论文部分内容阅读
摘要 为了了解水泥稳定碎石的压实特性，通过改变击实次数和击实锤质量的方法获得了四条击实曲线，并用不敏感系数η表征施工的难易程度；通过现场三种碾压施工方案，确定了合理的水稳碎石压实施工工艺，为水泥稳定碎石的工程施工提供了依据。
关键词 水稳碎石；压实特性；击实曲线；压实工艺
中图分类号 U41 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)051-0226-02
从1988年开始，我国公路建设进入了飞速发展的时期，而90％以上的高等级沥青路面的基层均采用半刚性材料。与柔性基层材料相比，水泥稳定碎石具有整体性强、承载能力高、刚度大、水稳性好等优点，但容易出现抗裂性不足、抗冻性不好以及与面层粘结性能差等缺陷。因此，必须通过良好地压实解决水泥稳定碎石的缺陷。论文通过对水稳碎石进行室内击实试验和室外压实施工工艺试验，了解了水稳碎石的压实特性，为水稳碎石的压实质量控制技术提供了参考。
1 密实度与抗压强度的相互关系
由于水泥稳定碎石混合料强度主要由骨料间嵌挤作用、水泥水化产物以及水泥与骨架间粘结强度形成。因此，水泥稳定碎石密实度对基层性能产生重要影响。为了确保水泥稳定碎石基层的路用性能和耐久性，必须确保为其良好的密实度。通过室内试验对三种类型的半刚性基层材料在不同密实度下进行了抗压强度测试，以分析压实度对半刚性基层抗压强度的影响，为现场的压实质量控制提供依据。试验结果曲线如图1所示。
图1 不同压实度对抗压强度的影响
由图1试验曲线可知，不同配比的水泥稳定碎石由于其混合料结构状态差异较大，导致其28 d抗压强度差异较大，按水泥与石屑（5:100）配比的水泥稳定碎石其强度最高。随着水泥稳定碎石密实度的提高，其抗压强度亦随之增加。
2 水稳碎石的击实特性研究
级配碎石的主要技术指标是最大干密度和最佳含水量，必须通过重型击实试验方法确定，并以此作为施工质量检验的标准。为了改善水泥稳定碎石的施工和易性，提高其抗裂能力，在混合料中掺加一定比例的粉煤灰。大量的试验结果表明，水泥稳定碎石结合料与集料的最优比例在13:8～17:8。依据《公路路基基层施工技术规范》要求提供的外掺法，确定水泥、粉煤灰、集料的试验配比为4:10:90，通过改变重型击实仪击锤质量和击实次数研究水泥稳定碎石的击实特性。
2.1 试验用材料
1）水泥。应选用初凝时间3 h以上和终凝时间较长的水泥，采用32.5慢凝普通硅酸盐水泥，其初凝时间4.1 h，终凝时间6.8 h，28 d抗压强度44.3 MPa，符合要求。
2）粉煤灰。粉煤灰细度（45 μm）44％，烧失量1.7％，技术指标符合规范要求。
3）级配碎石。碎石采用玄武岩石料，其中压碎值为11.2%，2＃集料表观密度为2.977 g/cm3，4＃集料表观密度为2.841 g/cm3。依据设备能力将集料筛分为4档，各档规格料的粒径分布及合成级
图2 碎石级配曲线
配见图2。
2.2 试验方案
在室内采用标准重型击实仪进行干密度试验。按《公路工程无机结合料稳定材料试验规程（JTJ 057-94）》中表3.0.1中类别丙的方法进行，试验方法见表1。
2.3 试验结果分析
试验过程中，先将粉煤灰用水润湿，与掺入的碎石均匀拌合，并闷料24h。进行击实试验前，再添入水泥均匀拌合，按四分法取样，减少材料变异性，用电子秤准确称量，击实曲线如图3
所示。
图3 不同击实功下最大干密度与最佳含水量的关系
由图3可知，击实功对水泥稳定碎石最大干密度的影响较大，击实功越大，水泥稳定碎石的最大干密度越高，而最佳含水量相应减小。由此可知，当水泥稳定碎石处于最佳含水量附近时，通过增加碾压遍数可以提高其密实度；当水泥稳定碎石含水量低于最佳含水量时，可采用高振幅进行碾压提高密实度。
