骨架密实型水泥稳定级配碎石细集料级配控制

2011-07-13曹泓

黑龙江交通科技 2011年12期

关键词：石屑料场通过率

曹泓

(1.北黑高速公路建设指挥部;2.黑龙江省交通科学研究所)

骨架密实型水泥稳定级配碎石细集料级配控制

曹泓1，2

(1.北黑高速公路建设指挥部;2.黑龙江省交通科学研究所)

在北黑高速公路基层水泥稳定级配碎石生产过程中，发现石屑作为细集料对混合料的级配控制起到关键性作用，为保证水泥稳定级配碎石的质量，提出了适用、可靠石屑单档集料级配控制范围。

骨架密实型;水泥稳定级配;级配控制

路面基层做为路面结构的重要组成部分，能够为面层提供稳定的支撑作用，使整个路面结构受力均匀，使各个结构层发挥各自的作用。基层无侧限抗压强度只有2.0～4.0 MPa，强度的贡献来自于两部分，一是集料之间的嵌挤作用，二是水泥起到的胶结作用。以往有一些工程人员简单的认为只要基层满足强度要求就可以了，没有充分考虑基层的干缩、温缩等性能，因此忽视了级配对基层强度和收缩性能的影响，简单地通过调整水泥用量来控制混合料的强度。在实际的操作中，一些施工单位为保证基层的完整性，做到7 d能够钻取出完整的芯样，甚至将水泥用量增大到7% ～9%，胶凝材料的增加使混合料的干缩、温缩系数都要大幅度增大，导致基层开裂增多。杜绝以上问题发生的最有效方法是严格控制基层混合料的级配，细集料对整个混合料的级配控制起到了关键性的作用，用于道路基层的石屑如果级配不良，会导致基层混合料不容易满足规范规定级配要求，掺配比例不合理等问题。

1 石屑级配不良问题分析

由于我国目前的《公路路面基层施工技术规范》(JTJ 034－2000)以及《公路沥青路面设计规范》(JTG D50－2006)都只规定基层(包括底基层)可选用的级配范围，但是都没对单档材料的级配做出明确的规定。在实际生产中，由于没有对单档材料的级配做出明确的规定，便出现了基层级配不良，级配调整困难，级配比例不合理等一系列问题。

北黑高速公路全线的路面上基层使用水泥稳定级配碎石，设计强度为大于3.5MPa。级配控制使用我国《公路沥青路面设计规范》(JTG D50－2006)规定的级配范围，见表1。

表1 骨架密实型水泥稳定级配碎石级配

在备料开始阶段，发现有些施工单位进场的石屑偏粗，为保证有足够的细集料填充形成密实结构，保证基层的强度和承载能力，经过反复调整，石屑的用量从25%左右增加到40%左右，才能使合成级配满足表1规定的级配要求。

2 配合比设计与结果分析

由于机械设备使用状态，原材的干湿程度等因素的影响，使得同一料场在不同时期生产的石屑级配会有较大改变。在配合比设计阶段对某料场生产的集料，进行三次取样，得到的筛分结果如表2。

表2 石屑取样筛分结果

从以上筛分结果中可以看出，样本1与样本3级配比较合理，而样本2石屑偏粗。

使用取样三次取样的石屑分别调整集料比例，以满足表1规定级配范围，见表3。

表3 配合比设计级配范围

采用振动成型工艺进行振动击实试验与无侧限抗压强度试验，水泥剂量均使用设计值4.5%，水泥为黑河恒基水泥公司生产P·C32.5水泥，试验结果如表4。

表4 击实与无侧限抗压强度试验结果

使用样本2石屑，为保证填充，石屑用量达到40%，合成级配4.75 mm通过率已经超出级配上限，干密度和强度都要小于级配1与级配3。说明材料级配不够良好，材料压实困难。

水泥稳定级配碎石生产中，石屑偏粗会带来以下后果。

(1)为满足级配要求，保证有足够数量的细集料来填充骨架结构的空隙，就必须增大石屑的掺量，细集料的增加直接导致整个基层混合料的骨架结构减弱，承载能力与抗疲劳能力降低。

(2)在材料的组成上由于控制混合料级配当中2.36～4.75 mm之间矿料数量差主要体现在细集料(石屑)上，增大石屑的用量又导致2.36～4.75 mm之间矿料的数量增大，导致材料压实困难，干密度降低，室内试验的无侧限抗压强度降低。

(3)由于某一档材料的用量增大，使各档集料之间的比例变得不协调，与料场集料生产的自然比例之间差距增大，材料的购进出现问题。生产过程中，可能出现单一冷料仓上料无法保证生产拌和速度的现象，从而级配发生较大改变。

(4)过粗的石屑由于塑性指数低，导致混合料的黏聚性差，生产中在振动压路机压实作用下容易出现混合料松散，压实困难的问题。

3 细集料级配控制措施

北黑项目基层水泥稳定级配碎石生产使用四档集料混合进行生产，即19～31.5 mm，9.5 ～19 mm，4.75 ～9.5 mm，0～4.75 mm(石屑)。假设集料生产其他三档集料都比较理想，不存在混料的现象，那么4.75 mm以下的四个筛孔的通过率都由石屑来控制。生产中石屑的用量为20%～30%，采用用量中值与级配要求通过率的乘积并结合集料生产的实际情况来确定各筛孔的通过率要求，石屑级配控制的推荐值见表5。