无机结合料稳定材料的无测限抗压强度试验分析

李慧

（长治市致诚工程检测有限公司，山西长治 046000）

0 引言

无机黏结稳定材料是一种半刚性材料，广泛应用于高端基层和基层道路铺装，称为半刚性基层和基层。为了提高无机黏合剂稳定材料的强度而不受侧向压力限制，有必要对其进行测试，以确保稳定的无机黏合剂稳定的材料的材料抗压强度得到提高，从而为提高道路建设和使用质量奠定基础[1]。

1 试验设备与方式

1.1 试验设备

液压机需满足《液压式压力试验机》（GB/T 3722）和《试验机 通用技术要求》（CB/T 2611）的现有要求，需要实际试验精度控制在±1%，同时液压机需要装配有用于下载及下载速度控制的显示器与控制器。上、下板平整，具有足够的刚度，能均匀连续地装卸，并能保持恒定的载荷。灵活的启动和停止可满足样品吨位要求，压力加载速度可有效控制在1mm/min。电子秤：量程15kg，灵敏度0.1g；测量范围4000g，灵敏度0.01g。测量仪器、搅拌器、铝炉、烤箱等的尺寸。电气断路器、反力框架：反力超过400kN。液压升降机：200～1000kN。钢尺：测量范围200mm 或300mm，最小尺寸1mm。游标尺：测量距离200mm 或300mm。电子秤：范围15kg，灵敏度0.1g；测量范围4000g，灵敏度0.01g 压力试验机：可互换千斤顶和反作用框架，范围不小于2000kN，行程和速度可调[2]。

1.2 试验制备

典型的干空气样品必须用木锤或研磨机研磨而不会损坏原始颗粒尺寸。土壤调查和分类。如果样品为粗颗粒土壤，则需要将高于40mm 的颗粒去除。如果样品中等，则需要将尺寸小于25mm 或20mm 的颗粒物去除；如果样品为细粒土壤，则需要将大于10mm 的颗粒去除[3]。

1.3 试验流程

（1）样品的直径高度比一般为1:1，样品可根据需要形成1:1.5 或1:2。试验根据压实度水平，按照体积标准，采用静力压实法制备。

（2）典型的风干试验材料（如有必要，可在50°C 的干燥室中干燥）必须用木锤或破碎机研磨而不损坏颗粒的原始直径。土壤应筛分并按最大颗粒大小的大筛子分类。

（3）应在计划试验前一天进行有代表性的试验，以确定其在干水中的含量。对于细粒土壤，样品必须至少为100g；对于平均颗粒，样品必须至少为1000g；对于粗粒土壤，样品必须至少为2000g。

（4）确定无机黏合剂稳定材料的最佳含水量和最大干密度。

（5）根据压实结果，称重一定质量的干土，其质量根据样品的大小而变化。50mm×50mm 样品，一个样品需要约180～210g 干土；φ100mm×100mm 样品，一个样品需要1700～1900g 干土壤；对于尺寸为150mm×150mm 的样品，一个样品大约需要5700～6000g 干土。对于细粒土壤，可同时称重6 个样品；对于中等大小的土壤，建议同时称重一个土壤样本；对于粗粒土壤，一次只能称重一个土壤样本[4]。计算公式如式（1）至式（3）所示。