3 水泥稳定碎石的压实工艺
为了合理确定水稳碎石的压实施工工艺，采用了三个区段分别进行碾压，压路机选型及碾压方法见表2。采用灌砂法对试验路段的压实度进行检测，压实度测试结果见图4。
从实际施工效果来看，方案一和方案三的碾压方案结果近似，方案二的压实效果最优。即可认为方案一和方案三的压实度和压路机类型无太大关系，只和振动强度有关，故碾压组合定为：双钢轮稳压一遍，单钢轮压路机强振2遍，单钢轮压路机弱振2遍，胶轮收面。碾压速度先慢后快，静压速度不超过1.5 km/h，以免混和料产生推移。弱振碾压速度1.5 km/h，强振的碾压速度2.0 km/h。
按照碾压方案二进行6遍碾压后，压实度均大于97%，满足《公路路基施工技术规范》规定的压实度大于97％的要求；双钢轮振动压路机稳压速度为1.5 km/h~2.5 km/h，其余均为2.5 km/h~4 km/h，满足了水泥稳定碎石的压实要求。因此，在今后大规模的水泥稳定碎石压实施工时，应采用碾压方案二进行振动碾压。
图4 碾压效果对比图
4 小结
1）通过改变重锤质量和每层的击实次数对水泥稳定碎石的压实特性进行了研究，击实功对水泥稳定碎石的最大干密度影响较大，在水泥稳定碎石施工时，应控制水泥稳定碎石混合料的含水量应不低于最佳含水量，以提高其施工密实度。
2）利用试验段的成功修筑，得出了级配碎石改良层的各项数据，可充分证明级配碎石改良层是一种可行的结构层。通过试验段路的修筑，确定较为合理的水稳碎石压实施工工艺，可为大面积施工提供直接指导性的施工技术数据和实践经验。
参考文献
[1]李炜光,范文东,韩庆.大激振力作用下厚层水稳碎石压实特性研究[J].武汉理工大学学报(交通科学版),2011(2):241-245.
[2]孟翠平.影响水泥稳定碎石土压实度的主要因素及控制措施[J].中国西部科技,2009，8(14):33-34.
[3]薄立明.水泥稳定碎石压实度控制和碾压组合方式[J].现代交通技术,2004
(1):20-23.
关键词 水稳碎石；压实特性；击实曲线；压实工艺
中图分类号 U41 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)051-0226-02
从1988年开始，我国公路建设进入了飞速发展的时期，而90％以上的高等级沥青路面的基层均采用半刚性材料。与柔性基层材料相比，水泥稳定碎石具有整体性强、承载能力高、刚度大、水稳性好等优点，但容易出现抗裂性不足、抗冻性不好以及与面层粘结性能差等缺陷。因此，必须通过良好地压实解决水泥稳定碎石的缺陷。论文通过对水稳碎石进行室内击实试验和室外压实施工工艺试验，了解了水稳碎石的压实特性，为水稳碎石的压实质量控制技术提供了参考。
1 密实度与抗压强度的相互关系
由于水泥稳定碎石混合料强度主要由骨料间嵌挤作用、水泥水化产物以及水泥与骨架间粘结强度形成。因此，水泥稳定碎石密实度对基层性能产生重要影响。为了确保水泥稳定碎石基层的路用性能和耐久性，必须确保为其良好的密实度。通过室内试验对三种类型的半刚性基层材料在不同密实度下进行了抗压强度测试，以分析压实度对半刚性基层抗压强度的影响，为现场的压实质量控制提供依据。试验结果曲线如图1所示。
图1 不同压实度对抗压强度的影响
由图1试验曲线可知，不同配比的水泥稳定碎石由于其混合料结构状态差异较大，导致其28 d抗压强度差异较大，按水泥与石屑（5:100）配比的水泥稳定碎石其强度最高。随着水泥稳定碎石密实度的提高，其抗压强度亦随之增加。
2 水稳碎石的击实特性研究
