长安大学公路学院 陕西西安 710064
摘要：为了减少水泥稳定碎石基层由于温缩和干缩作用所产生的开裂现象，通过逐级填充法来设计粗集料级配，采用VCADRC以及CBR来选取粗集料级配；通过n法设计细集料级配，采用细集料空隙率VCA选取细集料级配。采用不同粗细集料掺配比例并进行优选，通过最大干密度和7d龄期抗压强度试验结果证明该级配设计方法相较规范级配中值能够有效提高混合料强度。
关键词：水泥稳定碎石；基层；骨架密实；路用性能
公路半刚性基层由于其板体性好，强度高，造价相对较低等特点，在全国范围内得到了大范围应用[1]。对于水泥剂量较高（5%～6%）的水泥稳定碎石基层材料来说，在温度和湿度的耦合作用下易产生收缩裂缝，最终造成沥青路面病害的出现。尤其在季冻地区，冻融循环的作用更会加剧反射裂缝的危害[2]。若是一味的通过提高水泥剂量满足施工质量，则会增大基层出现收缩开裂的风险，同时会大幅度增加工程造价[3]。综上，论文通过优化级配，合理确定水泥剂量来从根本上减少水泥稳定基层收缩裂缝的出现，并使其路用性能达到最佳。
本文试验均采用42.5号普通硅酸盐水泥（P·O42.5），所用集料均为石灰岩，依据规范对水泥及集料的各项指标经检验均符合路用要求。其中粗集料筛分后共三个规格档位，D4.75（4.74mm~9.5mm）、D9.5（9.5mm~19mm）和D19（19mm~31.5mm），。
1 粗集料级配设计
微水泥粘结碎石由于其自身水泥剂量较低，因此其强度主要来源于集料间的嵌挤作用。集料间隙率VCADRC表示粗集料在捣实状态下颗粒间空隙体积的百分含量，VCADRC值越小，粗集料颗粒间干涉作用越小，骨架结构就越密实也越稳定[4]。CBR值可以表征粗集料抵抗外部荷载的能力[1.作者简介：杨征文，男，硕士，E—mail：923959034@qq.com]，因此本文选用VCADRC以及CBR来综合选取粗集料级配。
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1.2 Ⅰ级填充
将D9.5档和D19档集料按照不同质量比例混合，通过振动击实试验测定击实密度并计算VCADRC，不同质量比例两档集料VCADRC值试验结果为：15:85、25:75、35:65、45:55、55:45、65:35、75:25、85:15分别为41.2、39.3、38.7、38.5、38.6、39.1、40.8、40.9。
因此，，当D9.5档和D19档集料的质量比例为35:65、45:55、55:45时，粗集料的间隙率均较低，说明粗集料之间相互嵌挤、密实状态达到最佳。取这三种质量比例的粗集料进行CBR试验，D9.5档和D19档集料的质量比例为35:65、45:55、55:45的CBR值分别为56、69和48。说明当D9.5集料颗粒掺量达到45%时，19mm～31.5mm集料颗粒间空隙被填充的较为充分，大粒径集料嵌挤效果和小粒径集料填充效果最优，两档粒径集料达到了较为理想的骨架密实状态，相同变形量前提下，承载能力较好。因此确定第二个掺量时的比例D9.5（9.5mm~19mm）：（19mm~31.5mm）= 55:45为第一级填充最佳比例。
1.1.2 Ⅱ级填充
取第一级最佳填充质量比D9.5（9.5mm~19mm）：（19mm~31.5mm）=55:45，再与D4.75（4.75mm～9.5mm粒径集料）按照95:5，85:15，75:25，65:35，55:45，45:55，35:65，25:75，15:85， 5:95掺配混合。参照Ⅰ级填充理论方法确定不同质量比例两档集料VCADRC试验结果和CBR值，根据试验结果筛选出D4.75与(D19+D9.5)最佳比例为35:65。
2 细集料级配设计
通过振动试验方法，采用n法进行细集料级配设计，研究不同n值条件下级配对细集料空隙率VCA的影响规律。振动击实试验表明：当n值取0.45时，细集料空隙率VCA达到最小值，最适合作为填充料，因此将n=0.45时对应的级配作为细集料级配，4.75、2.36、1.18、0.6、0.3、0.15、0.075的通过率分别为100、73.0、53.4、39.4、28.9、21.1、15.5。
3 粗、细集料掺配比例设计
为保证这种混合料的强度和抗裂性能达到最佳，还应确定粗细集料的最佳掺配比例。根据已确定的粗、细集料级配，选择不同的比例粗、细集料分别按照粗细集料体积比55:45，60:40，65:35，70:30，75:25，80:20初拟6组级配，取3%水泥剂量采用振动击实法测其最大干密度并成型试件，测试其7d龄期无侧限抗压强度。数据表明，论文采用的55:45，60:40两种粗细集料掺配比例有较强的强度，比规范中值级配平均提高10%，骨架密实性良好。
4 结 语
（1）论文基于粒子干涉理论通过控制VCADRC最小值来选取最优填充比例。确定D19mm:D9.5mm=55:45为第一级填充试验最佳比例，(D19+D9.5):D4.74=35:65为第二级填充试验最佳比例采用N法设计细集料级配，在0.3～0.7内选取9组n值对应的级配方案，试验结果表明当n=0.45时，细集料间隙率最小，密实性好。
（2）通过空隙填充方法，拟定粗细集料体积比68:32，分别按照粗细集料体积比55:45，60:40，65:35，70:30，75:25，80:20选定6组级配，对混合料进行振动击实、抗压强度、干缩试验，试验表明55:45和60:40两种粗细集料的掺配比例混合料的最大干密度较大，骨架密实状态良好，强度较高。
参考文献:
[1] 于新. 低剂量水泥稳定碎石基层干缩温缩性能研究[J].公路交通科技,2007,24(7):52-55.
[2] 白琦峰. 低剂量水泥稳定碎石基层性能研究[J].中外公路,2006,12(6):170-173.
[3] 袁万杰. 多级嵌挤密实级配设计方法与路用性能研究 [J].长安大学,2004.
[4]陈忠达，袁万杰，高春海.多级嵌挤密实级配设计方法研究[J].中国公路学报，2006,19(1):32-37.
1.作者简介：杨征文，男，硕士，
论文作者:杨征文
论文发表刊物:《防护工程》2018年第30期
论文发表时间:2019/1/14
标签：密实论文; 水泥论文; 粗细论文; 碎石论文; 比例论文; 基层论文; 骨架论文; 《防护工程》2018年第30期论文;