不同粒径范围碎石对掺配后碎石土最大干密度的影响

杨 栋

中铁二十一局第三工程有限公司（241000）

0 引言

文章通过试验对不同粒径范围碎石掺配后的碎石土的最大干密度进行了研究。利用5 组不同级配的碎石，在经过相同程序的预处理、击实后，对其干密度、准确含水率进行检测，从而得到碎石土中碎石的最优粒径范围，可为实际施工提供参考。

1 碎石、土的性能检测

1.1 碎石性能检测及预处理

碎石由安徽省某碎石生产基地提供，通过试验测得其压碎值为18.3%、含泥量为0.6%，利用阿基米德定律测得碎石的体积密度为2.698 g/cm3。之后对碎石进行筛分处理，使用孔径分别为26.5 mm、16 mm、13.2 mm、9.5 mm、5 mm 的方孔石子筛对碎石原料进行筛分，取粒径范围分别为＜5 mm、5～9.5 mm、9.5～13.2 mm、13.2～16 mm、16～26.5 mm 的 5 种级配组。分别对5 种级配组的碎石原料进行清洗、烘干，直至其恒重。

1.2 土的性能检测及预处理

土由安徽某取土场提供，依据《公路土工试验规程》（JTG E40—2007） 中有关的规定对其相关性能进行检测，检测结果见表1。

表1 土的性能检测

对样品土进行烘干，直至其恒重。

2 碎石土最大干密度试验

在进行碎石土最大干密度试验前，已测得相同土与相同碎石的连续级配混合后的饱和含水率为3.5%，最大干密度为2.29 g/cm3。故试验选用预加含水量为3.5%的不同粒径组作为控制变量， 研究不同粒径范围碎石对掺配后碎石土最大干密度的影响。

依据《公路土工试验规程》（JTG E40—2007）中有关的规定进行试验。 将烘干至恒重的土和碎石冷却至室温， 按照碎石与土的体积比为2∶1 均匀混料，分别制成不同碎石级配的碎石土，按照预加含水量为3.5%将水与样品碎石土均匀混合，在密封环境下闷样24 h。

表2 样品碎石土掺配表

通过重型击实试验，在保证土和碎石的物理性能不变的情况下获取5 组碎石土样品的最大干密度。 取样品中心部位进行称量、烘干，确定其准确含水率。

3 数据处理

表3 不同粒径范围碎石对掺配后碎石土干密度的影响

通过重型击实试验得到5 组不同粒径范围碎石掺配碎石土的干密度，通过《公路土工试验规程》（JTG E40—2007）中的 T 0131-5 及 T 0131—6 公式对最大干密度和最佳含水率进行校正，得到结果见表3。

由上表可知，碎石的粒径对碎石土的最大干密度有较大的影响。 在本次试验中，在固定体积比为2∶1、含水率为3.5%的情况下，在3 组平行试验的5种级配组中，随着碎石粒径范围的增加，干密度呈上升趋势，如图1 所示。

图1 碎石粒径范围与掺配后碎石土干密度的关系图

4 结论及原因分析

通过试验可知，在固定体积比、含水率的情况下，5 种级配组中，随着碎石粒径范围的增加，干密度呈上升趋势。 在试验中，碎石体积相同，随着粒径的增加，碎石的表面积在下降，单位面积土的附着量就越大，使得碎石土的结合性增加，空隙率减少，从而干密度也逐渐增加； 随着碎石粒径的减小，单位面积土的附着量就变小， 使得土的结合作用降低，碎石粒子的相互作用力增加，从而导致干密度减小。 在实际工程中，可以根据施工要求，通过合理选择碎石粒径范围来提高碎石土强度。