级配碎石的主要技术指标是最大干密度和最佳含水量，必须通过重型击实试验方法确定，并以此作为施工质量检验的标准。为了改善水泥稳定碎石的施工和易性，提高其抗裂能力，在混合料中掺加一定比例的粉煤灰。大量的试验结果表明，水泥稳定碎石结合料与集料的最优比例在13:8～17:8。依据《公路路基基层施工技术规范》要求提供的外掺法，确定水泥、粉煤灰、集料的试验配比为4:10:90，通过改变重型击实仪击锤质量和击实次数研究水泥稳定碎石的击实特性。
2.1 试验用材料
1）水泥。应选用初凝时间3 h以上和终凝时间较长的水泥，采用32.5慢凝普通硅酸盐水泥，其初凝时间4.1 h，终凝时间6.8 h，28 d抗压强度44.3 MPa，符合要求。
2）粉煤灰。粉煤灰细度（45 μm）44％，烧失量1.7％，技术指标符合规范要求。
3）级配碎石。碎石采用玄武岩石料，其中压碎值为11.2%，2＃集料表观密度为2.977 g/cm3，4＃集料表观密度为2.841 g/cm3。依据设备能力将集料筛分为4档，各档规格料的粒径分布及合成级
图2 碎石级配曲线
配见图2。
2.2 试验方案
在室内采用标准重型击实仪进行干密度试验。按《公路工程无机结合料稳定材料试验规程（JTJ 057-94）》中表3.0.1中类别丙的方法进行，试验方法见表1。
2.3 试验结果分析
试验过程中，先将粉煤灰用水润湿，与掺入的碎石均匀拌合，并闷料24h。进行击实试验前，再添入水泥均匀拌合，按四分法取样，减少材料变异性，用电子秤准确称量，击实曲线如图3
所示。
图3 不同击实功下最大干密度与最佳含水量的关系
由图3可知，击实功对水泥稳定碎石最大干密度的影响较大，击实功越大，水泥稳定碎石的最大干密度越高，而最佳含水量相应减小。由此可知，当水泥稳定碎石处于最佳含水量附近时，通过增加碾压遍数可以提高其密实度；当水泥稳定碎石含水量低于最佳含水量时，可采用高振幅进行碾压提高密实度。
3 水泥稳定碎石的压实工艺
为了合理确定水稳碎石的压实施工工艺，采用了三个区段分别进行碾压，压路机选型及碾压方法见表2。采用灌砂法对试验路段的压实度进行检测，压实度测试结果见图4。
从实际施工效果来看，方案一和方案三的碾压方案结果近似，方案二的压实效果最优。即可认为方案一和方案三的压实度和压路机类型无太大关系，只和振动强度有关，故碾压组合定为：双钢轮稳压一遍，单钢轮压路机强振2遍，单钢轮压路机弱振2遍，胶轮收面。碾压速度先慢后快，静压速度不超过1.5 km/h，以免混和料产生推移。弱振碾压速度1.5 km/h，强振的碾压速度2.0 km/h。
按照碾压方案二进行6遍碾压后，压实度均大于97%，满足《公路路基施工技术规范》规定的压实度大于97％的要求；双钢轮振动压路机稳压速度为1.5 km/h~2.5 km/h，其余均为2.5 km/h~4 km/h，满足了水泥稳定碎石的压实要求。因此，在今后大规模的水泥稳定碎石压实施工时，应采用碾压方案二进行振动碾压。
图4 碾压效果对比图
4 小结
1）通过改变重锤质量和每层的击实次数对水泥稳定碎石的压实特性进行了研究，击实功对水泥稳定碎石的最大干密度影响较大，在水泥稳定碎石施工时，应控制水泥稳定碎石混合料的含水量应不低于最佳含水量，以提高其施工密实度。
2）利用试验段的成功修筑，得出了级配碎石改良层的各项数据，可充分证明级配碎石改良层是一种可行的结构层。通过试验段路的修筑，确定较为合理的水稳碎石压实施工工艺，可为大面积施工提供直接指导性的施工技术数据和实践经验。
参考文献
[1]李炜光,范文东,韩庆.大激振力作用下厚层水稳碎石压实特性研究[J].武汉理工大学学报(交通科学版),2011(2):241-245.
[2]孟翠平.影响水泥稳定碎石土压实度的主要因素及控制措施[J].中国西部科技,2009，8(14):33-34.
[3]薄立明.水泥稳定碎石压实度控制和碾压组合方式[J].现代交通技术,2004
(1):20-23.