水泥稳定碎石强度的影响因素研究

张培峰

摘 要：文章研究了水泥剂量、养护龄期和含水量对无侧限抗压强度的影响规律，通过不同影响因素的研究，结果表明：水泥剂量并不是越多越好，其最佳掺量在5%左右，养护龄期虽然对抗压强度有影响，但是影响效果不明显。

关键词：水泥稳定碎石；无侧限抗压强度；含水量

中图分类号：U416.214 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）14-0140-02

水泥稳定碎石主要是将水泥、级配碎石、水等原材料通过一定的拌合、摊铺、碾压并养生形成的一种材料。

由于水泥稳定碎石具有强度高、稳定性好、工程造价低等优点，所以被广泛应用于高速公路路面基层施工中，而且随着时间的推移，水泥稳定碎石的强度还会不断增加。水泥稳定碎石的强度主要通过无侧限抗压强度来控制，也是施工质量的控制依据。

同时，水泥稳定碎石基层也存在着一些本身自有的问题，如对施工机械设备要求较高；施工速度如果不能再水泥终凝前施工完毕，就会影响施工质量；施工中如果出现质量问题，很难进行再处理修补；干缩裂缝和收缩裂缝对水泥稳定碎石的早期破坏带来不利影响，就如何提高水泥稳定碎石的抗裂性进行了研究。

本文根据水泥稳定碎石强度的影响因素，通过室内试验定量的研究了各因素对水泥稳定碎石强度特性影响规律。

1 原材料

水泥：秦岭牌PO32.5普通硅酸盐水泥，陕西耀县水泥厂，基本性能见表1。

集料：集料级配是在规范允许范围的基础上，结合以往实际工程经验，同时考虑水泥稳定碎石的收缩变形和关键筛孔通过率的情况下确定的。具体数据见表2。

水：自来水。

2 研究方法

本文在级配固定的基础上，通过水泥剂量、养护龄期和含水率的变化，研究三种参数对水泥稳定碎石强度的影响规律。采用静压成型法成型，每组6个试件，按照规范要求脱模后标准养护6 d，然后保水24 h，在路面材料强度仪上进行无侧限抗压强度试验。

3 试验结果与分析

3.1 水泥剂量变化对水泥稳定碎石强度的影响

在级配固定的基础上，分别掺入不同水泥剂量制作无侧限抗压强度试件，水泥剂量分别为3.5%、4.0%、4.5%、5.0%、5.5%、6.0%，强度变化规律如图1所示。

由图1可以明显的看出，根据水泥剂量的不同，无侧限抗压强度也随着变化。在水泥剂量3.5%～5.0%之间，无侧限抗压强度几乎成直线上升。

分析认为：随着水泥剂量的增加，水泥中起到主要粘结作用的硅酸三钙和硅酸二钙数量也随之增加，通过水泥的水化和硬化，水泥对级配碎石的凝结作用不断增加，所以无侧限抗压强度也会不断增加；当水泥剂量为5.0%时无侧限抗压强度达到极限值6.9 MPa，是水泥剂量3.5%时的1.8倍。随着水泥剂量的增加，无侧限抗压强度又开始缓慢下降，但是下降速率较低，从水泥剂量5.0%时的最高值6.9 MPa下降到水泥剂量6.0%时的6.5 MPa，仅仅下降了6%，分析认为是水泥剂量远远超过了最佳含量，通过水泥的粘结作用增加强度已不再明显，且水泥含量过高，影响了级配的连续性，破坏了级配嵌挤作用形成的强度，所以无侧限抗压强度反而降低。

3.2 养护龄期对水泥稳定碎石强度的影响

在固定级配和固定水泥剂量（4.5%）的基础上，按照标准的实验方法制作无侧限试件，通过养护时间的变化来分析时间对无侧限抗压强度的影响，养护时间分别为6 d、9 d、12 d、15 d、28 d，强度变化规律如图2所示。

由图2可以看出，随着养护龄期的增加，无侧限抗压强度也在增加，但是早期增加的快，后期增加的慢，养护龄期从6 d增加到12 d，抗压强度从5.9 MPa增加到6.2 MPa，6 d时间增加了0.3 MPa，而从15 d到28 d，13 d时间抗压强度从6.4 MPa增加到6.8 MPa，抗压强度增加了0.3 MPa。同时，由图2可以看出，养护龄期对抗压强度的影响不明显，随着时间的增加，抗压强度增加幅度较小。

3.3 含水量对水泥稳定碎石强度的影响

在固定级配和固定水泥剂量（4.5%）的基础上，按照标准的实验方法制作无侧限试件，通过含水量的变化来分析含水量对无侧限抗压强度的影响，含水量分别为3%、4%、5%、6%、7%、8%，强度变化规律如图3所示。

由图3可以看出，最佳含水量为5%，当含水量小于最佳含水量时，随着含水量的增加，无侧限抗压强度也增加，分析认为主要原因是随着含水量的增加，水的润滑作用不断增加，材料密实度也在不断增加，所以无侧限抗压强度也就会不断增加；当含水量超过最佳含水量时，随着含水量的增加，无侧限抗压强度不断减小，主要原因是随着含水量的增加，在一定体积内碎石和水泥的数量就不断减少，而水的密度远远小于上述两种材料的密度，从而总的密实度降低，强度也随之降低。同时由图3还可以观察出，含水量从7%～8%时，抗压强度急剧下降，说明含水量已经太大了。

4 结 语

通过以上文图表和实验数据可以得出以下结论：

①水泥剂量对无侧限抗压强度的影响明显，但是当水泥剂量超过5.0%时，随着水泥剂量的增加，抗压强度也在不断降低。

②随着养护龄期的增加，抗压强度也在增加，但是增加的量非常小。

参考文献：

[1] JTJ 034—2000，公路路面基层施工技术规范[S].

[2] 王艳，倪富健，李再新.水泥稳定碎石基层收缩性能影响因素试验研究[J].公路交通科技，2007，（10）.

[3] 孙兆辉.水泥稳定碎石温度变形特性试验研究[J].建筑材料学报，2009，（2）.

[4] 周卫峰，赵可，王德群，等.水泥稳定碎石混合料配合比的优化[J].长安大学学报：自然科学版，2006，（1）.

[5] 蒋应军.水泥稳定碎石振动试验方法及工程应用研究[D].南京：东南大学，2009.