式中：V——试模体积；ω——稳定土混合料含水量，%；ρd——稳定土试件干密度；湿土质量——试验前的湿土质量；干土质量——试验后的干土质量。

在浸渍试验材料中加入规定数量的水泥或石灰（水泥或石灰的数量以干土或干填料质量的百分比计算）并均匀混合。混合时，应向土壤中添加3%的水（对于细粒土壤），以确保混合中的水分含量最佳。与水泥均匀混合的混合物必须按照以下方法在几天内从样品中制备出来，超过1h 的混合物必须扔掉。虽然其他黏合剂稳定土的混合物不受此限制，但样品也应尽快生产。试验模具的低压柱放置在试验模具的底部，但暴露在2cm 左右（使用漏斗），将称量的规定数量M2 的稳定材料混合料分2～3 次灌入试模中，每次灌入后，用捣锤轻轻均匀地插入。如果制造了尺寸为50mm×50mm的小样品，可以将混合物倒入试验模块一次，然后将顶部压力柱放入试验模块。上下压力柱也必须暴露在2cm 左右（即在试验模外暴露的压力柱的上下部分必须相等）。整个试验模（与下压力柱相同）放在反应框架内的千斤顶上（千斤顶下必须有一个扁平的球形支架），并保持压力，直到上下压力柱压在试验模上。保持压力2min。释放压力后，取出测试模具，取出顶部压力柱并将其放置在压力机上以测试元件可以浮上来。其元件重量为M2，体积小，在测量过程中可以确保精确度达到1g；而中间试样精度可以达到2g；实际测试精度可达到5g，然后使用光标尺以0 刻度为精度测量样品的高度，确保误差在1mm 以内。除此之外，使用锤子制作样品的过程与上述大致相同，只需使用锤子（锤子可用于密封样品，但柱子顶部应涂有皮革或橡胶，以保护锤子表面和柱子顶部不受损坏）即可将柱子顶部和底部插入试验模具[5]。

2 结果分析

2.1 土塑性与塑性指数

特定的物体在外部压力的作用下，可以对其形状发生变化，同时也可以在不破坏其完整性的状态下，完成形状变化。当外部压力解除后，形状已经发生变化的物体会保持现状，并不会恢复成压力变化前的情况，同时部分物体在压力与温度的作用下，也会出现塑性情况；粘性土壤在一定湿度下是可塑的。黏土是可塑的，而沙子不是，所以黏土也叫塑性土，沙子叫非塑性土[6]。

在地质工程中，常用两个含水量极限来表示黏土的可塑性。①塑性下限或塑性下限：半固态和塑性状态的极限湿度，不影响土颗粒相对位移和土的完整性的最小含水量。②塑性上限或液限：塑性和流动状态的边界水含量，即强结合水含量加上弱结合水含量。两个边界水位之差即为塑性指数PI，计算公式如式（4）所示。

式中：LL——塑性和流动状态的边界水含量；PL——半固态和塑性状态的极限湿度，两者之差即为塑性指数。

需要注意的是，式（4）是一种常见的表示方法，实际应用中也可能有不同的公式或方法来计算塑性指数。此外，在计算塑性指数时，还需确保所使用的液限和塑性下限数据是准确和可靠的，以保证计算结果的准确性。

IP 是黏土中的含水量范围，随塑性变化，通过百分比表示。塑性指数越高，土壤的塑性越强，土壤中的黏土含量越高。塑性指数越高，促使试验土壤在塑性情况下的含水量也会逐渐增加。一般情况下，塑性指标与土壤结合的含水量密切相关，土壤结合的含水量会随着塑性指标的大小而出现变化。同时，土壤中存在的颗粒、矿物质、离子、分子与水浓度与土壤塑性指标也息息相关，由于塑性指数综合了在一定程度上影响黏土财产的几个重要因素，因此通常按塑性指数对黏土进行分类[7]。

2.2 土料分析

每个取土坑都有一层厚度不一的可处理层，厚度为1～2m。从每个坑的顶部取出土壤样本。农业土壤含有大量的有机成分，如植物和动物的排泄物，大大增加土壤的可塑性。土壤的下部是无机物，几乎没有或没有有机物。使用焙烧法和失重燃烧法对有机质含量进行定性和定量测试，进一步揭示土壤材料下的无机土壤特性。从每个地块下方的土壤中进行土壤取样。根据《土工试验规程》（SL 237—2019），有机或无机土壤是根据动植物残留物和土壤中未完全降解的无定形物质来确定的。体有黑色、蓝色或黑色气味，手感有弹性、海绵状。如有疑问，样品可在105～110°C 的烘箱中烘烤1d。焙烧后，当样品液限降至未焙烧样品液限的3/4 时，样品为有机物。土样试验规范中酒精燃烧法参考：根据湿土样燃烧前后水分散引起的土样质量变化来测定含水量。取土样50g，在105～110℃恒温箱中烘干，用酒精灼烧3 次。单元单独燃烧，得到质量损失率，判断有机物的整体状态。

