基于擊實試驗的宕渣土石混合料性能研究

翟曉星，李凱翔

（1.張家口市公路工程管理處，河北 張家口 075000；2.遠洋地產大連源豐置業有限公司，遼寧大連 116033）

1 引言

我國傳統的路基填筑施工方式已經嚴重威脅了生態平衡，且現有的土類填筑材料難以滿足道路建設行業長遠發展的需求。宕渣混合料力學性能良好，且便于取材。使用宕渣填筑路基不僅可以有效地解決渣土帶來的環境污染問題，也可以有效降低道路造價，故越來越多的道路工程選擇宕渣作為路基填筑材料[1～3]。

壓實度是控制施工質量的重要指標，通過室內標準擊實試驗得到的最佳含水量WCo（Optimum water content）與最大干密度DDmax（Maximum dry density）是控制壓實度的2 個重要參數。但宕渣土石混合料粗粒含量較大，無法通過開展土工試驗對其材料性能進行研究，故通過超粒徑處理對其材料性能開展擊實試驗研究，對于控制道路施工質量和完善結構設計具有重要意義[4，5]。

2 集料級配

依據土石混合料級配公式，在綜合考慮曲率系數、P5（大于5 mm 粒徑的粗料對應的含量）以及不均勻系數基礎上，選用3 種宕渣土石混合料級配，詳見表1。3 種級配對應的P5值范圍為54%～90%。

表1 3 種級配最大粒徑80 mm宕渣土石混合料不同篩孔占比%

3 宕渣土石混合料超粒徑處理研究

JTG E40—2007《公路土工試驗規程》規定，重型擊實試驗適用于粒徑不大于40 mm 的混合料，宕渣土石混合料中粗粒含量較大，無法通過開展標準擊實試驗對其材料性能進行研究，故需對宕渣土石混合料進行超粒徑處理。

3.1 等量代換法

選用等量代換法進行宕渣土石混合料超粒徑處理可以使原粒料的性質不發生改變，因此本文選用該方法完成宕渣土石混合料的超粒徑處理[6，7]。等量代換法通過將等重量對應的超粒徑顆粒，加權平均代替所選粒徑范圍位于最大粒徑到5 mm 粒徑的粗顆粒對應的各個檔料，替代各檔料對應的含量求解公式見式（1）：

式中，P5i為處理后粒徑大于5 mm 某一粒級配含量，%；P05i為處理前與P5i對應的粒級含量，%；P5為粗料含量，%；P0為超粒徑顆粒含量，%。

3.2 宕渣土石混合料超粒徑換算

采用等量代換法將宕渣土石混合料級配最大粒徑由80 mm 換算至40 mm 后，宕渣土石混合料級配詳見表2。換算后滿足試驗儀器尺寸的要求。

表2 3 種級配最大粒徑40 mm宕渣土石混合料不同篩孔占比%

4 擊實試驗研究

4.1 試驗方法和結果

擊實試驗所用儀器主要有：JZ-ZD 型擊實儀，DT-15B 型脫模器，電動篩料儀，全自動烘箱以及擊實試筒等。

根據試驗規程中擊實試驗步驟，完成基本操作，選擇大規格試盒完成宕渣土石混合料的稱取過程。由于宕渣土石混合料本身的粒徑較大，燜料過程應保證足夠長的時間，使得混合料被水分充分地浸潤。燜料所選袋子的密封工作以及各試驗步驟應快速完成，以防水分大量蒸發。3 種級配對應的試驗結果詳見表3。

表3 擊實試驗結果

4.2 試驗結果分析

擊實作用下的土石混合料，由于材料含水量不同，導致其密度有所不同。能夠保證土石混合料呈現最大密實狀態所對應的材料含水量為WCo，此時的干密度稱為DDmax。

依據試驗結果可知，級配1 的WCo和DDmax分別為13.2%和1.623 g/cm3，級配2 的WCo和DDmax分別為14.0%和1.65 g/cm3，級 配3 的WWCo和DDmax分 別 為14.5% 和1.87 g/cm3。即從級配1 到級配3，WCo和DDmax逐漸增大。這是因為，從級配1 到級配3 的土石混合料中粗料越來越少，細料越來越多，而細料的比表面積比較大，更容易留住水分，使得WCo和DDmax增大。

5 結論

1）宕渣土石混合料粗粒含量較大，不滿足現有試驗儀器尺寸要求。采用等量代換法將其級配最大粒徑換算至40 mm后，可通過開展擊實試驗對其材料性能進行研究。

2）宕渣土石混合料的WCo和DDmax隨著級配細料比例的增加而變大。