水泥稳定碎石基层强度的影响范文

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《北方交通》2014年第五期

1重型击实法与振动压实法对比分析

1.1试验机理由于重型击实法有着较长时间的应用和较成熟的规范，故积累了大量的试验数据和经验。重型击实法在确定细颗粒土样的最佳含水量和最大干密度时还是较为准确的，但在粒径超过一定的尺寸后，击实结果显现出较大的离散性，效果不理想。并且，重型击实对装料的均匀性较为敏感，在不同的试验人员的操作下，同一批试料的试验结果可能大不相同。同时，试验的锤击过程还有可能将部分粗集料击碎进而改变其原本的颗粒级配。重型击实法存在这样的缺点，其原因在于土体不但需要一种外界压力使土粒相互靠近最后达到密实状态，更需要一个合外力来使土颗粒发生转动以释放能量从而不断调整其在土体中的位置，最终达到稳定状态，而重型击实法缺乏这样一个使土体颗粒发生转动的力。振动压实改变了材料间的摩擦状态，激发材料的动能使其相互移动嵌挤，形成的结构更加密实，而且在振动压实过程中只有表面的部分集料存在被压碎的可能，内部的粗集料基本不可能被压碎，不会改变原有的级配组成。施工建设中随着对大吨位压路机的使用越来越多以及对结构层压实度要求不断的提高，依然采用重型击实法得到的数据来计算路面压实度的话经常会出现压实度超百的现象。这些都说明了在当前路面施工的情况下，采用重型击实法测得的数据来进行施工质量的控制已无法满足实际要求。

1.2试验参数混合料配合比为碎石混合料∶石屑=1∶1，水泥含量4.5%。分别采用传统重型击实和振动击实测定最佳含水量和最大干密度。重型击实法试验参数:采用大型号击实筒，内径152mm、高170mm的金属圆筒，套环高50mm，直径151mm和高50mm的筒内垫块，底座。击锤的底面直径50mm，总质量4.5kg。击锤在导管内的总行程为450mm，落高为450mm，分3次添加试料，每层锤击次数98次。振动击实法试验参数:静压力:1900N;激振力:6800～6900N;振动频率:28～30Hz;钢模:内径152mm、高170mm、壁厚10mm;钢模套环:内径152mm、高50mm、壁厚10mm。振动击实的时间分别采用75s和100s，振动频率采用29Hz。

1.3试验数据的分析重型击实法数据分析:以干密度为纵坐标，含水量为横坐标，绘制含水量－干密度关系曲线。将试验各点采用二次曲线方法进行拟合，拟合曲线的峰值点对应的含水量、干密度即为最佳含水量和最大干密度。振动击实法数据分析:以干密度为纵坐标，含水量为横坐标，在直角坐标纸上绘制含水量－干密度关系曲线。不需进行二次曲线的拟合，凸形曲线顶点的纵横坐标直接为稳定材料的最大干密度和最佳含水量。

1.4试验结果对比(图4～图6)与静压法相比，振动75s方案最大干密度由2.373g/cm3增加到2.424g/cm3，增加幅度为2.1%;振动100s方案最大干密度增加到2.468g/cm3，增加幅度为4.0%。含水量的变化体现在随着最大干密度的增加，最佳含水量有所下降。

2静压法与振动法对强度的影响

2.1静压法工作原理静压法成型试件的方法与钢轮压路机滚压机理相同。重型击实法确定的最佳含水量偏高致使静压成型时有多余的水分流出带走了部分水泥浆，在事实上造成了水泥剂量的降低，这一点是造成压法成型试件强度低于振动法成型试件强度的一个原因。

2.2振动法工作原理为了更好地模拟现场压实，振动法作为一种新型试验方法，纳入了2009版《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》。振动压实减小了材料间的摩阻力，引发了材料间摩擦力由静摩擦到动摩擦的转化，并且在振动的工程中只有表面的少量集料可能被振碎，内部的粗集料基本不可能破碎，不会破坏试件的骨架结构;振动压实过程中在表面振动器的作用下，颗粒间更容易发生相对运动，相互挤压、嵌入。并且，振动过程会促进水分子的运动，激发水分子的动能使其较容易地挤入材料颗粒间的空隙中，容易使混合料达到密实状态。因此，振动法成型试件测得的强度比传统静压法要大得多。

2.3不同成型方式强度对比按施工配合比拌和混合料，水泥剂量4.5%，分别采用静压成型和振动成型试件，压实度标准为97%。其中振动成型采用75s和100s两种成型时间，获得的7d无侧限抗压强度结果见图7。从图7可见，静压成型的平均强度值为3.68MPa，振动75s条件下的平均值为5.87MPa，比静压成型提高了60%;振动100s条件下的平均值为8.06MPa，比静压成型提高了119%。根据现场取芯的对应强度平均值为6.04MPa。度与现场芯样的数值最为接近，是现场芯样强度的0.97倍，可见振动成型与施工过程中的碾压过程相似度最大。振动法成型的试件不仅在强度上明显大于静压法成型的试件，而且变异系数仅为静压成型试件的14.3%，说明静压法下试件强度的差异性大，试件质量有较大起伏，而振动压实成型的试件均一性好、代表性强、力学性质稳定。结合不同成型试验仪器的工作特点，得出产生以上结论的原因为:重型击实试验时容易将构成骨架的粗集料击碎，破坏了试件的骨架结构，致使强度降低。因此，级配以及水泥剂量的改变是造成静压成型试件强度值小于振动成型试件且强度变异系数大于振动成型试件的主要原因。

3结论

(1)振动成型法相比于传统的重型击实法来讲最大干密度增加，最佳含水量降低。并随着振动时间由75s增加到100s这种变化呈现加剧趋势。(2)成型方式对室内强度试验结果影响是较大的。振动75s条件下的平均值比静压成型提高了60%;振动100s条件下平均值比静压成型提高了119%。振动时间为75s条件下的7d强度与现场芯样的强度值最为接近，是现场芯样强度的0.97倍，可见振动成型与施工过程中的碾压过程相似度最大。(3)经振动成型的试件比静压成型试件的强度变异系数减小14.3%，说明了振动成型法的优越性，使得试件的性质更良好、更稳定。

作者：史海波单位：沈阳市公路管理处