抗裂嵌挤型水稳稳定碎石强度影响因素试验分析

杨传盛

摘 要：使用连续级配的粗集料支撑相互嵌挤的骨架，并使用细集料和水泥对其进行填充，从而形成骨架密实型混合料，该种混合料即为抗裂嵌挤型水稳碎石。本文通过室内试验，对成型时间的强度实施测试，主要对4.75 mm通过率、成型方式、振动时间等内容进行了分析，并对重型击实和振动击实效果进行了分析，从而得到4.75 mm通过率的最佳值、最佳振动时间以及水泥剂量的最佳取值。最后对施工现场的抗裂水稳成型效果实施试验，对室内试验的有效性进行验证，为今后施工提供借鉴。

关键词：影响因素;水稳碎石强度;抗裂嵌挤型

中图分类号：U414 文献标识码：A

抗裂嵌挤型水泥稳定碎石具有多种结构形式，其中最常见的形式即为骨架密实型。在相互嵌挤的过程中，骨架可以在水泥碎石混合料中会形成颗粒较大的石料。在骨料结构相互嵌挤的过程中，细集料和水泥可以对粗集料骨架之间的空隙进行填充，从而使混合料中的内摩擦力进一步提高。通过混合料中石料的相互嵌挤作用，可以使混合料结构的抗裂性能进一步提高，从而达到提高混合料稳定性能和强度的目的。

本文从多个角度出发，对影响抗裂嵌挤型水文强度的各个因素进行了分析，主要有关键筛孔通过率、成型方式以及振动时间等方面，并对配合比的优化设计进行分析，为今后抗裂嵌挤型水泥稳定碎石的施工提供借鉴，促进其应用。

1 成型方式对抗压强度的主要影响

在嵌挤型水泥稳定碎石混合料中，骨架与水泥之间的粘结强度、水泥水化物以及各种骨料之间的嵌挤作用都可以使其抗压强度得以提高。使用振动击实的方式成型过程中，通过将激振力施加在材料上，使各材料之间存在相对运动，此时集料之间的静摩擦力状态发生改变，产生动摩擦力，从而达到提高密实效果和填充效果的目的。而重型标准击实，则是在锤击的作用下，挤压各集料颗粒，使其进一步密实。因此在对嵌挤型水稳混合料进行击实时，由于采用的方法不同，导致其最佳含水量和标准密度也不尽相同，混合料的强度也会随着成型方式发生相应的改变。

1.1 对最佳含水量和最大干密度的影响

在对混合料级配材料进行准备的过程中，施工单位应以嵌挤型水稳常用材料为参考，选择五种配合比，并对试件进行制备和试验，为了对各比例试件的最大干密度以及最佳含水量进行分析，应分别使用重型击实法和振动压实法对其进行处理。

采用不同击实方式对混合料进行处理，其最大干密度以及最佳含水量之间具有较为明显的差别。使用两种方式分别对试件进行处理后，与振动成型所制成试件的最佳含水量相比，使用重型击实方式所制成的试件最佳含水量较高。这是因为在使用重型击实方式进行施工过程中，混合料逐渐密实，而此时为了减小摩擦，需要提高含水量，但是使用振动击实方式进行施工过程中，小颗粒可以对大颗粒之间的空隙进行填充，其含水量相对较小。与此同时，采用振动成型方式所制备的试件最大干密度更大，因此其击实效果更明显。

1.2 对无侧限抗压强度的影响

以试验最大干密度和最佳含水量为依据，分别使用静压法和振动压实法对试件进行处理，形成无侧限抗压强度试件，并对其进行试验。根据试验结果可知：在水泥用量不断增加的过程中，不同击实方式下试件的无侧限抗压强度和最佳含水量都随之提高。在水泥用量不变的前提下，与振动成型试件相比，静压成型试件无侧限抗压强度更大。这是因为使用振动成型所制成的试件其颗粒材料的填充更高，各颗粒间的缝隙也相对较小，因此混合料的内摩擦力以及材料之间的接触面也会相应增加，其承载力相对较高。

