摘要：本文通過對二灰穩定碎石的路用性能試驗，研究了各組成材料以及材料的組成比例對其路用性能的影響情況。試驗結果表明，當石灰與粉煤灰的比例一定時，二灰穩定碎石的強度隨著結合料(石灰粉煤灰)劑量的增加而增大。當集料含量一定時，二灰穩定碎石的強度隨著石灰與粉煤灰比例的增加而增大。
關鍵詞：二灰穩定碎石,路用性能,無側限抗壓強度,抗壓回彈模量,劈裂強度
0引言
近年來，因二灰穩定碎石基層具有良好的強度和整體剛度，且價格低廉等優點，被越來越廣泛的應用。但是，道路工作者發現在其使用過程中也存在著一些有待解決的問題：①早期強度低，影響交通及早開放;②易產生沖刷唧漿現象，從而造成路面的破壞，影響路面的使用年限;③二灰穩定碎石基層在強度形成及道路的使用過程中，因溫度、濕度變化產生收縮并在面層形成反射裂縫或對應裂縫。基于以上不足，本文結合廊坊地區鋪筑的二灰穩定碎石半剛性基層瀝青路面，研究了二灰穩定碎石基層的路用性能，為解決以上問題奠定了試驗基礎。
1原材料的性質
1.1石灰
本試驗采用石灰為河北易縣鈣質石灰，檢驗結果如表1所示。
1.2粉煤灰
本試驗所用粉煤灰為河北霸州電廠生產的硅鋁粉煤灰，其檢驗結果如表2所示。
1.3集料
本試驗使用河北易縣卵石集料，規格分別為1～3cm、1～2cm、0.5～1cm、石粉。規范[1]規定對高速公路和一級公路集料含泥量小于1%，壓碎值不大于30%。集料壓碎值為15.7%，符合規范[1]的要求。
2二灰穩定碎石的組成設計
2.1集料的組成
二灰穩定碎石集料的級配曲線見圖1。
2.2配合比的選取
在確定二灰與集料比例時，應考慮合理的結構組成。現行基層規范[2]推薦的石灰與粉煤灰的比為1：2～1：4，試驗中采用石灰與粉煤灰的比例為1：2;1：3。石灰粉煤灰與集料的比為20：80～15：85。試驗中采用石灰粉煤灰與級配集料的比例為16：84;15：85;19：81。最終確定4種二灰穩定碎石配合比進行對比試驗，如表3所示。
3二灰穩定碎石的路用性能試驗研究
3.1無側限抗壓強度試驗
根據規范[2]要求，按壓實度D=98%制作直徑乘以高為150mm×150mm的圓柱形試件，在標準養生室內養護7d、14d、28d、42d、60d、90d并在最后一天浸水養護，然后在標準強度試驗機上測其無側限抗壓強度。不同配合比二灰穩定碎石無側限抗壓強度試驗結果如表4所示。
由表4可知：在7d齡期時，配合比為5:14:81二灰穩定碎石的抗壓強度值最大，達2.3Mpa，配合比為5:10:85的抗壓強度最低，僅為2.1Mpa。在14～42d齡期時，配合比為4:12:84二灰穩定碎石的抗壓強度為最大值，配合比為5:10:85的抗壓強度為最低值。在60d、90d齡期時，二灰穩定碎石的抗壓強度最大值分別為7.0Mpa(配合比為6:13:81)，8.0Mpa(配合比為5:14:81)。以上分析可知，在早期，二灰比為1:3的二灰穩定碎石的抗壓強度值較高;在后期，結合料(石灰+粉煤灰)劑量大的二灰穩定碎石的抗壓強度值較高。
不同配合比二灰穩定碎石抗壓強度隨齡期的增長規律如圖2所示。
從圖2中可以看出，不同配合比二灰穩定碎石的抗壓強度均隨著齡期的增長而逐漸增大，但抗壓強度隨齡期增長的幅度有所差異。在早期(7-14d)，抗壓強度增長較小;中期(14-42d)，強度增長幅度很大;后期(42d-)，其增長率幾乎保持不變。所以，二灰穩定碎石抗壓強度隨齡期增長而增長，且早期強度增幅較小，然后逐漸增大，之后又開始變緩，呈現出慢、快、慢的變化規律。
不同配合比的二灰穩定碎石的抗壓強度回歸分析參數變化規律如表5所示。
由表5數據分析可知，隨著二灰比的增加，其抗壓強度的增長率分別為：2.121、2.205。從增長率可以看出二灰比為1:3時二灰穩定碎石的強度增長率最大，其值A=2.205，這與前面分析的試驗結果一致。擬合的對數曲線與二灰穩定碎石抗壓強度隨齡期的增長曲線表現出顯著的相關性，其相關系數R2=0.987，這充分說明了擬合的對數曲線與其強度增長規律是相一致的。
3.2抗壓回彈模量試驗
按照規程[3]要求，壓實度D=98%制作直徑乘以高為150mm×150mm的圓柱形試件，在標準養生室內養護7d、14d、28d、42d、60d、90d并在最后一天浸水養護，采用頂面法測其抗壓回彈模量，不同配合比二灰穩定碎石抗壓回彈模量試驗結果如表6所示。
