0.075mm以下颗粒含量对水泥稳定碎石基层的影响

基层的影响

[摘要]水泥稳定碎石基层导致路面的反射裂缝尤为突出，而水泥稳定碎石混合料0.075mm以下颗粒含量超标是造成微小裂缝形成的最为主要的因素之一。拟通过（0-3）mm石屑与水洗砂掺配使用，降低0.075mm以下颗粒含量，减少裂缝，增强路面耐久性。

[关键词]水泥稳定碎石基层；水洗砂；0.075mm以下颗粒含量；裂缝 背景

裂缝是导致路面寿命缩短的至关因素，路面裂缝的形成有诸多因素。其中由于水泥稳定碎石基层导致路面的反射裂缝尤为突出，而水泥稳定碎石混合料0.075mm以下颗粒含量超标是造成微小裂缝形成的最为主要的因素之一。银百高速宁东至甜水堡段工程YB01-1合同段所用细集料（0-3）mm石屑0.075mm以下颗粒含量多次检测结果超出设计值，平均在18%左右。考虑到此项目地材水洗砂丰富，且拥有良好的天然级配，0.075mm以下颗粒含量在3-6%左右，硫酸盐、有机质含量都在规范要求之内。基于工程质量和项目成本的控制，拟通过（0-3）mm石屑与天然水洗砂掺配使用，证实此方案的可行性。

目的

通过水洗砂与（0-3）mm石屑掺配使用减少水泥稳定碎石混合料0.075mm以下颗粒含量，使0.075mm以下含量符合设计要求。

确定不同水泥稳定碎石混合料0.075mm以下颗粒含量下的密实度及裂缝所占比例。

通过近似模拟施工现场压实工艺及成型试件的检测，确定此方案是否可以提高工程质量。

试验方案 试件设计

3.1.1.水泥稳定碎石混合料合成级配设计

通过《公路路面基层施工技术细则》附录A 无机结合料稳定材料级配设计计算从公称最大粒径到4.75mm的粗集料级配和4.75-0.075mm的细集料级配范围。查阅设计文件，因为本项目设计交通等级特重交通等级，为保证路面有足够的承载能力和路面长期使用的耐久性，所以拟设计粗集料级配通过指数函数确定，细集料级配通过幂函数确定。

表1.C-B-3合成级配规范要求值

筛孔尺寸（mm） 31.5 19 9.5 4.75 2.36 0.6 0.075 通过率上限（%） 00 186 58 32 28 15 3 通过率下限（%） 00 168 38 22 16 8 0 幂函数模型为：Y = a x 指数函数模型为：Y = a ·e 式中：y－通过率（%） x－集料粒径（mm） b－回归系数

bx

b

通过公式计算及经验优化得到1#合成级配，针对0.075mm以下颗粒对水泥稳定碎石基层的影响，调整掺配比例得到2#、3#合成级配。具体如下表：

表2.C-B-3合成级配设计值

筛孔3211194210000

尺寸（mm）

1.5

1#通过率1（%）

00.0 2#通过率1 （%）

00.03#通过率1 （%）

00.0材料名称

1#掺配6.5

9

6

3.2 .5 .75 .36 .18 .6

.3 .15 .075

9762111733

7.0 6.9 6.1 4.5 2.3 9.0 9.3 3.6 0.3 .3

.8

.0

97622117

7.0 6.9 6.1 4.5 2.3 9.0 0.0 3.6 0.1 .6

.4

.7

9762111621

7.0 6.9 6.1 4.5 2.3 9.1 8.5 3.6 0.5 .9

.2

.2

表3.C-B-3合成级配掺配比例

20-25mm15-10-5-0-

碎石

20mm碎15mm碎10mm碎5mm天然0-石

石

石

砂

3mm石屑

26 21 14 14 12 13 比例（%） 2#掺配比例（%）

26 21 14 14 0 25 3#掺配比例（%）

26 21 14 14 15 0 图1.C-B-3合成级配图

3.1.2.试件试模设计

考虑到成型设备平板夯底板尺寸为38cm×50cm，电机功率为4Kw，激振力为16KN；取芯机取芯数量至少为3个。拟采用成型试件尺寸：66cm*40cm*10cm。

测试 内容

测试内容主要有以下四个方面：①.通过所制备的试件观察其是否存在裂缝；②.观察取芯试件的密实性；③.三种级配分别成型无侧限试件，测试其强度。

方法

3.2.2.1.试件成型方法

第一步：在平坦土基上，按照试模的尺寸挖出其中的素土。放入试模并保证侧边形成侧限。第二步：依据配合比设计数据，计算每个试件所需样品并乘以损耗系数，对所需原材料用四分法分别取样。第三步：运用强制式小型混凝土拌合机拌制水泥稳定碎石混合料。第四步：将拌制好的水泥稳定碎石混合料分三层装入试模中，每装一层，用直径为10cm碾具夯实。第五步：在装满混合料的试模上覆盖塑料布，将平板夯放在表面，打开开关进行夯实。通过灌砂法检测试件压实度，确定碾压次数。第六步：将所成型试件放入标准养护室（温度：20℃±2℃，湿度：＞95%），养护7d。

3.2.2.2.压实度检测方法

我试验室采用击实法得到水泥稳定碎石混合料的最大干密度及最佳含水率，三种不同配合比的最佳含水率、最大干密度、水泥剂量如表4。检测方法与公路路基路面现场测试规程（JTG E60-2008）中T 091-2008 挖坑灌砂测定压实度试验方法一致。

表4.C-B-3不同掺配比例下要素表

序号

最大干密度（g/cm）

3

最佳含水泥

水率（%） 剂量（%）

1# 2.415 4.5

5.0

2# 2.412 4.7 3# 2.403 4.4 设备

过程中主要涉及以下相关设备及工具：

①.HZD250型振动平板夯；②.HJW-60型单卧轴砼搅拌机；③.直径150mm灌砂桶；④.66cm*40cm*10cm试模。

试验结果

裂缝：三种级配下的试件，7d均无裂缝；90d 0.075mm以下含量为1.2%有微小裂缝，其他无裂缝。

观察取芯试件的密实性：0.075mm以下含量为1.2%试件孔隙较多；0.075mm以下含量为3.0%试件存在孔隙，但与上者相比占50%；0.075mm以下含量为4.7%试件存在孔隙，孔隙数量较少。

7d无侧限试件强度：

表5.C-B-3不同掺配比例下7d无侧限抗压强度

序号 平均值（MPa）

标准差

代表设计

值（MPa） 值（MPa）

1# 6.9 0.34 5.44

2# 6.7 0.47 5.65 5.0

3# 6.3 0.50 5.75

结论

水泥稳定碎石混合料中0.075mm以下含量越少（含量为1.2%），会造成试件孔隙较多，强度相对降低，在外界因素干扰下会出现裂纹。

水泥稳定碎石混合料中0.075mm以下含量越多（含量为4.7%），试件孔隙较少，强度相对降低。

水泥稳定碎石混合料中0.075mm以下含量适中（含量为3.0%），试件存在孔隙，强度是三者中最高。

由于本次试验中与实际施工工艺相比存在很大差异性，数据采集量少，0.075mm以下含量超出设计值（0-3%）是否造成半刚性基层裂缝尚未肯定。

参考文献：

《公路路面基层施工技术细则》JTGT F20-2015