2.3 塑性对土力学特性的影响

从力学性能指标变化来看，塑性指标影响土体AV压缩比、压缩模量ES、抓地力、内摩擦角。粉尘的塑性指数小于10，当沙子的塑性指数在10 左右时，则会出现力学特征增加、外部压力缩减导致变形效果减少、模型变形量增加、模型附着力减少、擦角增加。对于塑性指数高的黏土，其性能指标与塑性指数＜10 的粉体有显著差异。基材换算承载力的力学指标偏差小。在含水量相同的情况下，塑性指数与内聚力和内摩擦角有一定的线性关系，可参考相应的液体指数[8]。

2.4 灰土质量

灰土通常用于铺设，而在石灰土中，土壤材料的选择和石灰的质量直接影响干密度和强度。不同的土壤材料具有相同的密封功能，但其最大干密度和最佳含水量不同。一般来说，IP 值高的土，含水量极限长，可以压实，压实好，施工过程容易掌握。IP 值较低的土壤对压实水分的限制较短，压实度也较低。试验表明，IP＜10 不利于土壤压实加固，不宜选用；灰土的制备质量由灰土中的活性氧化物决定，活性氧化物的含量越高，其质量也会随之增高。而灰土中的活性氧化物量则取决于CaO 与MGO 的含量。随着活性氧化物的含量不断提高，促使灰土的附着力也会不断提升，进而提高工程质量与材料强度。ROS 暴露在外界的时间越长，越容易从空气中吸收二氧化碳并转化为CaCO3，从而失去活性。因此，必须选用新鲜的石灰出窑。石灰含量不得低于3 级，即石灰中活性氧化物含量不得低于60%[9]。

3 无机结合料稳定材料的养护建议

一旦样品从样品中取出并称重，必须立即将其放置在密封的防潮箱和恒温器中，以进行隔热和保湿。然而，中型和大型样品必须首先用塑料薄膜覆盖。如果条件允许，可以使用蜡封来防止湿气。固化时间取决于需要，作为现场检查，通常只需7d。在整个储存期间，温度应保持在20℃，南方的温度应维持在25℃和2℃。在主循环的最后一天，必须将样品浸入样品上方约2.5m 的水中。浸入水中之前，应重新称量样品的质量（单位：m3）。在固化过程中，样品的质量损失必须满足以下要求：样品不得超过1g；平均样品不得超过4g；大样本不得超过10g。必须排出质量损失超过规定值的样品。在维护期的最后一天，将样品从高温室中取出并干燥至室温（约2h），然后打开塑料袋取出样品，观察样品误差，测量并称重质量，并将其浸入恒温为（20+2）℃的水箱中。样品顶部上方的水面高出2.5cm。在水中浸泡24h 后，取出样品，用软纸巾擦拭可见的游离水，称重质量和数量后立即进行适当的测试。①如果在固化过程中有明显的边缘和角度缺陷，将丢弃样品。②对于储存7d 的样品，维护期间的质量损失必须满足以下要求：小样品不得超过1g；平均样品不得超过4g；大样本不得超过10g。应排除质量损失超过规定值的试验。③对于进行实验的样品，在维护过程中的质量损失必须满足以下要求：小样品不得超过1g；试验不得超过10g；大样本不得超过20g；应放弃质量损失超过规定值的试验[10]。

4 结语

总而言之，无机结合料稳定材料的施工质量直接影响道路的运营性能和使用寿命。因此，在施工过程中，必须在选材、机械施工组织等方面严格控制施工质量，确保按要求和程序施工，使基层无机结合料稳定材料具有较高的强度和刚度，并具有良好的永久变形稳定性。