水稳超大粒径砂砾石基层配合比设计

水稳超大粒径砂砾石基层配合比设计

刘冬冬1 卢兰萍1 张 辉2 闫 潇1

（1.河北工程大学 土木学院 河北 邯郸 056038；2.中国石油化工股份有限公司 河南油田采油一厂 基建工程部 河南 南阳 474780）

摘 要： 砂砾石作为路面基层材料得到广泛的应用，然而现行规范对其最大粒径的规定限制砂砾石在公路工程中的应用。经过调查研究、理论分析和试验，将混合料最大粒径确定为80mm。以最大密度曲线理论为指导进行级配控制，得到较为合理的级配，并进行混合料的击实试验和无侧限抗压强度试验。

关键词： 二级公路；基层；水泥稳定超大粒径砂砾石；配合比设计

中图分类号：TU473.1 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0520104－01

1 概述

水泥稳定砂砾做为一种良好的半刚性基层材料，在我国各等级公路上已得到了广泛应用。我国很多地区尤其是丘陵地区和山区有着非常的天然砂砾资源，但根据规范规定，公路工程中用于路面基层的天然砂砾材料，最大公称粒径小于37.5mm，而很多地区天然砂砾37.5mm以上的砂砾石往往占40%以上，从而影响了其进一步的应用。

2 设计过程

2.1 级配组成设计

1）砂砾选用磁左公路改建工程料场，试验前将大于80mm的颗粒先筛除，并将土样风干，然后进行逐级筛分，筛分结果见表1。

表1 砂砾石颗粒组成

5）级配调配。建议增加2～0.5mm粗砂粒组6%。以最大密度曲线理论为指导进行级配调配，取n=0.45，对1#土样进行掺配得到调配后的级配见表3。

表3 调配后砂砾石颗粒组成

2.2 水泥稳定超大粒径砂砾混合料的配合比设计1）集料选调配后的1#试样。

2）确定水泥用量。已有研究表明，水泥级配集料的水泥剂量在4%～6%时，其收缩系数最小。选取水泥剂量为4%、5%、6%拌制混合料，水泥剂量以干试样的质量百分比计。

3）进行击实试验，以确定最佳含水率及最大干密度。试验仪器选用大型击实仪，试样筒直径为Ø300mm，高H=288mm，击锤质量35.2kg，落距为60mm，锤击层数为3层，锤击次数88次/层，单位体积击实功能为2688.2kJ/m3。击实试验结果如下：

水泥剂量为4%时，最佳含水量为5.7%，最大干密度为2.315g/cm3；水泥剂量为5%时，最佳含水量为6.1%，最大干密度为2.316g/cm3；水泥剂量为6%时，最佳含水量为6.2%，最大干密度为2.315g/cm3。

4）强度试验。按现行规范（JTJ057-94）规定试验方法测得各种水泥稳定砂砾各龄期浸水无侧限抗压强度结果如下。

水泥剂量4%、强度平均值3.2MPa；水泥剂量5%、强度平均值3.6MPa；水泥剂量4%、强度平均值3.7MPa。

5）试验结果分析。随水泥剂量的增加，无侧限抗压强度几乎呈线性增加。从技术与经济俩个角度考虑选定水泥剂量5%，其对应的最佳含水量6.1%，最大干密度2.316 g/cm3。

3 结束语

根据以上分析，说明水泥稳超大粒径砂砾石用于二级及以下公路基层，能够满足工程力学的要求。

砂砾石颗粒组成分布对其强度有重要影响，通过改善天然砂砾石材料的组成结构，完全可以修筑符合技术要求的二级公路基层。

图1 颗粒级配累计曲线

2）级配指标。根据描绘级配的粒径累计曲线，可以简单地确定颗粒级配的两个定量指标，及不均匀系数Cu及曲率系数Cc。两者定义的表达式如下：

Cu=d60/d10 （1）Cc= d230/ （d60 d10） （2）

式中，d60、d30及d10分别相当于小于某粒径土重累计百分含量为60%、30%及10%对应的粒径。

3）各土样的评价指标值

1#土样、Cu=22.27、Cc=0.75；2#土样、Cu=62.0、Cc=4.66；3#土样、Cu=57.69、Cc=3.20。

4）按级配指标评价。从3组土样的指标值来看，不均匀系数Cu远大于5，表明粒度的分布范围较广，土粒不均匀；曲率系数Cc却不在1～3之间，范围在0.75～4.66之间，说明级配存在缺陷。主要原因为粗砂粒2～0.5mm含量相对偏少，如果适量增加2～0.5mm粗砂粒的含量，将会获得更好的干密度。

参考文献：

[1]JTJ034-2000，公路路面基层施工技术规范[S].[2]JTJ051-93，公路土工试验规程[S].

[3]叶洪东，工业废渣与特殊土料在岩土工程中的应用与实践[M].河北科学技术出社，2009（7）.

[4]沙爱民等，半刚性基层材料的结构特性[J].中国公路学报，2008（7）.

作者简介：

刘冬冬（1983-）河北工程大学土木工程学院；卢兰萍，女，教授，河北工程大学土木工程学院；张辉（1985-），男，中国石油化工股份有限公司河南油田采油一厂基建工程部；闫潇（1985-

），男，河北工程大学土木工程学院。