淺議二灰碎石級配組成與無側限抗壓試驗（交通）

                               王宏剛

                 （唐山市曹妃甸區交通運輸局  唐山  063300）

摘要用貝雷法集料級配設計理論檢驗了2種不同的二灰碎石集料級配建議值，從而得出一種

較為合理的級配，在這種級配條件下，闡述了二灰碎石無側限抗壓試件的制作、養生及試壓應注意的幾個問題。

關鍵詞  貝雷法  懸浮密級配  嵌擠式密級配  無側限抗壓試件  養生

    二灰碎石以其自身的獨特優點，在北方地區得到廣泛應用，且現已發展為廠拌機鋪應用方式，無論從生產工藝、施工工藝還是從理論研究上均有了長足的發展，但二灰碎石試驗方面的研究相對滯后。由于二灰碎石的級配要求嚴格，且對試驗中應注意的問題，論述的不多，為指導施工單位試驗人員具體操作，筆者根據多年的實際工作，對二灰碎石試驗方面提出方案，以供參考。

1  二灰碎石的配比組成

    二灰碎石是由石灰、粉煤灰、碎石等按一定的比例配比組成的。交通運輸部頒布的《公路路面基層施工技術規范》(JTG/TF20 - 2015)（以下簡稱《規范》）中明確提出了二灰碎石中級配碎石的組成范圍區間，見表1。

    通過一段實際應用后，感覺到該配比存在著以下問題。

    (1)在m（石灰十粉煤灰）：m（集料）=20：80的配合比二灰碎石混合料中，細小集料過多，4. 75 mm以下的通過率為32%，再加上20%的石灰、粉煤灰，共計52%（占二灰碎石總量），它是屬懸密級配，還是嵌擠密級配，有待探討。

    (2)由于細集料過多，容易產生溫縮裂縫、干縮裂縫，降低了二灰碎石抗沖刷的能力，從而影響了二灰碎石的整體力學性能。

    (3)由于所需的養生時間相對較長，而過早開放交通又易產生細微的裂隙，因此給不便于封閉施工路段的養生增加了難度。

    近年來，在大量的實踐經驗的基礎上，林繡賢、呂錫坤提出二灰碎石級配組成方案，即對二灰碎石中細集料進行一定的限制，4. 75 mm通過量在20%的石灰、粉煤灰只占總量（二灰碎石混合料）36%，見表2。

    對比表1、表2二灰碎石集料的組成級配，其差異是很大的，那么，上述2種二灰碎石集料級配哪一種屬于懸浮式密級配，哪一種屬于嵌鎖式密級配，可用“貝雷法”進行分析。

    貝雷法是由美國的Robert D．Bailey提出的一種確定瀝青混合料級配的方法，貝雷法的主要設計思想是，集料相互嵌擠所形成的空隙率大小與集料的粒徑、形狀有關，為了達到最大的密實度和嵌擠效果，粗集料相互嵌擠所形成的空隙由細集料來填充，這些細集料即相互嵌擠形成次級骨架，同時又形成更小一級的空隙結構，這又需要更細的集料來填充，這樣級填充，從而形成多級嵌擠結構，所以粗細集料分界點就成為級配設計的出發點。

    貝雷法認為，粗集料中D/2與D/4之差的集料含量與D/2以上集料含量之比，即粗料率

CA=(PD/2 - PD/4 )1(100 - PD/2)=0.4～0.8為宜。CA<0.4，混合料必然離析，耐久性差；CA>0.8的混合料穩定性不好?，F將表1、表2二灰碎石集料的組成范圍中1號、2號級配組成，按貝雷法理論公式分別計算D/2，D/4號篩孔的通過量，并分別計算其CA值，列于表3。

    由表3可見，無論《規范》級配和林一呂氏級配均屬于密級配，但前者理應屬于懸浮式密級配，而后者則屬于嵌擠式密級配。懸浮式密級配由于細集料的數量較多，粗集料被細集料擠開，因此，粗集料以懸浮狀態位于細集料之間，這種結構的混合料的密實度較高，但穩定性較差。嵌擠式密級配既有一定數量的粗集料形成骨架結構，又有足夠的細集料填充到粗集料之間的空隙中去，因此，這種結構的混合料的密實度、強度和穩定性都比較好。由此可見，后者級配組成較前者更為科學合理。

2二灰碎石無側限抗壓試件中應注意的問題

2.1  原材料方面的要求

    在二灰碎石生產中，應盡量使用優質石灰，一般應選擇二等品以上為宜，而粉煤灰的燒失量宜較小，其化學成分如SiO₂，Al₂ O₃，Fe₂ O₃的總量應大于70%。二灰碎石中的集料部分對壓碎值及針片狀總量均應符合有關技術標準。

2.2試件制作方面的要求

    (1)制作前對二灰碎石混合料應按試驗規程認真地進行分樣，使其保持較好的均勻性，以減少由于材料不均勻而造成的變異系數C v過大的問題。

    (2)制作稱重應準確。依照現場壓實度的要求，試件應根據有關試驗規程嚴格地進行計算、稱量、制件。

    (3)制件時用搗棒將試樣分層搗實，一般應控制在3～5層振搗。且細集料放在底面、四周及上面，盡量使試件的表面平整光滑，杜絕表面開口孔隙過多的現象。

    (4)試件制用時，應注意試件上下承壓面盡量保持平行，使其承壓時受力均勻。

    (5)制作高度一定要控制在(15±0.2)cm范圍內，否則無法保證其壓實度，進而影響其抗壓強度（其7d的無側限抗壓強度應以物理力學強度為主，而其中的石灰與粉煤灰之間屬緩凝性化學反應所形成的力學強度需要一定的時間）。

3二灰碎石無側限抗壓試驗實例

    在我公司承建的多項工程中，均采用了上述方法，并取得了良好的路用效果，下面以一組實例來進行介紹，見表4。

    從二灰碎石無側限抗壓試驗記錄表結果（見表2）可以看出，強度平均值1. 38 MPa，遠遠大于《規范》的設計強度要求0.8 MPa，強度越高，路面性能越好，說明現場采用的級配越合理。

    該組二灰碎石無側限抗壓試驗是在下列條件下進行的。

    (1)二灰碎石配合比為m（石灰）：m（粉煤灰）：m（碎石）：m（瓜子片）：m（米砂十石屑）一6：14：40：24：16，具體現場采用的級配組成見表5。

(2)二灰碎石最大干密度=2.09 g／cm³，最佳含水量W₀=8.5%。

    (3)二灰碎石壓實度為98%（依照現場施工壓實度要求）。

    (4)進行標準養護6 d(即溫度(25±2)℃，濕度>90%）后，浸水1d進行無側限抗壓試驗。

4結論

    (1)在豐堿線大修工程和邱柳線改建等幾個工程項目中，二灰碎石的級配均采用了表2中的1號級配組成，按如此組成所鋪筑的二灰碎石基層成為嵌擠式密實型結構。這將有助于提高半剛性基層抗裂性和抗沖刷能力。

    (2)二灰碎石無側限抗壓強度試件制作時，在保證原材料的前提下，注重現場取樣的混合料的含水量，一定要大于最佳含水量1%～2%；制件時應保持試件表面光滑，盡量避免開口孔隙，試件靜壓成型后，要有一個穩壓的過程(一般保持2～3 min)，以防試件回彈影響壓實度。

    (3)二灰碎石無側限抗壓試件養護時，要掌握好溫度、濕度，特別是浸水養生時水溫宜保持在25±2℃，否則將影響其無側限抗壓強度。