抗裂嵌挤型水稳碎石强度影响因素试验分析

林兆民

（盐城市交通工程咨询监理有限责任公司 江苏盐城 224001）

骨架密实形可以说是抗裂嵌挤型水泥稳定碎石中的一种结构。骨架在相互嵌挤的情况下可以形成大颗粒石料，并能够在水泥碎石混合料中形成。骨架结构在相互嵌挤的情况下，其水泥、细集料可以填充粗集料中骨架所形成的空隙，能够提高其内摩擦力在混合料中石料之间的相互嵌挤，是在粗集料形成骨架结构之后所形成的。因此，对结构的抗裂性能有所改善，具有很高的强度和比较好的稳定性能。

本文通过从多方面进行对抗裂嵌挤型水稳强度所受的影响因素分析试验，其中包括：振动的时间、成型的方式、关键筛孔的通过率等多方面进行分析，提供优化配合比的设计理念，为的是抗裂嵌挤型水泥稳定碎石施工技术得到顺利推广并能够广泛应用。

1 成型方式对强度的影响

稳定碎石混合料的强度在嵌挤型水泥中所形成的方式可分为很多种，对材料施加激振力这种方法叫做振动击实，会使材料处于相对来说一种运动的状态。能够做到理想的填充效果并且可以达到良好的密实状态的是从静摩擦力向动摩擦力进行转变这一过程就是集料间的摩擦力。因此，可看出通过相互挤压的方式能够达到密实作用的是锤击。所以说能够影响最佳含水量和标准密度的是对不同击实方法的选取，其最佳含水量也不相同，混合料强度也会产生相对比较大的影响，这是因为相应的振动成型与静压成型两种不同的方式所导致。

1.1 对最大干密度及最佳含水量影响

混合料级配备料的选取要依据嵌挤型水稳进行准备，制备试件可分为五种比例进行试验，为确定各组水泥稳定碎石混合料试件的最佳含水量与最大干密度要对振动压实法和重型击实法采用分别进行法，图1、图2 为试验结果。

图1 不同击实方式最佳含水量

图2 不同击实方式最大干密度

根据图1 和图2 可知，混合料中的最佳含水量和最大干密度在这两种不同的击实方式下有着非常明显的区别，对比后发现重型击实成型试件最佳含水量明显高于振动成型试件最佳含水量。这是因为混合料在逐渐密实的过程中，需要较多的水分充当润滑剂在混合料逐渐密实的过程之中，然而，振动击实中大颗粒集料的空隙中可以把小颗粒材料填充进去，想对比含水量比较小，密实度在这一过程中不需要过多的水分就能达到理想的效果，成型试件和重型击石的最大干密度相处，前者要明显大于后者，大概是后者的1.028 倍。因此，可以做到让混合料充分密实的是振动成型。

1.2 对无侧限抗压强度影响

无侧限抗压强度试件分别采用了振动压实法与静压法两种成型方式，采用这两种成型方式时保证最佳含水量和最大干密度为本次试验所得，将进行无侧限抗压强度的试验。试验结果表明：水泥剂量越来越增大，明显提高了对不同击实方式最佳含水量和无侧限抗压强度。静压成型试件与振动成型试件相比，其无侧限抗压强度试件是在相同水泥剂量条件下进行的，后者无侧限抗压强度约为前者的2.3 倍。颗粒材料的相互填充度静压成型和振动成型两种方式下，后者填充度更高，材料颗粒之间所形成的缝隙将大大减小，同时也将增大接触面和被压实材料的内摩擦阻力，最终得到承载力更高的材料。

2 基于振动成型强度影响因素分析

2.1 振动时间对强度影响

采取嵌挤型水稳典型的级配去研究振动时间对强度的影响因素。3.5%作为水泥剂量，击实试验中可变量为振动压实时间，针对1min、2min、3min、4min 分别收集试验数据。将时间1min 和4min 时数据相比，虽然前者不能成型试件而后者形成刚体，但对集料破碎和机器容易造成一定程度的损毁，为此，只进行分析2min 与3min 的击实结果。

