多碎石条件下骨架密实型二灰碎石路用性能研究

陈正攸，韩福前

（天津市公路工程设计研究院，天津 300170）

近年来，道路工作者发现二灰稳定碎石在使用过程中存在着一些有待解决的问题：①早期强度低，影响交通及早开放；②易产生冲刷唧浆现象，从而造成路面的破坏，影响路面的使用年限；③二灰碎石混合料在强度形成及道路的使用过程中，因温度、湿度变化产生收缩并在面层形成反射裂缝或对应裂缝。

基于二灰碎石半刚性基层的以上不足，文章针对天津地区修筑二灰碎石半刚性基层沥青路面的实际情况，研究多碎石条件下二灰碎石混合料的合理配比，使二灰碎石半刚性基层具有良好的力学性能。

1 二灰碎石基层材料合理组成研究

1.1 原材料的选择与分析

文章对所用石灰、粉煤灰及集料进行技术指标检验，结果见表 1、表 2、表 3、图 1。

表1 石灰技术指标检验

表2 粉煤灰技术指标检验

表3 骨架密实型混合料合成级配

图1 二灰碎石骨架密实型集料级配

1.2 二灰碎石基层材料石灰粉煤灰比例的确定

试验选用石灰∶粉煤灰∶碎石=6∶14∶80，8∶12∶80，8∶17∶75，5∶10∶85几种配合比分别进行对比试验。

2 二灰稳定碎石抗压强度试验

2.1 抗压强度试验结果

文章以击实试验确定的最佳含水量和最大干密度，制备圆柱体试件,测定二灰稳定碎石混合料的无侧限抗压强度。表4为各种配合比的骨架密实型二灰稳定碎石混合料的抗压强度均值。

表4 骨架密实型二灰稳定碎石混合料的抗压强度均值

2.1.1 龄期对抗压强度的影响

见图2。

图2 二灰稳定碎石混合料抗压强度与龄期之间关系

2.1.2 配合比对各龄期强度的影响

见图3。

图3 不同龄期、不同配合比抗压强度对比图

2.2 强度试验结果分析

试验室实测结果验证，骨架密实型二灰碎石混合料因细集料少，粗集料形成紧密骨架结构；结合料含量根据空隙率大小计算确定，排除了随意性，确保胶结料既达到最大密实，又不对集料产生撑持作用而破坏骨架结构，从而使骨架密实结构二灰碎石混合料具有强度高的优点。

龄期对二灰稳定碎石抗压强度的影响很大。二灰稳定碎石抗压强度均随龄期增长，早期强度增幅较小，然后逐渐增大，之后又开始变缓，呈现慢、快、慢的变化规律。

配合比对不同龄期二灰稳定碎石强度的影响：石灰与粉煤灰的含量对混合料的早期强度有着一定影响，对后期强度影响不大。

3 二灰稳定碎石混合料抗压回弹模量试验

依据《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTG E51—2009），采用顶面法测试了各类半刚性材料的抗压回弹模量。

3.1 抗压回弹模量试验结果

不同龄期抗压回弹模量变化规律结果见表5和图4。

图4 不同配合比的抗压回弹模量之间的对比

表5 不同配合比二灰碎石的回弹模量比

不同配合比的的二灰碎石混合料的抗压回弹模量参数变化规律经回归处理结果见表6，可以看出，其刚度增长规律与强度增长规律基本一致。

表6 抗压回弹模量参数变化规律

3.2 回弹模量试验结果分析

随着龄期的延长，4种配合比试件的抗压回弹模量都在增加，不过在各龄期的抗压回弹模量增长规律并不完全相同。从二灰稳定碎石7 d模量来看，配合比为8∶17∶75二灰稳定碎石模量的最高，达1 466 MPa，而配合比为5∶10∶85的抗压回弹模量最低，仅为728 MPa，二者模量之比为2.014。从几种配合比7 d模量的分布规律来看，石灰的含量对二灰碎石的早期模量影响较大，石灰的含量越高，二灰稳定碎石早期的抗压则较大，同时粉煤灰的含量对早期模量也有一定的影响。从35 d的抗压回弹模量来看，配合比为8∶17∶75二灰稳定碎石抗压回弹模量最高，为3 510 MPa，其次配合比为6∶14∶80的二灰稳定碎石的抗压回弹模量为3432 MPa，而配合比为5∶10∶85的抗压回弹模量为2 532 MPa。这说明随着龄期的增长，粉煤灰的含量增加，对二灰稳定碎石后期强度增长有着重要影响。

4 二灰稳定碎石混合料劈裂试验

4.1 劈裂试验结果

为了进一步研究几种配比二灰碎石强度变化规律，分别按照两种配比成型试件，经标准养生后，测试其不同龄期的劈裂强度。将二灰稳定碎石劈裂具体试验结果进行汇总，见表7和图4。

表7 不同配合比的二灰稳定碎石劈裂试验

表8给出了回归分析结果。

表8 二灰稳定碎石劈裂强度参数变化规律

4.2 劈裂试验结果分析

由图4可以看出，4种配合比的二灰碎石混合料的劈裂强度均随着龄期的增长而增大，配合比8∶12∶80与8∶17∶75的劈裂强度相差不大，均要优于配合比6∶14∶80与5∶10∶85的劈裂强度。四者对比说明，配合比8∶12∶80与8∶17∶75具有更高的劈裂强度。

5 主要结论

（1）试验结果验证，多碎石二灰碎石混合料细集料少，粗集料形成紧密骨架结构；结合料含量根据空隙率大小计算确定，排除了随意性，确保胶结料既达到最大密实，又不对集料产生撑持作用而破坏骨架结构，从而使骨架密实结构二灰碎石混合料具有强度高的优点。

（2）龄期对二灰稳定碎石抗压强度的影响很大，二灰稳定碎石抗压强度均随龄期增长，早期强度增幅较小，然后逐渐增大，之后又开始变缓，呈现慢、快、慢的变化规律。二灰稳定碎石中石灰与粉煤灰的含量对混合料的早期强度有着一定影响，对后期强度影响不大。

（3）随着龄期的延长，4种配合比试件的抗压回弹模量都在增加，不过在各龄期的抗压回弹模量增长规律并不完全相同。从几种配合比7 d模量的分布规律来看，石灰的含量对二灰碎石的早期模量影响较大，同时粉煤灰的含量对早期模量也有一定的影响。从35 d的抗压回弹模量数据来看，粉煤灰的含量增加，对二灰稳定碎石后期强度增长有着重要影响。

（4）4种配合比的二灰碎石混合料的劈裂强度均随着龄期的增长而增大，配合比8∶12∶80与8∶17∶75的劈裂强度相差不大，均要优于配合比6∶14∶80与5∶10∶85的劈裂强度。四者对比说明配合比8∶12∶80与8∶17∶75具有更高的劈裂强度。

[1]《公路工程无机结合料稳定材料试验规程（JTGE51-2009）》

[2]武彦林，李炜光，申爱琴.基于体积法的二灰砂砾组成设计方法研究.公路.2009，（4）.

[3]申爱琴，李炜光等.二灰砂砾基层综合路用性能及配比设计[R]长安大学，2004.

[4]刘红瑛，戴经梁.骨架密实二灰稳定碎石混合料配合比设计方法.长安大学学报（自然科学版），2003.

[5]沙庆林.高等级公路半刚性基层沥青路面[M].北京：人民交通出版社，1998.