按控制空隙率法優(yōu)化二灰穩(wěn)定碎石配合比組成設(shè)計方法研究（交通）
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按控制空隙率法優(yōu)化二灰穩(wěn)定碎石配合比組成設(shè)計方法研究（交通）
石愛民
（滄州市交通運輸局 滄州 061001）
摘要 在傳統(tǒng)二灰穩(wěn)定碎石配合比設(shè)計的基礎(chǔ)上，從密實、高強、整體性好的角度出發(fā)，提出按控制空隙率法進(jìn)行二灰穩(wěn)定碎石配合比組成設(shè)計的方法；介紹了二灰穩(wěn)定碎石的組成設(shè)計程序，并實例得出按該方法進(jìn)行配合比組成設(shè)計的二灰混合料強度高、耐久性強，能有效地減少干濕縮裂縫。
關(guān)鍵詞 控制空隙率法配合比設(shè)計
二灰穩(wěn)定碎石以強度高，穩(wěn)定性好，剛度大等優(yōu)點，在公路路面結(jié)構(gòu)層中得到越來越廣泛的應(yīng)用，但如果材料配合比組成不當(dāng)，反而會導(dǎo)致二灰穩(wěn)定碎石半剛性基層各種早期破壞。因此，要充分發(fā)揮二灰穩(wěn)定碎石半剛性基層材料的優(yōu)越性能，進(jìn)行二灰穩(wěn)定碎石配合比組成設(shè)計是關(guān)鍵。經(jīng)過試驗研究，提出了按控制空隙率法進(jìn)行二灰穩(wěn)定碎石半剛性基層材料的配合比設(shè)計，取得了令人滿意的結(jié)果。
1 組成設(shè)計基本原理
嚴(yán)格控制半剛性基層材料中集料的用量，使其形成骨架，集料顆粒間所形成的空隙率用石灰粉、煤灰填充，形成骨架密實結(jié)構(gòu)。若集料含量過少，則不能形成骨架，穩(wěn)定性差；若集料含量過多，空隙率大，穩(wěn)定材料不能填滿空隙，強度低，整體性差。
2組成設(shè)計公式
根據(jù)集料的平均堆積密度為
和集料的空隙率n、二灰的最大干密度
可以推導(dǎo)出二灰混合料中二灰與集料的初步比例A:B。
根據(jù)試驗確定的二灰中石灰含量6，考慮集料對二灰的粘附量（占集料）X%；(不考慮X=0)，可以推導(dǎo)出實際采用的石灰劑量a。
由于考慮集料對二灰的粘附量X%，因此，需初步確定的二灰與集料的比例應(yīng)進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整結(jié)果如下。
3 組成設(shè)計程序
二灰穩(wěn)定碎石半剛性基層材料的最佳組成設(shè)計基本內(nèi)容主要有：①原材料相關(guān)技術(shù)指標(biāo)檢驗；②集料級配組合；③二灰的質(zhì)量比確定；④二灰與集料的質(zhì)量比確定；⑤配合比組成的確定；⑥二灰穩(wěn)定碎石強度檢驗。因此按控制空隙率法進(jìn)行二灰穩(wěn)定碎石半剛性基層材料配合比最佳組成設(shè)計程序見圖1。
3.1原材料
組成二灰穩(wěn)定碎石半剛性基層材料的原材料主要有：石灰、粉煤灰、碎石、水和水泥。采用原材料各項技術(shù)指標(biāo)必須符合現(xiàn)行規(guī)范要求。
3.2集料的級配
好的級配對于保證密實式結(jié)構(gòu)的二灰穩(wěn)定碎石的優(yōu)越性能至關(guān)重要。因此，在單一的集料不能滿足現(xiàn)行規(guī)范要求的情況下，必須進(jìn)行各種規(guī)格集料的級配組成調(diào)整。
3.3二灰的最大干密度
根據(jù)重型擊實及無側(cè)限抗壓強度試驗，確定不同比例時的二灰無側(cè)限抗壓強度的最佳值，以及該最佳值對應(yīng)的最大干密度。以該干密度作為二灰的最大干密度，并繪制二灰比例與無側(cè)限抗壓強度、最大干密度關(guān)系圖。
3.4強度檢測
同用其他方法進(jìn)行的配合比設(shè)計一樣，應(yīng)對配合比的可靠程度進(jìn)行檢驗。對于二灰穩(wěn)定碎石而言，主要采用無側(cè)限抗壓強度指標(biāo)對其進(jìn)行檢驗。檢驗結(jié)果應(yīng)符合現(xiàn)行規(guī)范要求。
4應(yīng)用實例
某新建二級公路瀝青路面，擬采用二灰穩(wěn)定碎石作為半剛性基層，其原材料部分相關(guān)技術(shù)指標(biāo)檢驗見表1。
4.1 集料級配組合調(diào)整
根據(jù)表1可知，單一集料的級配不符合要求，必須對其進(jìn)行組合調(diào)配，調(diào)配結(jié)果見圖2，其中碎石(2-4)：碎石(1-2)：石屑-40：25：35。由圖2可知，組合后的集料小于4. 75 mm的細(xì)集料占34. 0%，小于0.075 mm的接近0，符合規(guī)范要求。
4.2二灰的最大干密度
根據(jù)規(guī)范要求的二灰比例范圍，進(jìn)行了石灰與粉煤灰的比例為1：2，1：2.5，1:3，1：3.5，1：4等5組不同比例的二灰擊實試驗和最佳含水量、最大干密度條件下的無側(cè)限抗壓試驗，試驗結(jié)果見圖3。
由圖3可見，當(dāng)二灰比例為1：2.5時，強度最大，因此二灰的最大干密度應(yīng)為1. 58 t／m3。
4.3配合比計算
根據(jù)上述試驗結(jié)果，可進(jìn)行集料平均堆積密度、平均表觀相對密度、空隙率、石灰實際劑量、二灰與集料比等指標(biāo)計算，計算結(jié)果見表2。
根據(jù)試驗結(jié)果，可得該二灰穩(wěn)定碎石配合質(zhì)量比為：石灰：粉煤灰：集料-5：(1-0. 28)×
(0. 17×100+1.5×83/100):(10. 015)×100=5：13.1：81. 8≈5：13：82。
4.4強度檢測
為檢驗配合比的可靠性，進(jìn)行了該配合比最佳含水量、最大干密度條件下的7d無側(cè)限抗壓強度試驗，試驗結(jié)果見表3。
根據(jù)試驗結(jié)果，該二灰穩(wěn)定碎石配合比可行。
5 結(jié)語
通過工程實踐證明，按控制空隙率法進(jìn)行配合比設(shè)計的二灰穩(wěn)定碎石半剛性基層，不僅材料在養(yǎng)生期質(zhì)量比較穩(wěn)定，強度高、變異系數(shù)小，而且大大降低了二灰穩(wěn)定碎石半剛性基層材料的干縮、溫縮裂縫，從整體上發(fā)揮了二灰穩(wěn)定碎石半剛性材料的優(yōu)越性能，提高了路面的使用壽命。
