導(dǎo)語：高速公路水泥穩(wěn)定碎石優(yōu)化設(shè)計研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:基層水泥穩(wěn)定碎石混合料目標(biāo)配合比與現(xiàn)場生產(chǎn)配合比脫節(jié)一直是半剛性基層施工的通病。依托甜永高速公路項目，通過數(shù)理統(tǒng)計手段對水泥穩(wěn)定碎石基層級配進行優(yōu)化設(shè)計，以期解決該項目基層目標(biāo)配合比與生產(chǎn)配合比脫節(jié)、目標(biāo)配合比試驗周期長而無法有效指導(dǎo)基層現(xiàn)場施工的現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞:水泥穩(wěn)定碎石;級配;基層;生產(chǎn)配合比;優(yōu)化

1項目概況

甜永高速工程建設(shè)項目是銀百國家高速公路(G69)的重要部分，它南接陜西咸旬高速公路，從而在交通網(wǎng)絡(luò)線上形成了北通銀川、南接西安的省際間快速聯(lián)絡(luò)通道，是陜、甘、寧三省地區(qū)的重要運輸大通道。甜永高速路面結(jié)構(gòu)為:上面層為superpave－13(4cm);中面層為superpave－20(6cm);下面層為ATB－25(8cm);基層與底基層均為水泥穩(wěn)定碎石混合料，設(shè)計級配為C－B－1。

2級配優(yōu)化方案

水泥穩(wěn)定材料其強度主要來自于礦料本身的強度(如壓碎值、針片狀含量)、礦料級配(最為重要)和混合料的密實性以及水泥的水化作用。本次級配優(yōu)化工作的主要目的是為了分析水泥穩(wěn)定混合料中碎石含量的合理范圍，為后續(xù)的施工及質(zhì)量管控提供了依據(jù)。詳細步驟如下。1)對基層材料每批次原材料篩分數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計計算，求出各檔集料各粒徑的平均通過率及標(biāo)準(zhǔn)差。2)根據(jù)各檔礦料篩分統(tǒng)計結(jié)果，通過調(diào)整混合料4．75mm篩孔上的通過率設(shè)計4條級配曲線(4．75mm篩孔上的通過率間隔在2%左右，同時保證混合料級配曲線基本符合C－B－1的級配范圍)。3)根據(jù)前期生產(chǎn)配合比(基層或者底基層)確定的設(shè)計水泥劑量，對設(shè)計的中4條級配曲線進行重型擊實試驗，從而確定出各級配曲線混合料的最大干密度ρd及最佳含水量wopt。4)根據(jù)擊實試驗結(jié)果，分別對4條級配曲線的混合料進行7天無側(cè)限抗壓強度試驗，并逐個計算出4條級配方案的7天無側(cè)限抗壓強度代表值，最終在其中選擇強度最高的曲線作為最佳級配曲線。5)根據(jù)各檔原材料篩分的平均通過率及標(biāo)準(zhǔn)差，通過各粒徑篩孔通過率±2倍標(biāo)準(zhǔn)差的方式計算出各檔集料的波動上、下限，按目標(biāo)級配曲線比例計算出混合料的波動上、下限，原則上應(yīng)以該波動上、下限作為基層施工時控制基層混合料級配范圍的依據(jù)。

3原材料試驗結(jié)果統(tǒng)計

本項目細集料(0～3mm、3～5mm)由寧夏瑞興礦業(yè)有限責(zé)公司生產(chǎn);粗集料(5～10mm、10～20mm、20～26．5mm)由平?jīng)鲂率⒌V業(yè)有限責(zé)任公司生產(chǎn)，壓碎值、針片狀含量等指標(biāo)均滿足要求。此次試驗統(tǒng)計了0～3mm的石屑篩分結(jié)果共計40組，3～5mm的細集料篩分共計40組，5～10mm碎石共計40組，10～20mm碎石共計40組，20～25mm碎石共計40組。各檔集料平均篩分通過率及標(biāo)準(zhǔn)差統(tǒng)計結(jié)果如表1所示。

4級配優(yōu)化設(shè)計及選擇

4.1級配優(yōu)化設(shè)計

以各檔集料篩分平均通過率進行摻配，通過改變4．75mm篩孔上的通過率設(shè)計出4條目標(biāo)級配曲線，每條級配曲線的4.75mm篩孔上的通過率按2%左右遞減或遞增，同時也要確保滿足C－B－1級配范圍要求。級配方案設(shè)計如表2所示。

4.2選擇最佳級配

對4種級配方案分別按照4．1%水泥劑量進行重型擊實試驗，進而確定出4種水泥穩(wěn)定碎石混合料的最大干密度及最佳含水率，具體的結(jié)果如表3所示。根據(jù)擊實試驗所確定的最大干密度ρd及最佳含水率wopt，并按照98%的壓實度，采用靜壓法成型規(guī)定數(shù)量(以13個試件為一組)的無側(cè)限抗壓強度試件，經(jīng)在養(yǎng)護室標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護7d，測定其7天無側(cè)限抗壓強度，試驗結(jié)果詳如表4所示。由表4中7天無側(cè)限抗壓強度試驗結(jié)果可知，3種方案抗壓強度均滿足設(shè)計要求(≥3．5MPa)，其中方案3的無側(cè)限抗壓強度值最高，這說明在相同水泥劑量條件下，方案3的級配的力學(xué)性能最優(yōu)，故確定方案3為最佳級配。

