浅析级配碎石的物理特性对压实的影响

李 瑞

（山西交通职业技术学院，山西 太原 030031）

随着交通运输行业的发展和重车比例的持续增加，路面基层经受着严峻的考验。由于级配碎石基层在设计和施工中存在着许多缺陷和不足，有些道路通车不久便发生了早期破坏现象。其原因是级配碎石基层的结构比较松散、刚度小、难压实。若在施工中不能处理好这些问题，则会在重交通下产生过大的变形,导致沥青路面平整度降低，严重影响道路的使用性能。

论文通过对级配碎石的颗粒特性及力学性能进行研究，找出这些因素对基层的强度和压实度的影响,为道路施工选择合适的级配碎石提供参考的依据，消除设计施工中的弊端，提高道路的实用性。

一、颗粒特性

级配碎石的纹理和形状对路基的压实有很大影响。通常表面圆滑、板状的碎石强度较低，用普通机械方法就可以压实。而有块状和纹理多的碎石强度大，需采用特殊的压实工艺来压实。

此外，级配碎石的配合比对路基的压实也有影响。含粗集料过多的级配碎石难以压实，而含细集料过多的级配碎石容易压实。若细集料过多，会导致混合材料的内摩擦力减小，在压实过程中导致颗粒间出现“滑移现象”，影响级配碎石的压实效果。

二、物理力学因素

（一）抗压强度

经过大量的试验表明，颗粒的大小和形状、表面粗糙度、细料含量及塑性、密度和含水量等对集料抗压强度和模量均有影响。

1.颗粒的大小和形状

研究表明，大颗粒的材料间的接触面积小，在荷载的作用下，整体变形较小而强度和模量较大。在级配曲线相似、细集料含量相同的混合料中，材料的强度随着最大颗粒直径的增大而变大。

2.颗粒的粗糙程度以及形状

研究认为，在碎石的加工制造中，通过轧制而形成多面、有棱角且表面粗糙度大的颗粒的强度大，磨耗值小。

3.细集料的含量及塑性

研究表明，当黏结颗粒的主应力为吸附力时,细集料含量多和黏性大的细料有较高的强度。但是，当吸力起次要作用时，细集料会由于颗粒间的“润滑作用”而导致强度降低。

4.密度以及含水量

集料密度的增大会使级配碎石的刚度变大，过大的含水量会导致级配碎石的抗压强度降低。当级配碎石处于最佳含水量时，通过合理的压实工艺，可以提高级配碎石的压实度，保证材料有足够的刚度，并将路面传递的荷载扩散到土基层,避免道路出现过大的变形量。

（二）抗剪强度

试验表明，颗粒形状和表面纹理、细料的含量及塑性、颗粒大小及级配、密度和含水量对级配碎石的剪切强度有影响。

1.表面纹理和颗粒形状

孔隙度一定时，粒料的表面纹理和形状与级配碎石的剪切强度有关。在轧制碎石中，棱角多而表面粗糙的碎石的抗剪切性能好。

2.细料含量以及塑性

细料在级配碎石中起填充的作用，当其含量在8%和12%之间时,级配碎石比较稳定。过少的细集料则使集料密度降低，此时细料的塑性对级配碎石的剪切强度影响不大；而过多的细集料将使大颗粒“悬浮”，导致细料塑性变大，剪切强度减小，使级配碎石的稳定性下降。

3.级配

颗粒大小或级配直接影响材料的力学特性和渗漏性能。当级配碎石处在最大压实密度时，材料的稳定性最好。

4.密度和含水量

相同条件下，材料含水量的减小会导致级配碎石密度和剪切强度的增大。在低含水量时，适当地增大含水量会使粒料间的摩擦力减小和毛细吸力增大。含水量过大时，会导致粒料间的孔隙压力过高和材料剪切强度降低。

（三）永久变形

笔者根据试验表明，颗粒形状、级配、细料含量、密度和含水量对集料压实后的变形有影响。

根据颗粒形状的研究发现,当把成分相同但级配不同的材料压实后,棱角光滑的碎石与有棱角的碎石相比，产生的塑性总变形量比较大。而细料含量的研究发现,在破坏区域附近，细料的含量对永久变形的影响很大,但在弹性区域基本上没有影响。细集料过多，会阻碍粒料间的嵌挤，导致集料的永久变形量增加。另外，级配的试验表明，在相同压实能的作用下,最佳配合比的混合料所产生的永久变形最小。密度和含水量的试验发现，含水量的降低和级配碎石密度的增加,会使集料的永久变形变小。

三、结语

级配碎石作为道路建设的基层材料，其颗粒形状和表面纹理、细料的含量及塑性、颗粒大小及级配、密度和含水量与材料的物理特性和碾压特性有密切的关系，并且影响着道路的强度和稳定性。因此，在级配碎石的选取上，除了因地制宜地选择材料外，更多地应考虑其物理特性对道路建设的影响。

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