2 对振动成型强度的影响因素进行分析

2.1 振动时间的影响

为了更好的了解振动时间与振动成型强度之间的关系，在对嵌挤型水稳碎石试件进行制备的过程中应选择典型级配，其水泥用量应为3.5%，保持其他因素不变，改变振动时间，对振动时间为1 min、2 min、3 min以及4 min时的强度进行记录和分析。当振动时间为1 min时，试件不能成型，而当振动试件为4 min时，试件会成为刚体，容易出现机器损坏和集料破碎等问题，因此，本实验只对振动时间为2 min和3 min的试件击实效果进行分析。

通过测试可知，随着振动时间的增加，试件的最大干密度也会相应的提高，与振动时间为2 min的试件相比，当振动时间为3 min时，其最大干密度增大了0.95%，与此同时，最佳含水量则会随着振动时间降低。分别对振動时间为3 min和2 min的试件进行分析可知，振动时间为3 min时，其7d无侧限抗压强度值更大，比振动时间为2 min的试件强度提高了25.9%。由此可见，在振动时间增加的过程中，混合料的填充度更高、内摩擦力更大，对试件强度有较为明显的影响。

2.2 关键筛孔通过率的影响

关键筛孔通过率（4.75 mm通过率）可以直接决定水稳碎石混合料的粗细，因此，4.75 mm通过率对水稳碎石混合料级配有非常显著的影响。为了对4.75 mm通过与强度的关系进行分析，选择25%、30%以及35%的4.75 mm通过率三种级配，并控制水泥用量为2.5%、3.5%以及4.5%，对三种级配混合料分别进行振动击实试验，研究关键筛孔通过率对劈裂强度、无侧限抗压强度以及最大干密度的影响。

在级配不变的情况下，随着水泥用量的增加，混合料的最大干密度也会相应提高。当水泥用量保持不变的时候，当4.75 mm通过率为30%时，其最大干密度最大，这主要是因为当4.75 mm通过率为25%时，各集料较为松散，填充效果不符合要求;当4.75 mm通过率为35%时，混合料中粗集料含量相对减少，呈现出悬浮密实结构的状态。

最后，通过对试验结果进行分析可知，当水泥剂量和4.75 mm通过率同时增加时，无侧抗压强度也会相应的提高。保持水泥用量不变，当4.75 mm通过率提高时，劈裂强度会随之降低。而当水泥用量为2.5%、4.75 mm通过率为30%时，水稳碎石混合料的综合性能达到最佳。

3 现场试验

在对全国各省和各市的干线公路进行建设的过程中，为了提高其建设质量，抗裂嵌挤型水稳碎石技术得到了广泛的应用。本文以某省道施工过程为例，以抗裂嵌挤型水稳碎石作为公路的基层，4.5%的最佳含水量和4%的水泥含量对混凝土进行制备，碾压后对其压实度进行检测。

通过钻芯取样可知，在对水泥用量和4.75 mm通过率进行严格控制的前提下，可以有效的保障抗裂水稳基层的完整性。根据对实际施工过程进行分析可知，当现场水稳混合料干密度为2.396 g/cm3时，与振动时间为2 min的试验时间最大干密度最为接近，由此可知，当振动时间为2 min时，可以对现场的碾压情况进行有效的模拟。

4 结论

（1）在使用振动成型法对抗裂嵌挤型水稳碎石试件进行制备过程中，在保障强度的前提下，降低含水量和水泥用量，可以对振动压路机的压实过程进行模拟，可以为路面的离析和裂缝问题提供参考，从而达到提高路面整体性能的目的。与静压成型试件相比，振动成型试件的无侧限抗压强度更大，而与重型击实试件相比，振动成型试件最大干密度更大。

（2）试件的无侧限抗压强度与振动时间息息相关，当振动时间延长时，无侧限抗压强度也影响提高。通过对比现场数据和室内的试验数据可知，当振动成型时间为2 min时，其最大干密度最接近于现场的最大干密度，因此可认为两者的施工效果相似。

（3）在对抗裂嵌挤型水稳级配进行选择时，4.75 mm通过率具有重要的参考意义，水稳混合料的强度与4.75 mm通过率的大小息息相关。根据试验可知，当4.75 mm通过率为30%左右的时候，不但可以使胶结料的胶结作用和骨料的嵌挤作用得到充分的发挥，还可以对细集料用量进行控制，从而使混合料的综合性能达到最佳。

参考文献：

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[2]曹磊.抗裂型水稳碎石基层配合比设计及施工研究[J].绿色环保建材，2018，5（12）：74-75.