密度和最佳含水量為依據，分別使用靜壓法和振動壓實法對試件進行處理，形成無側限抗壓強度試件，并對其進行試驗。根據試驗結果可知：在水泥用量不斷增加的過程中，不同擊實方式下試件的無側限抗壓強度和最佳含水量都隨之提高。在水泥用量不變的前提下，與振動成型試件相比，靜壓成型試件無側限抗壓強度更大。這是因為使用振動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較小，因此混合料的內摩擦力以及材料之間的接觸面也會相應增加，其承載力相對較高。

2 對振動成型強度的影響因素進行分析

2.1 振動時間的影響

為了更好的了解振動時間與振動成型強度之間的關系，在對嵌擠型水穩碎石試件進行制備的過程中應選擇典型級配，其水泥用量應為3.5%，保持其他因素不變，改變振動時間，對振動時間為1 min、2 min、3 min以及4 min時的強度進行記錄和分析。當振動時間為1 min時，試件不能成型，而當振動試件為4 min時，試件會成為剛體，容易出現機器損壞和集料破碎等問題，因此，本實驗只對振動時間為2 min和3 min的試件擊實效果進行分析。

通過測試可知，隨著振動時間的增加，試件的最大干密度也會相應的提高，與振動時間為2 min的試件相比，當振動時間為3 min時，其最大干密度增大了0.95%，與此同時，最佳含水量則會隨著振動時間降低。分別對振動時間為3 min和2 min的試件進行分析可知，振動時間為3 min時，其7d無側限抗壓強度值更大，比振動時間為2 min的試件強度提高了25.9%。由此可見，在振動時間增加的過程中，混合料的填充度更高、內摩擦力更大，對試件強度有較為明顯的影響。

2.2 關鍵篩孔通過率的影響

關鍵篩孔通過率（4.75 mm通過率）可以直接決定水穩碎石混合料的粗細，因此，4.75 mm通過率對水穩碎石混合料級配有非常顯著的影響。為了對4.75 mm通過與強度的關系進行分析，選擇25%、30%以及35%的4.75 mm通過率三種級配，并控制水泥用量為2.5%、3.5%以及4.5%，對三種級配混合料分別進行振動擊實試驗，研究關鍵篩孔通過率對劈裂強度、無側限抗壓強度以及最大干密度的影響。

在級配不變的情況下，隨著水泥用量的增加，混合料的最大干密度也會相應提高。當水泥用量保持不變的時候，當4.75 mm通過率為30%時，其最大干密度最大，這主要是因為當4.75 mm通過率為25%時，各集料較為松散，填充效果不符合要求;當4.75 mm通過率為35%時，混合料中粗集料含量相對減少，呈現出懸浮密實結構的狀態。

最后，通過對試驗結果進行分析可知，當水泥劑量和4.75 mm通過率同時增加時，無側抗壓強度也會相應的提高。保持水泥用量不變，當4.75 mm通過率提高時，劈裂強度會隨之降低。而當水泥用量為2.5%、4.75 mm通過率為30%時，水穩碎石混合料的綜合性能達到最佳。

3 現場試驗

在對全國各省和各市的干線公路進行建設的過程中，為了提高其建設質量，抗裂嵌擠型水穩碎石技術得到了廣泛的應用。本文以某省道施工過程為例，以抗裂嵌擠型水穩碎石作為公路的基層，4.5%的最佳含水量和4%的水泥含量對混凝土進行制備，碾壓后對其壓實度進行檢測。

通過鉆芯取樣可知，在對水泥用量和4.75 mm通過率進行嚴格控制的前提下，可以有效的保障抗裂水穩基層的完整性。根據對實際施工過程進行分析可知，當現場水穩混合料干密度為2.396 g/cm3時，與振動時間為2 min的試驗時間最大干密度最為接近，由此可知，當振動時間為2 min時，可以對現場的碾壓情況進行有效的模擬。

4 結論

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

（2）試件的無側限抗壓強度與振動時間息息相關，當振動時間延長時，無側限抗壓強度也影響提高。通過對比現場數據和室內的試驗數據可知，當振動成型時間為2 min時，其最大干密度最接近于現場的最大干密度，因此可認為兩者的施工效果相似。

（3）在對抗裂嵌擠型水穩級配進行選擇時，4.75 mm通過率具有重要的參考意義，水穩混合料的強度與4.75 mm通過率的大小息息相關。根據試驗可知，當4.75 mm通過率為30%左右的時候，不但可以使膠結料的膠結作用和骨料的嵌擠作用得到充分的發揮，還可以對細集料用量進行控制，從而使混合料的綜合性能達到最佳。

參考文獻：

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