级配对二灰碎石抗压强度的影响

2020-03-16朱宁

四川建材 2020年2期

朱宁

(山西交通控股集团有限公司忻州北高速公路分公司，山西忻州 034000)

0 前言

随着我国社会经济的不断发展，尤其是在最近几年，我国高速公路建设工程数量呈不断上升趋势，有效促进了社会经济的不断快速发展[1]。在高速公路路面设计与路面施工中，随着地域、气候的不同，高速公路的结构形式也是不断变化的，不过因为二灰碎石具有多种优点，包括材料刚性强度高、施工工艺比较成熟、原材料多等，所以二灰碎石得到非常广泛的运用[2]。针对二灰碎石材料的强度，深受多种因素的影响，包括施工养护因素、水泥剂量因素、级配因素、颗粒含量因素等[3-5]。针对二灰碎石材料的强度，当前我国现行的高速公路路面施工规范对其的影响因素进行了着重强调，但是并未深入级配对二灰碎石性能的影响。所以，本文深入研究了级配对二灰碎石抗压强度的影响，具有重要意义。

1 原材料

选用PO32.5普通硅酸盐水泥，其中，该种类型水泥的主要性能如表1所示。

表1 PO32.5普通硅酸盐水泥的主要性能

根据规范要求，选用自来水与普通粉煤灰。其中，技术指标如表2所示。

在本次实验中，集料的性能与级配是十分重要的两个影响因素。第一，需要合理测定集料的级配、技术性质；第二，由设计需要，根据相关技术指标，制定三种不同的级配。

2 研究方法

本文深入研究了级配的变化对二灰碎石性能大小造成的影响，具体研究思路为：在水泥剂量固定不变的前提下，在规范允许的条件下，通过运用三种不同级配，分别对二灰碎石进行拌和，包括级配下限、级配中限、级配上限，对二灰碎石的性能大小进行有效测定，以科学推断级配对二灰碎石性能大小的影响因素。

表2 三种不同级配

3 实验结果与分析

3.1 级配对二灰碎石性能大小的影响

水泥剂量固定值一般为5%，本文主要进行标准击实实验与无侧限抗压强度实验，根据顺序，分别对7 d无侧限抗压强度、最大干密度、最佳含水量进行测定，对级配对二灰碎石性能大小的影响进行深入分析，其中，具体实验结果如表3所示。

表3 三种不同级配

通过分析表3后，不难发现，在水泥剂量为定值时，最佳含水量最高的为级配下限，最佳含水量最低为级配上限，通过仔细研究后可知，由级配上限至级配下限，细集料含量是逐渐增加的，相应地，最佳含水量呈不断上升趋势。不过以上变化规律并不是固定不变的，由级配上限变化到级配中限，最佳含水量由5.2%提高到5.4%；由级配中限至级配下限，佳含水量由5.4%提高到5.6%，与由级配上限至级配下限的变化率比较，最佳含水量的变化率更小。究其原因，就是在级配变化过程中，随着细集料含量的不断增加，最佳含水量会不断随着增加。在级配中限条件下，最大干密度是最高的，究其原因，即为在级配中限条件下，粗细集料适当，在细集料内部，粗集料处于悬浮状态，则和级配下限、级配上限条件下的最大干密度相比，级配中限条件下的最大干密度略高一些。针对二灰碎石的抗压强度，级配变化对其能够产生比较大的作用与影响，7 d无侧限抗压强度在级配中限条件下是最大的，二灰级配碎石的强度由低到高依次是级配上限、级配下限、级配中限，同时与级配中限至级配下限相比，级配中限至级配上限的二灰级配碎石强度的变化更大。

3.2 级配中限条件下含水量对二灰碎石抗压强度的影响

通过以上实验，不难发现，二灰碎石的抗压强度、最大干密度在级配中限条件下均为最佳值，将级配中限作为基础，水泥剂量选取为5%，对无侧限试件进行制作，对其不同含水量对二灰碎石抗压强度的影响作用进行深入研究。

通过深入分析图1后可知，在级配中限条件下，水泥稳定碎石内的最佳含水量为5%。当含水量比较小时，含水量从低到高进行变化过程中，无侧限抗压强度逐渐提高，同时增长速率是一致的。究其原因，即为在稳定碎石中，水不但能够向其提供水分，而且还具有润滑的作用，随着含水量的不断提高，水分会全部包裹水泥颗粒、细集料、碎石颗粒的表明，随之摩擦阻力会不断降低，不断提高密实度，进而不断提高了水泥稳定碎石的无侧限抗压强度。假如含水量大于最佳含水量以后，无侧限抗压强度便会随着含水量的不断上升而减弱。究其原因，就是因为水量偏多，碎石和水泥含量在固定空间中不断减小，进而降低密实度，进而降低无侧限抗压强度。

图1 不同含水量对二灰碎石抗压强度的影响作用

3.3 级配中限情况下水泥剂量对二灰碎石抗压强度的影响

以级配中限为基准，含水量定为5%，对无侧限实验试件进行制作，对不同水泥剂量对二灰碎石抗压强度大小的影响进行深入研究。水泥剂量分别选为3.5%、4.0%、4.5%、5.0%、5.5%、6.0%、6.5%。其中，水泥剂量对二灰碎石抗压强度的影响变化规律，如图2所示。

通过分析图2，不难发现，在级配中限条件下，二灰碎石抗压强度随着水泥使用量的不同而变化。当水泥使用量处于3.5%～5.0%时，二灰碎石抗压强度逐渐提升。本文认为，随着水泥使用量的不断上升，水泥稳定碎石中的水泥有效成分也在不断上升。在水泥水化与硬化作用下，可以有效增加级配碎石的凝结作用，所以无侧限抗压强度呈不断上升趋势。