從表6和圖3可以看出，二灰穩定碎石抗壓回彈模量的增長規律與其抗壓強度的增長規律極為相似。二灰穩定碎石的抗壓回彈模量也是隨著齡期的增長而增大，隨著二灰比的增加而增加。且7-28d齡期的增長速率大于28d齡期以后的增長速率，即早期增長很快，后期增長相對較慢。在42d齡期以前，配合比15:85的抗壓回彈模量小于配合比20:80的抗壓回彈模量值;配合比1:2的抗壓回彈模量小于1:3的抗壓回彈模量值。由于早期在強度是構成中，骨料的嵌鎖作用占的比重大，結合料占的比重小，結合料形成的水硬性結晶凝膠物質發揮的作用就相對較小。所以會出現配合比15:85的28d的模量值較小，但是隨著齡期的增長，結合料反應的進行，其模量值反而會增大。
不同配合比二灰穩定碎石抗壓回彈模量隨齡期的對數回歸分析參數見表7。
由表7數據分析可知，隨著二灰比例、結合料(石灰粉煤灰)劑量的增加，其抗壓回彈模量的增長率分別為813.8、683.8。從增長率明顯可以看出二灰比例為1:3時二灰穩定碎石的抗壓回彈模量增長率最大，其值A=823.1。抗壓回彈模量與抗壓強度一樣都容易受二灰比例、結合料(石灰粉煤灰)劑量的影響，這與前面分析的試驗結果相一致。擬合的對數曲線與抗壓回彈模量隨齡期的增長曲線表現出顯著的相關性，其相關性系數R2=0.993。這充分說明了擬合的對數曲線與其模量增長規律是相一致的。
3.3劈裂強度試驗
根據規范[2]要求，按壓實度D=98%制作直徑乘以高為150mm×150mm的圓柱形試件，在標準養生室內養護7d、14d、28d、42d、60d、90d并在最后一天浸水養護，然后在標準強度試驗機上測其劈裂強度(無壓條劈裂試驗)。不同配合比二灰穩定碎石劈裂強度試驗結果如表8所示。
從表8和圖4中可以看出，劈裂強度的增長規律與其抗壓強度的變化規律基本相似。劈裂強度隨著二灰比、結合料(石灰+粉煤灰)劑量劑量的增加而增加，隨著齡期的增長而增長;且早期增長速度快，后期增長速度相對較慢。二灰穩定碎石劈裂強度不僅隨著齡期的增長而不斷增長，而且28d以前增長速度相當快，28d以后增長速率有所降低，但是到90d齡期時還能保持較好的強度增長勢頭。在齡期28d時，二灰比為1：3的劈裂強度均明顯高于二灰比為1：2的劈裂強度。這說明了當結合料與集料的比例一定時，二灰穩定碎石的劈裂強度隨著二灰比例的減小而增大。
分析表明，不同配合比二灰穩定碎石各齡期的劈裂強度，遠低于同齡期的抗壓強度值。其原因在于劈裂破壞與無側限抗壓破壞有著本質的區別，前者表現為基體材料間和基體材料與集料之間接觸面的破壞，后者表現為混合料整體間的錯動性破壞，因此兩者的破壞機理在本質上是不同的，兩種強度的主要貢獻者也是不同的。劈裂強度主要來源于基體材料之間的粘結作用，然后是集料與基體材料間的粘結作用，而骨料間的嵌擠作用影響最弱。因此，混合料中必須具有足夠的粘結性材料，使之充實于粗集料間，在成型過程中使混合料達到較高的壓實度，而粘結性的發揮來源于石灰與粉煤灰以及集料中的細集料的充分接觸。再者，混合料中的集料對粘結性基體來說，它破壞了基體的整體性，對混合料的劈裂強度很不利，集料越粗這種負面影響就越明顯。所以，在同等條件下集料偏細或者結合料含量偏大，混合料在宏觀上表現出良好的劈裂強度。
不同配合比二灰穩定碎石劈裂強度用對數曲線進行擬合，擬合的對數曲線回歸參數如表9所示。
由表9數據分析可知，隨著二灰比例的增加，其劈裂強度的增長率分別為0.164、0.229。從增長率明顯可以看出二灰比例為1:3時二灰穩定碎石的劈裂強度增長率最大，其值A=0.252。與抗壓強度相比，劈裂強度更容易受二灰比、結合料劑量的影響，這與前面分析的試驗結果相一致。擬合的對數曲線與劈裂強度隨齡期的增長曲線表現出顯著的相關性，其相關性系數R2=0.986，這充分說明了擬合的對數曲線與其強度增長規律是相一致的。
4結論
由以上分析可知，
(1)當二灰比例相同，而石灰粉煤灰與集料的比例不同時，石灰粉煤灰含量大的其抗壓強度大，即當石灰與粉煤灰的比例一定時，二灰穩定碎石的強度隨著結合料(石灰粉煤灰)劑量的增加而增大。
(2)當石灰粉煤灰與集料含量相同，而石灰與粉煤灰的比例不同時，二灰比大的其抗壓強度大。即當集料含量一定時，二灰穩定碎石的強度隨著石灰與粉煤灰比例的增加而增大。
(3)二灰穩定碎石的抗壓回彈模量、劈裂強度與抗壓強度一樣都容易受二灰比例、結合料(石灰粉煤灰)劑量的影響。
(4)對二灰穩定碎石抗壓強度、抗壓回彈模量以及劈裂強度擬合的對數曲線均表現出顯著的相關性，這充分說明了擬合的對數曲線與其路用性能的增長規律是相一致的。
參考文獻
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