公路工程无机结合料配合比设计的探讨

王晓军/青海省公路工程检测鉴定中心

公路工程无机结合料配合比设计的探讨

王晓军/青海省公路工程检测鉴定中心

目前我国新建高等级公路工程,其基层结构形式主要为无机结合料稳定类基层,之所以广泛采用无机结合料作为主要建筑材料,是因为它具有稳定性好,抗冻性强,结构本身自成板体等优点。

公路工程；无机结合料；击实、抗压试验；配合比设计

1.公路工程无机结合料设计依据

2.公路工程无机结合料主要试验指标

2.1 无侧限抗压强度

2.1.1 试件尺寸对无侧限抗压强度的影响。

大量的试验数据表明，无侧限抗压试件的几何尺寸对强度的影响是非常大的，基层无侧限抗压强度试验视粒料组成不同,通常采用直径50mm、100mm、150mm的三种圆柱体试件。试件成型后,应用游标卡尺测量试件的有效尺寸,并精确到0.1mm。实际制件过程中，试件高度往往难以达到这一精度，从而出现实际试件质量与理论试件质量存在较大偏差，导致试验数据的偏差系数经常超出规定值，而最终造成试验失败。

2.1.2 试件成型对无侧限抗压强度的影响。

在抗压试件整个成型过程中，无机结合料的最大粒径、无机结合料的称量、用水量、拌和均匀性、装入试模的均匀性、静压的速率控制、脱模的手段等这些程序过程是比较关键的，不得轻视，往往一切的工作目标就会因为抗压试件成型过程中不精细，就会造成成型试件的各种偏差，要不是尺寸不合格、要不是无侧限抗压强度值偏差过大，而失败。作为有经验的试验人员或试验室主任应加强此项工作的监管力度。

2.1.3 养生条件对无侧限抗压强度的影响。

公路工程进行无机结合料的配合比设计及施工过程中对现场的混合料进行强度检验时，根据规范要求，都对试件进行标准养生，这是确定无机结合料抗压强度能否满足设计要求的重要因素。

2.2 结合料剂量

在对无机结合料混合料进行配合比设计时，确定合理的结合料剂量是保证基层质量的关键。众所周知，无机结合料容易产生干、温缩裂缝，养生不足及细料偏多均可造成这一现象。然而，过大的结合料剂量，特别是水泥剂量会直接导致干缩裂缝的产生及造成经济上的浪费；过低的结合料剂量则会产生强度不足，离散性偏大后果。

2.3 混合料级配

混合料级配对无机结合料的质量有着显著影响。例如：水泥稳定粒料如采用级配良好的碎石，水泥剂量在4%～5%就可达到规范要求，同样用不良级配的天然砂砾，就需用6%以上水泥剂量方可达到规定要求。

2.4 击实标准

击实标准的确定是路面施工的重要技术指标，保证各层的压实度对路面各个结构层强度、对路面整体的承载能力、使用寿命和使用性能都有重大影响。在施工过程中，对无机结合料及时进行击实试验，可正确地指导生产，保证基层的整体质量。

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3.公路工程无机结合料击实、无侧限抗压强度试验及配合比确定

3.1 准备工作：（甲法）

3.1.1 备料。

将己筛分的试样用四分法逐次分小，至最后取出约10～15kg试料。再用四分法将已取出的试料分成5～6份，每份试料的干质量为2.Okg(对于细粒土)或5.5kg（对于各种中粒土)。

3.1.2 加水量的控制。

预定5～6个不同含水率，依次相差1%～2%,且其中至少有两个大于和两个小于最佳含水率。天然砂砾土，级配集料等的最佳含水率与集料中细土的含量和塑性指数有关，一般变化在5%～9%之间。对于细土少的、塑性指数为0的级配碎石，其最佳含水率接近4%～5%。但掺加无机结合料稳定类料最佳含水率可能较相应的材料大上1%～3%。如果采用有天然含水率的集料，天然含水率必须进行测量，否则直接影响试验结果的准确性。另通过混合料实际含水率的测定，可以确定施工过程中水流量计的设定范围。

3.2 加入稳定材料时间的控制

稳定材料加水后按规定的时间进行浸润，但当所用的稳定剂为水泥时，水泥应在试样击实前逐个加入，因水泥遇水就开始发生水化反应。从加水拌和到进行击实试验间隔的时间越长，水泥的水化作用和结硬程度就越大。

3.3 击实的过程质量控制

试料是一种固、液、气三相体，土颗粒之间被水和气体所占据，装入击实筒的试料必须是拌和均匀，且分层装入时保持均匀性。在试料压实的过程中气体被挤出，部分颗粒被破坏，致使体积缩小，饱和度增加，从而改变了试料的级配及结构，导致粒径变细、比表面积增大。所以，一般情况下试料不得重复使用，而应采用新试料进行试验。

3.4 击实曲线的绘制

同一试样需配制成5份以上不同含水量的样品，分别测定含水率和相应的试件质量，从而得到不同含水率下的干密度。以干密度为纵坐标，以含水率为横坐标，绘制含水量一干密度的关系曲线，从而确定无机结合料最大干密度和最佳含水率。击实曲线必须为凸形的曲线，如果试验点不足以连成完整的凸形曲线，则应该进行补充试验。

3.5 无侧限抗压强度试验准备

抗压强度试料分样与击实试验相同，对于同一无机结合料混合料，需要制备相同状态的试件数量(即平行试验的数量)与土类及操作的仔细程度有关。对于无机结合料稳定细粒土，至少应制6个试件；对于无机料稳定中粒土和粗粒土，至少应分别制9个和13个试件。

3.6 无侧限抗压强度试件的成型与试验

试件的成型与养护必须遵循1.1.2、1.1.3的要求，另外在准备每个试件用量时，要考虑设计的压实度，一般情况下采用击实干密度用料的98%，即实际用试料为最佳干密度的98%。在成型或养护过程中，必须做到精细、保持试件完整性，避免试件在养护过程中的温度、湿度的变化过大、以及测试抗压强度前出现破损或掉角现象的出现，否则将会极大影响最终的试验结果。

将湿养6天、浸水1天的试件从水中取出，用软布吸去试件表面的水分，测试质量与高度后，放在具有开机停机均灵活自如，能够满足试件吨位要求，且加载速率可以有效控制在1mm/min压力机或路强仪上进行无侧限抗压强度试验。

3.7 无侧限抗压强度计算与最佳结合料剂量确定

试件无侧限抗压强度Rc用下列公式计算：对于小试件：Rc＝P/A＝0.00051P（MPa）,对于中试件：Rc＝P/A＝0.000127P（MPa）,对于大试件：R c＝P/A＝0.000057P（MPa）。同一组抗压试验的变异系数CV（%）应符合下列规定：小试件＜10%，中试件10%～15%，大试件不大于15%～20%。计算试验结果参数有：强度最小值和最大值、平均值标准差S、变异系数CV和强度代表值。

4.结语

在当今时代，公路行业从业人员都在努力寻找更经济的材料，掌握娴熟施工方法，从而减少工期，获得更大的经济利益。而无机结合料这种新型基层材料定会为每个施工单位所追逐的质量、工期和经济效益提供更大的帮助,而在公路工程建设中,配合比设计是应用最普遍的方法，也是非常重要的试验项目。

[1]交通运输部.公路路面基层施工技术细则（JTG/T F20-2015）2015.5

[2]交通运输部.公路工程无机结合料稳定材料试验规程（JTG E51-2009）2009.10

[3]刘雄伟.无机结合料稳定基层的施工与质量检测研究[J].黑龙江交通科技.2013(05)