测试可看出，试件最大干密度会随着振动时间的增大而提高，3min与2min 对比提高了0.95%，增加了振动时间，可以把最佳含水量减小。振动时间的试件分别为2min 和3min 时：后者的7d 无侧限抗压强度值明显高于前者，提高了25.9%的强度平均值。因此可看出，混合料密颗粒间填充密实度是随着振动成型时间的延长所致，进一步增大了对内摩擦的阻力，影响着成型试件强度的形成。

2.2 关键筛孔通过率对强度影响

通常由通过率为4.75mm 来决定水泥稳定碎石混合料的粗细组成比例，水泥稳定碎石混合料级配组成为4.75mm 这一通过率有着重要的意义和影响。采用三种级配去研究4.75mm 对混合料强度的影响，分别为：25%、30%、35%作为4.75mm 的通过率。进行振动击实试验要在水泥剂量分别为：2.5%、3.5%、4.5%下进行，对最大干密度、无侧限抗压强度和劈裂进行不同组试件的强度试验。

当水泥剂量越大时，最大干密度就会越大，这时颗粒级配为同一值。4.75mm 通过率为30%的密度在相同的水泥剂量下最大，可能导致混合

料产生少量松散的主要原因是在4.75mm 通过率是25%时，不能达到填充程度。当减少了混合的粗集料，其状态呈现悬浮密实结构时，4.75mm的通过率是35%。

最后得出的试验结论为：当4.75mm 通过率和水泥剂量增加时：无侧抗压强度随之增大；当水泥剂量不变时：4.75mm 通过率增大会导致劈裂强度减小。所以当4.75mm 通过率为30%、水泥剂量为2.5%时，水泥所表现出来的综合性能最佳，为基层抗裂性能提供了最佳依据。

3 现场试验

将抗裂嵌挤型水泥稳定碎石施工技术推广使用于全国各省、市干线公路新建的工程当中，选取某省道路面工程作为现场试验，抗裂嵌挤型水稳作为设计水稳的基层，混合料拌制摊铺要按照水泥剂量4%、最佳含水量4.5%来进行，压实度检测要在碾压成型后才能进行。

通过率和水泥剂量要严格控制在4.75mm 下进行，对于基层的完整性现场抗裂水稳基层可以保证。通过试验可知，和室内振动成型2min 试件相比较，最大干密度都比较接近。这说明2min 采用的振动时间在抗裂水稳碎石基层混合料中比较合理，在实际工作中，现场的碾压效果更佳。

4 结论

（1）抗裂嵌挤型水泥稳定中碎石配合比选用振动成型法进行设计，减小水泥用量与含水量要保证在强度的前提下进行，振动压路机的碾压效果通过数学模型模拟，模拟得到的数据更具有参考意义，路面产生裂缝和离析现象将得到有效改善。因而，对路面的整体性能有所提高。重型击实试件与振动成型试件相比，后者的最大干密度为前者的1.028 倍，振动成型试件的无侧限抗压强度与静压成型试件相比约为2.3 倍。

（2）影响成型试件的无侧限抗压强度的条件是：振动时间，当振动时间增大时，将大大提升无侧限抗压强度。将室内和现场两种试验数据对比分析，干密度基本相当，相比较更接近现场实际碾压的两种效果分别是振动成型2min 的最大干密度和现场混合料。

（3）水稳的抗裂性能和强度二者的重要影响因素是通过率的大小。为了得到最佳的抗裂嵌挤型水稳级配，选取4.75mm 筛孔通过率。经过试验研究后发现，能够得到充分发挥的是混合料中骨料的嵌挤作用和胶结料的胶结作用。在4.75mm 通过率在30%左右时，对细集料的用量也做到了严格的控制，其综合性能最优的就是混合料。