5確定和驗證混合料級配范圍

5.1確定混合料級配范圍

根據(jù)各檔礦料平均通過率及標(biāo)準(zhǔn)差，按各檔集料平均通過率±2倍標(biāo)準(zhǔn)差的方法計算出各檔集通過率的波動上、下限，并按照方案3各檔集料摻配比例計算出符合要求的級配波動上、下限，以期將此范圍作為施工過程中基層混合料顆粒級配的控制范圍，波動上、下限(即混合料級配范圍)如表5所示。根據(jù)計算出的級配波動上、下限來看，9．5mm以上粗集料級配波動范圍較C－B－1更寬，這與集料篩分統(tǒng)計中單檔粗集料級配波動變異系數(shù)非常吻合，0．15mm、0．3mm篩孔上的通過率偏粗，也與0～3mm石屑級配偏粗吻合。由此可以判定本次級配優(yōu)化過程是合理的，也能與前期集料檢測數(shù)據(jù)相匹配，故建議施工過程中基層級配控制應(yīng)注意以下幾點。1)嚴格控制10～20mm、20～25mm碎石級配，確保混合料級配的穩(wěn)定性，針對26．5mm超粒徑現(xiàn)象，允許混合料有2%～3%的超粒徑顆粒。2)考慮到0～3mm石屑級配偏粗但較穩(wěn)定，碎石加工場短時間難以整改，若貿(mào)然改動篩孔尺寸導(dǎo)致級配變動，對控制混合料級配穩(wěn)定性不利，故建議將混合料級配范圍進行相應(yīng)調(diào)整，施工過程中應(yīng)加強進場細集料級配及0．075mm含量檢測，以確保混合料級配穩(wěn)定。3)水泥穩(wěn)定結(jié)構(gòu)層作為高速公路的主要承重層，級配設(shè)計以密實防水、抗沖刷、收縮性小、強度高等要求為技術(shù)目標(biāo)，故在關(guān)鍵篩孔4．75mm檔選用實測結(jié)果計算的波動范圍7%(37%～43%)作為該標(biāo)段水穩(wěn)混合料的控制范圍。根據(jù)集料篩分結(jié)果和波動范圍，建議將混合料級配范圍作微調(diào)整，如表6所示。

5.2驗證混合料級配范圍

根據(jù)TYLM6同段拌合站配備德通800型振動拌缸2臺，串聯(lián)組合振動雙拌缸拌合，通過對104組拌合站皮帶傳送帶混合料的級配抽檢和統(tǒng)計結(jié)果分析，發(fā)現(xiàn)其4．75mm篩孔上的通過率超過級配上限的有2組、超出級配下線的有11組，實測合格率為87．5%，最大標(biāo)準(zhǔn)偏差為1．7%;26．5mm通過率小于100%的有2組，超粒徑含量宜控制在1%以內(nèi)。根據(jù)7天現(xiàn)場鉆芯取樣檢測發(fā)現(xiàn)，所檢100個芯樣均完整、密實，并對芯樣進行了無側(cè)限抗壓強度試驗，試驗結(jié)果統(tǒng)計如表7所示。由表7可知，現(xiàn)場芯樣無側(cè)限抗壓強度代表值遠大于設(shè)計強度(≥3．5MPa)，最大值達到了7．2MPa，且變異系數(shù)僅為6．0%。由此可知，級配優(yōu)化對生產(chǎn)配合比及混合料生產(chǎn)起到了實質(zhì)性的指導(dǎo)作用。

6結(jié)論

本文首先對甜永高速公路項目集料進行篩分統(tǒng)計，然后通過級配摻配優(yōu)化設(shè)計和本項目集料實際情況得到了合理的級配范圍，最后通過混合料篩分及現(xiàn)場鉆芯取樣檢測進行了驗證，現(xiàn)得到如下結(jié)論。1)通過混合料級配優(yōu)化設(shè)計，能準(zhǔn)確有效控制混合料生產(chǎn)級配且能保證其穩(wěn)定性，對混合料生產(chǎn)和現(xiàn)場施工起到了實質(zhì)性的指導(dǎo)作用。2)通過建立集料數(shù)據(jù)庫，能夠最大限度縮短配合比設(shè)計耗時周期長的問題。3)通過級配優(yōu)化設(shè)計及數(shù)理統(tǒng)計方法準(zhǔn)確得到了合理的生產(chǎn)級配控制范圍。

參考文獻:

［1］中華人民共和國交通運輸部．JTG/TF20－2015公路路面基層施工技術(shù)細則［S］．2015．

［2］劉凱勇．高速公路水泥穩(wěn)定碎石基層質(zhì)量控制要點［J］．建筑技術(shù)開發(fā)，2020，47(9):118－119．

作者：張巖 單位：甘肅省交通科學(xué)研究院集團有限公司 甘肅省道路材料工程實驗室