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【摘 要】 从室内试验和现场检测两方面，就振动成型级配碎石基层的强度和模量进行研究，并对试验路进行了跟踪观测。研究发现振动成型级配碎石的CBR值较重型击实有大幅提高，回弹模量高于相同应力状态下重型击实试件。采用振动成型级配碎石铺筑的基层现场CBR试验结果与同等压实度条件下室内CBR值吻合较好。
【关键词】 道路工程；级配碎石；回弹模量
引言
级配碎石是一种典型的粒料嵌锁型基层结构形式，我国从20世纪50年代初就曾采用过这种基层结构。限于当时的条件，碎石设备和压实机械很难保证，设计方法也不够合理，致使级配碎石基层在重交通道路上表现的抗疲劳性能不够理想，影响了人们对这种结构使用性能的认识[1]。随着公路施工机械化程度的提高，为这种结构形式的重新使用创造了条件。国内已广泛开展了振动成型级配碎石基层的设计和应用技术研究[2～6]，本文将从室内试验和现场检测两方面，采用多种检测手段对振动成型级配碎石材料的强度和模量进行研究，并对试验路进行跟踪观测。
1材料性质与级配
为紧密结合工程实际，原材取自试验段工程料场，材质为石灰岩，各项指标均能满足《公路工程基层施工技术规范》[7]技术指标中有关高速公路和一级公路基层用料要求。
2 振动成型试验参数
参考文献[8]的研究成果，本文采用与振动压路机压实方式基本匹配的上置式振动成型仪，其工作参数和击实功，如表1所示。
3 强度和模量试验
3.1 CBR试验
CBR值（加州承载比）是衡量无粘结料强度和变形能力的重要指标。按照目标级配在最佳含水量（5%）下分别采用重型击实及振动成型成型了四组不同压实度水平的试件进行试验，结果如图2所示。
由图2可见，采用振动成型的试件CBR值较重型击实的有大幅提高，98%压实度条件下振动成型试件的CBR值是重型击实试件的1.9倍。无论采用何种成型方式，随着压实度的降低，CBR值都会出现较大幅度的降低。相比而言，采用振动成型下降的幅度更大一些，也就是说，振动成型方式对压实度变化更为敏感。
3.2 回弹模量试验
弹性模量是表征级配碎石抗变形能力的重要指标。采用澳大利亚IPC公司生产的综合测试仪器（UTM）進行级配碎石的三轴试验，在3%，5%，8%含水量条件下分别采用振动成型和重型击实成型试件，试件尺寸φ100mm 150mm，每组3个。试验中σ3的施加采用6.9、35、69、104、138KPa共5个阶段，每个阶段分别施加偏压 69Kpa、104Kpa、138Kpa、207Kpa，偏压均重复加载200次（200秒），试验结果如图3和图4所示。
弹性模量由室内动三轴试验按公式（1）确定：
（1）
式中：为反复施加的动偏应力（Mpa）；
εr为可恢复的弹性应变；
文献[9]的研究表明，级配碎石弹性模量依赖受力状态而呈明显非线性特征，可用公式（2）表示：（2）
其中：E为弹性模量（MPa），
θ为第一应力不变量，K1、K2为回归系数。
含水量对级配碎石回弹模量有较显著影响[10]。随着含水量增加，K1呈减小而K2呈增加趋势。也就是说，当含水量小时，K1大，但K2小，因此，弹性模量也偏小。随着含水量增加，K1、K2变化趋势使其模量有增长迹象，但随着含水量进一步增大，K1明显减小，而K2增长并不显著反而导致模量下降。
4结论
（1）室内对比研究发现，同一级配采用振动成型试件的CBR值较重型击实的有大幅提高，振动成型方式对压实度变化更为敏感。
（2）三轴试验显示：同种级配振动成型试件的回弹模量均高于相同应力状态下重型击实的试件，振动成型的试件K1均值为46625，K2均值为0.65，而重型击实的试件K1均值为42666，K2均值为0.64。含水量对级配碎石回弹模量有显著影响，应该在最佳含水量条件下成型试件。
（3）室内和现场CBR试验结果均表明：CBR值与压实度之间存在一定的相关关系。随着压实度的提高CBR值也是不断增加的。现场CBR试验结果接近于同等压实度（98%）条件下的室内CBR试验结果。
参考文献：
[1]林秀贤.柔性路面结构设计方法[M].北京：人民交通出版社，1988：560-562
[2]王龙，解晓光，栾海.成型方法对级配碎石混合料抗剪性能的影响[J].公路交通科技.2008，25（5）：40-44.
[3]周卫峰，李彦伟等.基于振动成型的级配碎石路用性能及设计标准[J].重庆交通大学学报（自然科学版），2009，28（3）：559-564
[4]袁峻.级配碎石基层性能与设计方法的研究[D].南京：东南大学，2004，52-54
[5]王哲人，曹建新，王龙等.级配碎石混合料的动力变形特性[J].中国公路学报，2003，16（1）：22-26.
[6]王修山.级配碎石基层沥青路面材料与结构特性研究[D].西安：长安大学，2010，25-62
[7]JTJ034-2000，公路路面基层施工技术规范[S]
[8]天津市市政工程研究院.级配碎石振动成型设计方法、施工技术及路用性能研究[R].天津：天津市政工程研究院，2008.
[9]王龙，孟书涛等.级配碎石基层的设计参数研究[J].公路交通科技.2006，23（8）：22-27.
