振动压实试验方法在无机结合料配合比设计中的应用

刘书其 LIU Shu-qi

（中铁十五局集团第七工程有限公司，洛阳 471013）

（The 7th Construction Company Ltd.of China Railway 15th Bureau Group，Luoyang 471013，China）

0 引言

无机结合料稳定材料基层配合比设计采用击实试验方法获取的最大干密度，在工程现场确实很容易达到要求的压实度，但7天后取芯效果及强度却是差强人意，更有甚者在路面投入使用后，基层沉陷，面层呈现大量反射裂纹等等。振动压实试验是一种模拟现场压路机工作原理的试验方法，与击实试验方法相比，不仅为工程提供了更为可靠的试验数据，在一定程度上降低了材料使用成本，同时还提高了工程质量。

连霍高速洛三段改扩建LM2标，起止桩号RK31+700～LK56+000，全程24.3公里，路面结构为20cm底基层、17cm 基层、10cm ATB-25、6cm AC-20C、4cm AC-13C。其中基层和底基层配合比采用振动压实试验方法设计。

1 原材料分析与混合料级配的确定

1.1 原材料选择与试验检测结果 根据《公路路面基层施工技术规范》JTJ034-2000要求，所用集料压碎值不得大于30%，并且满足一定的集配要求。水泥采用复合硅酸盐水泥，初凝时间大于4h，终凝时间大于6h，且小于10h。本工程水泥采用水泥：渑池仰韶P.C32.5各项指标符合要求，集料采用新安县宏伟石料厂碎石，压碎值16.8%，针片状含量9.6%，石屑砂当量67%、塑性指数3.6，其他各项指标符合要求。

1.2 确定混合料级配 有研究表明使用骨架密实结构有利于提高基层的抗裂、抗冲刷能力，同时随着混合料中4.75mm、2.36mm、0.075mm的通过量的适当减小，尤其是0.075mm的通过量，对基层的抗裂、抗冲刷能力提高影响显著。因此根据技术规范和设计图纸提出骨架密实水泥稳定碎石级配范围如表1所示。

表1

根据现场材料情况，经过筛分析得到各原料的掺配比例为 10-30mm：10-20mm：5-10mm：0-5mm=27%：30%：15%：28%，合成级配曲线见图1。

图1 合成筛分曲线图

2 振动压实试验确定相关的试验数据

2.1 仪器采用LHZD-6振动压实试验机，静压力为1900N，振动频率：28-30Hz。水稳基层设计目标为7天无侧限抗压强度为4.0MP。

2.2 根据图纸要求，同时结合材料情况初步确定水泥剂量：3.0%、3.5%、4.0%。按照各种规格集料的掺配比例配置好混合料后，每份加水闷5-10分钟后再加水泥拌合均匀作振动压实成型试验（注：制备好样品后试验必须在一小时内完成），确定最大干密度和最佳含水量。图2、图3、图4分别为3.0%、3.5%、4.0%水泥剂量的振动击实曲线图。

图2 3.0%水泥剂量的振动击实曲线图

三种水泥剂量混合料分别进行无侧限抗压强度试验，经过制件测试强度后选取无机结合料稳定碎石最优配合比为 10-30mm：10-20mm：5-10mm：0-5mm=27%：30%：15%：28%；水泥剂量3.5%；最大干密度2.428g/cm3；最佳含水量4.6%。

图3 3.5%水泥剂量的振动击实曲线图

图4 4.0%水泥剂量的振动击实曲线图

表2

3 试验段数据收集与试验室数据对比校核

表3

从试验段压实数据来看，碾压到第5遍才获得理想压实度，根据经验相对于击实法成型试件设计的配合比，压实功增大了不少，相对而言也比以往的质量大有所提高。同时根据7天取芯效果分析，芯样均完整无缺损，总体质量符合要求。

4 结束语

振动压实试验是一种模拟现场压路机工作原理的试验方法（新颁布的《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》对该试验方法进行了详细地描述），试验检测数据更加符合现场实际施工质量情况，为工程质量提供了可靠的保障。采用振动成型方式设计的水泥稳定碎石材料级配与传统击实法设计结果相比有重大改进，主要表现为水泥剂量降低约1-1.5%，降低了工程造价；强度提高约1.5倍、同时提高了抗裂能力，提高了工程质量。

[1]公路工程无机结合料稳定材料试验规程[S].人民交通出版社，2009.

[2]公路沥青路面施工技术规范[S].人民交通出版社，2004.

[3]公路路基路面现场检测规程[S].人民交通出版社，2008.