不同粒徑范圍碎石對摻配后碎石土最大干密度的影響

楊 棟

中鐵二十一局第三工程有限公司（241000）

0 引言

文章通過試驗對不同粒徑范圍碎石摻配后的碎石土的最大干密度進行了研究。利用5 組不同級配的碎石，在經過相同程序的預處理、擊實后，對其干密度、準確含水率進行檢測，從而得到碎石土中碎石的最優粒徑范圍，可為實際施工提供參考。

1 碎石、土的性能檢測

1.1 碎石性能檢測及預處理

碎石由安徽省某碎石生產基地提供，通過試驗測得其壓碎值為18.3%、含泥量為0.6%，利用阿基米德定律測得碎石的體積密度為2.698 g/cm3。之后對碎石進行篩分處理，使用孔徑分別為26.5 mm、16 mm、13.2 mm、9.5 mm、5 mm 的方孔石子篩對碎石原料進行篩分，取粒徑范圍分別為＜5 mm、5～9.5 mm、9.5～13.2 mm、13.2～16 mm、16～26.5 mm 的 5 種級配組。分別對5 種級配組的碎石原料進行清洗、烘干，直至其恒重。

1.2 土的性能檢測及預處理

土由安徽某取土場提供，依據《公路土工試驗規程》（JTG E40—2007） 中有關的規定對其相關性能進行檢測，檢測結果見表1。

表1 土的性能檢測

對樣品土進行烘干，直至其恒重。

2 碎石土最大干密度試驗

在進行碎石土最大干密度試驗前，已測得相同土與相同碎石的連續級配混合后的飽和含水率為3.5%，最大干密度為2.29 g/cm3。故試驗選用預加含水量為3.5%的不同粒徑組作為控制變量， 研究不同粒徑范圍碎石對摻配后碎石土最大干密度的影響。

依據《公路土工試驗規程》（JTG E40—2007）中有關的規定進行試驗。 將烘干至恒重的土和碎石冷卻至室溫， 按照碎石與土的體積比為2∶1 均勻混料，分別制成不同碎石級配的碎石土，按照預加含水量為3.5%將水與樣品碎石土均勻混合，在密封環境下悶樣24 h。

表2 樣品碎石土摻配表

通過重型擊實試驗，在保證土和碎石的物理性能不變的情況下獲取5 組碎石土樣品的最大干密度。 取樣品中心部位進行稱量、烘干，確定其準確含水率。

3 數據處理

表3 不同粒徑范圍碎石對摻配后碎石土干密度的影響

通過重型擊實試驗得到5 組不同粒徑范圍碎石摻配碎石土的干密度，通過《公路土工試驗規程》（JTG E40—2007）中的 T 0131-5 及 T 0131—6 公式對最大干密度和最佳含水率進行校正，得到結果見表3。

由上表可知，碎石的粒徑對碎石土的最大干密度有較大的影響。 在本次試驗中，在固定體積比為2∶1、含水率為3.5%的情況下，在3 組平行試驗的5種級配組中，隨著碎石粒徑范圍的增加，干密度呈上升趨勢，如圖1 所示。

圖1 碎石粒徑范圍與摻配后碎石土干密度的關系圖

4 結論及原因分析

通過試驗可知，在固定體積比、含水率的情況下，5 種級配組中，隨著碎石粒徑范圍的增加，干密度呈上升趨勢。 在試驗中，碎石體積相同，隨著粒徑的增加，碎石的表面積在下降，單位面積土的附著量就越大，使得碎石土的結合性增加，空隙率減少，從而干密度也逐漸增加； 隨著碎石粒徑的減小，單位面積土的附著量就變小， 使得土的結合作用降低，碎石粒子的相互作用力增加，從而導致干密度減小。 在實際工程中，可以根據施工要求，通過合理選擇碎石粒徑范圍來提高碎石土強度。