按控制空隙率法優化二灰穩定碎石配合比組成設計方法研究（交通）
按控制空隙率法優化二灰穩定碎石配合比組成設計方法研究（交通）
石愛民
（滄州市交通運輸局 滄州 061001）
摘要 在傳統二灰穩定碎石配合比設計的基礎上，從密實、高強、整體性好的角度出發，提出按控制空隙率法進行二灰穩定碎石配合比組成設計的方法；介紹了二灰穩定碎石的組成設計程序，并實例得出按該方法進行配合比組成設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。
關鍵詞 控制空隙率法配合比設計
二灰穩定碎石以強度高，穩定性好，剛度大等優點，在公路路面結構層中得到越來越廣泛的應用，但如果材料配合比組成不當，反而會導致二灰穩定碎石半剛性基層各種早期破壞。因此，要充分發揮二灰穩定碎石半剛性基層材料的優越性能，進行二灰穩定碎石配合比組成設計是關鍵。經過試驗研究，提出了按控制空隙率法進行二灰穩定碎石半剛性基層材料的配合比設計，取得了令人滿意的結果。
1 組成設計基本原理
嚴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，形成骨架密實結構。若集料含量過少，則不能形成骨架，穩定性差；若集料含量過多，空隙率大，穩定材料不能填滿空隙，強度低，整體性差。
2組成設計公式
根據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
可以推導出二灰混合料中二灰與集料的初步比例A:B。
根據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進行調整，調整結果如下。
3 組成設計程序
二灰穩定碎石半剛性基層材料的最佳組成設計基本內容主要有：①原材料相關技術指標檢驗；②集料級配組合；③二灰的質量比確定；④二灰與集料的質量比確定；⑤配合比組成的確定；⑥二灰穩定碎石強度檢驗。因此按控制空隙率法進行二灰穩定碎石半剛性基層材料配合比最佳組成設計程序見圖1。
3.1原材料
組成二灰穩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指標必須符合現行規范要求。
3.2集料的級配
好的級配對于保證密實式結構的二灰穩定碎石的優越性能至關重要。因此，在單一的集料不能滿足現行規范要求的情況下，必須進行各種規格集料的級配組成調整。
3.3二灰的最大干密度
根據重型擊實及無側限抗壓強度試驗，確定不同比例時的二灰無側限抗壓強度的最佳值，以及該最佳值對應的最大干密度。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限抗壓強度、最大干密度關系圖。
3.4強度檢測
同用其他方法進行的配合比設計一樣，應對配合比的可靠程度進行檢驗。對于二灰穩定碎石而言，主要采用無側限抗壓強度指標對其進行檢驗。檢驗結果應符合現行規范要求。
4應用實例
某新建二級公路瀝青路面，擬采用二灰穩定碎石作為半剛性基層，其原材料部分相關技術指標檢驗見表1。
4.1 集料級配組合調整
根據表1可知，單一集料的級配不符合要求，必須對其進行組合調配，調配結果見圖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的細集料占34. 0%，小于0.075 mm的接近0，符合規范要求。
4.2二灰的最大干密度
根據規范要求的二灰比例范圍，進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限抗壓試驗，試驗結果見圖3。
由圖3可見，當二灰比例為1：2.5時，強度最大，因此二灰的最大干密度應為1. 58 t／m3。
4.3配合比計算
根據上述試驗結果，可進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計算，計算結果見表2。
根據試驗結果，可得該二灰穩定碎石配合質量比為：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，進行了該配合比最佳含水量、最大干密度條件下的7d無側限抗壓強度試驗，試驗結果見表3。
根據試驗結果，該二灰穩定碎石配合比可行。
5 結語
通過工程實踐證明，按控制空隙率法進行配合比設計的二灰穩定碎石半剛性基層，不僅材料在養生期質量比較穩定，強度高、變異系數小，而且大大降低了二灰穩定碎石半剛性基層材料的干縮、溫縮裂縫，從整體上發揮了二灰穩定碎石半剛性材料的優越性能，提高了路面的使用壽命。