[10]何兆益，黄卫，邓学钧等.级配碎石弹性模量的动三轴试验研究[J].东南大学学报.1997，27（3）：36-40.
【关键词】 道路工程；级配碎石；回弹模量
引言
级配碎石是一种典型的粒料嵌锁型基层结构形式，我国从20世纪50年代初就曾采用过这种基层结构。限于当时的条件，碎石设备和压实机械很难保证，设计方法也不够合理，致使级配碎石基层在重交通道路上表现的抗疲劳性能不够理想，影响了人们对这种结构使用性能的认识[1]。随着公路施工机械化程度的提高，为这种结构形式的重新使用创造了条件。国内已广泛开展了振动成型级配碎石基层的设计和应用技术研究[2～6]，本文将从室内试验和现场检测两方面，采用多种检测手段对振动成型级配碎石材料的强度和模量进行研究，并对试验路进行跟踪观测。
1材料性质与级配
为紧密结合工程实际，原材取自试验段工程料场，材质为石灰岩，各项指标均能满足《公路工程基层施工技术规范》[7]技术指标中有关高速公路和一级公路基层用料要求。
2 振动成型试验参数
参考文献[8]的研究成果，本文采用与振动压路机压实方式基本匹配的上置式振动成型仪，其工作参数和击实功，如表1所示。
3 强度和模量试验
3.1 CBR试验
CBR值（加州承载比）是衡量无粘结料强度和变形能力的重要指标。按照目标级配在最佳含水量（5%）下分别采用重型击实及振动成型成型了四组不同压实度水平的试件进行试验，结果如图2所示。
由图2可见，采用振动成型的试件CBR值较重型击实的有大幅提高，98%压实度条件下振动成型试件的CBR值是重型击实试件的1.9倍。无论采用何种成型方式，随着压实度的降低，CBR值都会出现较大幅度的降低。相比而言，采用振动成型下降的幅度更大一些，也就是说，振动成型方式对压实度变化更为敏感。
3.2 回弹模量试验
弹性模量是表征级配碎石抗变形能力的重要指标。采用澳大利亚IPC公司生产的综合测试仪器（UTM）進行级配碎石的三轴试验，在3%，5%，8%含水量条件下分别采用振动成型和重型击实成型试件，试件尺寸φ100mm 150mm，每组3个。试验中σ3的施加采用6.9、35、69、104、138KPa共5个阶段，每个阶段分别施加偏压 69Kpa、104Kpa、138Kpa、207Kpa，偏压均重复加载200次（200秒），试验结果如图3和图4所示。
弹性模量由室内动三轴试验按公式（1）确定：
（1）
式中：为反复施加的动偏应力（Mpa）；
εr为可恢复的弹性应变；
文献[9]的研究表明，级配碎石弹性模量依赖受力状态而呈明显非线性特征，可用公式（2）表示：（2）
其中：E为弹性模量（MPa），
θ为第一应力不变量，K1、K2为回归系数。
含水量对级配碎石回弹模量有较显著影响[10]。随着含水量增加，K1呈减小而K2呈增加趋势。也就是说，当含水量小时，K1大，但K2小，因此，弹性模量也偏小。随着含水量增加，K1、K2变化趋势使其模量有增长迹象，但随着含水量进一步增大，K1明显减小，而K2增长并不显著反而导致模量下降。
4结论
（1）室内对比研究发现，同一级配采用振动成型试件的CBR值较重型击实的有大幅提高，振动成型方式对压实度变化更为敏感。
（2）三轴试验显示：同种级配振动成型试件的回弹模量均高于相同应力状态下重型击实的试件，振动成型的试件K1均值为46625，K2均值为0.65，而重型击实的试件K1均值为42666，K2均值为0.64。含水量对级配碎石回弹模量有显著影响，应该在最佳含水量条件下成型试件。
（3）室内和现场CBR试验结果均表明：CBR值与压实度之间存在一定的相关关系。随着压实度的提高CBR值也是不断增加的。现场CBR试验结果接近于同等压实度（98%）条件下的室内CBR试验结果。
参考文献：
[1]林秀贤.柔性路面结构设计方法[M].北京：人民交通出版社，1988：560-562
[2]王龙，解晓光，栾海.成型方法对级配碎石混合料抗剪性能的影响[J].公路交通科技.2008，25（5）：40-44.
[3]周卫峰，李彦伟等.基于振动成型的级配碎石路用性能及设计标准[J].重庆交通大学学报（自然科学版），2009，28（3）：559-564
[4]袁峻.级配碎石基层性能与设计方法的研究[D].南京：东南大学，2004，52-54
[5]王哲人，曹建新，王龙等.级配碎石混合料的动力变形特性[J].中国公路学报，2003，16（1）：22-26.
[6]王修山.级配碎石基层沥青路面材料与结构特性研究[D].西安：长安大学，2010，25-62
[7]JTJ034-2000，公路路面基层施工技术规范[S]
[8]天津市市政工程研究院.级配碎石振动成型设计方法、施工技术及路用性能研究[R].天津：天津市政工程研究院，2008.
[9]王龙，孟书涛等.级配碎石基层的设计参数研究[J].公路交通科技.2006，23（8）：22-27.
[10]何兆益，黄卫，邓学钧等.级配碎石弹性模量的动三轴试验研究[J].东南大学学报.1997，27（3）：36-40.