超厚水泥稳定碎石基层试验研究

测；其次利用规划求解法进行混合料配合比设计得出最优配比；然后进行室內击实试验获得最大干密度与最优含水量、无侧限压 缩试验获得无侧限抗压强度，通过合理设计骨料级配、加水量及水泥剂量以期进一步改善道路基层的使用质量，延长道路使用寿 命，满足道路行车安全舒适的需求及适应全国日益增长的经济建设需求，以致实现更大的经济和社会效益。关键词：水泥碎石基层;规划求解法；击实试验;无侧限压缩试验水泥稳定碎石基层作为路面基层材料,具有取材方便、环 境污染小、抗冲刷能力强度高、承载力强、刚度适宜、耐久性好、 收缩裂缝小及施工成本低等优点根据统计，我国采用水

3. 5节规定，符合现行《生活饮用水卫生标准》（GB 5749）的饮

用水可直接作为基层、底基层材料拌和与养生用水#故本次试 验采用自来水系统中的生活饮用水#1.2水泥稳定碎石混合料级配设计泥稳定碎石作为路面基层材料的高速公路占通车里程的90% 以上，并在目前公路建设中越来越占有特殊的重要地位。目前 针对水泥稳定碎石基层的施工技术主要为双机分层摊铺施工, 每层摊铺厚度在15cm ~20cm之间，分层摊铺施工虽然施工方 便，但水泥稳定碎石基层分层摊铺施工还存在上下基层之间粘 结不紧密、上基层施工完毕施工机械易对下基层造成损伤、施 工工期较长及施工成本昂贵等问题%3-& #随着经济发展,交通

本项目采用骨架密实型结构水泥稳定碎石，混合料配合比 的设计及调整方法采用规划求解法，在实际级配中值与设计级 配中值之差的平方和为最小值的目标前提下，利用Excel电子 表格计算矿料级配和绘制级配曲线图⑸#经过计算，混合料级

配设计为 1#：2#：3#：4# = 20：26：19：35。2试验2.1击实试验运输的需要也随之增加，分层施工水泥稳定碎石基层愈来愈难 满足我国高速公路长寿路面和大规模建设要求。针对以上问 题，一次性摊铺碾压成型的超厚水泥稳定碎石基层应运而生, 其可有效减小反射裂缝的产生、提高基层的整体使用性能，改 善层间的离析，提高平整度，还具有施工速度较快、面层基层层 间粘结性能优良、施工工期较短、施工费用较低等众多优点。本文以问题为导向，针对以上问题，依托S318望谟至贞丰 公路改扩建工程，本文通过理论分析、室内试验等手段相结合, 对大厚度水泥稳定碎石基层骨料设计级配及水泥掺量作出一 定研究，以利于延长道路使用寿命，推广应用研究。1水泥稳定碎石配比优化设计S318望谟至贞丰公路改扩建工程望谟县城至北盘江段位于

根据《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JG E51- 2009）规定:试验集料的最大粒径控制在25mm以内，最大不得 超过40mm#本项目水泥碎石基层材料采用的碎石粒径最大为 31.5m叫故可以根据试验规程确定丙试验方法#现将重型击 实试验所得试验数据进行收集分析，所得各档水泥剂量下混合 料的最佳含水量与最大干密度如下表1所示#表1重型击实试验整理表水泥剂量（%）最佳含水量（%）最大干密度（g/cm3）2%4.63%4.74%4. 85%4.96%5.02.382. 3712. 3732. 3742. 376由上表得到，随着水泥剂量的增加，混合料的最大干密度 及最佳含水率与之成线性增大关系#2.2无侧限压缩试验贵州省黔西南州，项目起点位于望谟县,终点位于贞丰县沙坪 镇。标段起讫桩号K0+000 - K42 + 329. 259,路线总长42. 33km# 设计时速40km/h,路基宽度8. 5叫基层厚度为30c叫路面结构 采用60mm中粒式沥青混凝土 + 300mm水泥稳定碎石底基层 + 150mm级配碎石基层#1.1原材料选择与控制按设计级配比例进行人工拌合后闷料，按照各水泥剂量下 得岀的最佳含水量和最大干密度的98%进行试件成型制件，然 后通过无侧限抗压强度试验得到每个水泥剂量在静压条件下 的强度代表值=#本次试验通过压力试验机进行混合料试件的成型制作,试 件制作高度要求满足150cm±0. 1cm,每组水泥剂量下试件制备 数量为13件试件，总计65件#试件制备完成后严格按照规范 要求进行7d养护室养护,养生温度采用20e ±2巳，最后ld浸 水之后，进行了 7d无侧限抗压强度测定，测定结果见表2#

表2 7d无侧限抗压强度试验结果表水泥剂量（%）2%3%原材料的相关技术指标能否达到技术要求对水泥稳定碎 石基层施工质量至关重要#1.1.1水泥项目采用的水泥源自贵州森篧水泥有限公司生产的标号 为P. O42. 5的普通硅酸盐水泥，凝结时间初凝时间大于3h,终

凝时间大于6h,安全性合格,28d胶砂强度满足规范《公路路面 基层施工技术细则》要求#1.1.2碎石项目采用的碎石集料源自望谟县岜赖秀明砂石场，依据粒 径大小可分为四种规格，进行取料并编号：1#集料为粒径为20 ~30mm的碎石;2#集料为粒径为10 ~20mm的碎石;3#集料为 粒径为5 ~ 10mm的碎石;4#集料为粒径为0 ~ 5mm的碎石#经 检测其各项技术指标均符合规范要求#1.1.3 水根据《公路路面基层施工技术细则》'JTGT F20-2015）中

1187d无侧限抗压强度（Mpa）标准偏差0.38变异值（%）15.218. 82.52.73. 120.510.550.634%5%6%17.63.253.6719.419.60.72从上述实验实验数据可以看出,随着混合料水泥剂量的增 加，其7d无侧限抗压强度与之成线性增大关系#根据《公路工程基层施工技术细则》'JTG/T F20-2015）中 4.3.3节规定，应保证强度变异系数9-#15 % -20%,经检验上 述试验数据合理# （下转第123页）科技风2019年11月4结论工程技术橡胶作为高分子材料不会与水泥、石子等材料发生反应, 且能够优化混凝土抗冲击性能、提高密实度，但仅掺入橡胶会 使混凝土的强度大幅度降低;玻璃硬度高，且在含量为20%时 与混凝土的咬合力超过石子与混凝土的咬合力,但仅掺入玻璃 的混凝土会产生碱骨料反应,导致结构膨胀、开裂甚至破坏，并 且强度与普通混凝土大体相同；同时掺入两种废料,玻璃与混 凝土的碱骨料反应能与橡胶的弹性变化相互弥补，混凝土能从 中得到一些延性、与抗冲击性，还能保持相对较高的强度。二

图2橡胶玻璃掺入比对混凝土抗剪强度的影响者掺入量均为20%时,碱骨料反应与延性作用契合度最高，混 凝土的强度提升相对最大。参考文献：$ 1 %刘超峰.废橡胶在水泥混凝土和沥青混凝土改性中的 应用[J].橡胶科技,2008,6(7) ：11-13.$ 2%周梅，江振双,杨利辉.废玻璃粉煤灰制备树脂混凝土 的试验研究$J] •$3%孙家英.宝钢钢渣微粉用于水泥混凝土的安定性和相 容性试验研究$ C%.上海：建筑新技术研讨会论文集，2005 : 195-199.$4%王振伟.废弃玻璃混凝土梁的试验研究$ J% .新型建筑 材料,2011,38(11) ：12-14.$5%王凤池.废弃玻璃骨料混凝土梁抗剪性能研究$ J% .新 型建筑材料.基金项目：2017年辽宁省大学生创业创新训练计划项目 (201710146000116 201910146355)作者简介:赵朗(1997-)男，辽宁朝阳人。*通讯作者：高松(1978-)，辽宁岫岩人，讲师。Figure 2 influence of rubber glass incorporation rati­

on shear strength of concrete注:横轴为施加荷载值,纵轴为应变值3.2结果分析当不掺入替换材料橡胶玻璃时，混凝土强度受水泥等级、 用量,钢筋强度以及密实度影响。当水泥、钢筋等级不变时，水 泥用量过多，混凝土内部易发生化学反应收缩而引起维细 裂缝。数据表明:仅掺入玻璃时，数据呈先上升后下降状,玻璃中 活性二氧化硅与水泥中的碱发生反应,形成碱的硅酸盐凝胶 体,致使混凝土发生体积膨胀呈蛛网状龟裂,使结构发生破坏# 当玻璃含量为20%时，与混凝土的咬合力最强,超过石粒与混 凝土的咬合力,能提高混凝土强度。当玻璃含量一定时，混凝土抗剪强度随着橡胶掺入量的增 加而先上升后下降,曲线峰值接近20%处，此时碱集料反应延 性作用契合度也达到峰值。(上接第118页)强度代表值=计算公式为：I 二=/l-?C- (1)式中:？一标准正太分布表中随保证率或置信度\"而变的 系数，根据《公路工程基层施工技术细则》(JTG/T F20-2015)中 4.3.4节规定，本次实验采用90%保证率,故？ = 1.282 ；=— 强度标准值，根据《公路工程基层施工技术细则》(JTG/T F20- 2015)中 4.2.4 节规定,=二2 ~ 4Mpao利用规划求解法获得了混合料配合比设计得出最优配比。(2)通过室内重型击实试验获得了圆柱形试件的最大干密 度与最优含水量,无侧限压缩试验获得了试件无侧限抗压强 度,经检测上述实验成果可用于S318望谟至贞丰公路改扩建 工程的水泥稳定碎石基层设计与施工，并可在类似的工程问题 中予以借鉴推广。参考文献：$ 1 %李选文.大厚度水泥稳定碎石基层施工标准化研究 $ D% .长安大学,2016.$ 2 %杨自全，支启恒，王瑞祥.待功高速公路大厚度水泥稳 定碎石基层设计与施工$J] •筑路机械与施工机械化,2016(8): 39-43.$ 3 %赵峥嵘.大厚度水泥稳定碎石基层路拌施工一次成型 技术研究$ D% .重庆交通大学,2016.$ 4 %黄志忠.水泥稳定碎石基层分层摊铺一次成型技术研 究$J%.福建建材,2018,(9) ：77-79.$ 5 %李建斌，李强，韩永红，等.骨架密实水泥稳定碎石混合 料级配规划求解设计研究$ J% •公路,2019,3 (9) ：255-258.按上述计算公式计算=如下表：表3 7d无侧限抗压强度试验结果表水泥剂量2%2.013%2.054%5%6%2.752.422.44强度代表值=0应不小于强度标准值=，当@0 <=时，应重 新进行配合比试验,经检验上述试验数据满足要求。上述实验均为实验室室内试验，与现场施工存在一定误 差,如室内击实试验采用的最佳含水量,建议现场施工应比室 内试验高0.5% -1.0% ；试验配合比设计采用的水泥剂量，建 议现场施工控制应比室内试验高0.5% #3结论(1)针对超厚水泥稳定碎石基层,在原材料选择的基础上,

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