影响二灰稳定级配碎石强度的若干因素

影响二灰稳定级配碎石强度的若干因素

【摘 要】二灰稳定级配碎石在天津地区路用材料中使用广泛。如何保证该种材料强度是施工单位非常关注的问题。因此对影响该种材料强度的诸多因素进行了分析，为施工单位提高二灰稳定级配碎石的强度提供了有益的借鉴。

【关键词】影响；二灰稳定级配碎石；强度

二灰稳定级配碎石是石灰工业废渣稳定土类材料的一部分。在公路工程质量检验评定标准（JTG F80/1—2004）中，二灰稳定级配碎石作为路面基层或底基层，它的强度检测属于涉及结构安全和使用功能的重要实测项目。因此，在路面结构层施工中，二灰稳定级配碎石强度指标显得非常重要。笔者对影响二灰稳定级配碎石强度的因素做如下分析。

１．材料对二灰稳定级配碎石强度的影响

二灰稳定级配碎石由石灰、粉煤灰、碎石集料和水组成。其中.

1.1石灰质量对二灰稳定级配碎石结构的强度有直接影响

因为石灰中含有活性氧化钙、氧化镁等胶凝材料，在二灰稳定级配碎石中主要起碱性激发粉煤灰及与粉煤灰相互作用，生成含水的硅铝酸钙。这些新生的胶凝物质晶体具有较强的胶结能力和稳定性。因此，石灰的活性物质含量多少，既石灰的等级高低对二灰稳定级配碎石的强度影响很大。一般情况下，同一石灰剂量等级高的石灰与粉煤灰生成的含水硅铝酸钙就多，反应就充分，混合料的强度就越高。但当石灰剂量超过一定范围，过多的石灰在空隙中以自由灰存在，就会导致二灰稳定级配碎石强度下降。

1.2粉煤灰对二灰稳定级配碎石的结构强度也有影响

主要表现在粉煤灰的细度上。粉煤灰颗粒越细，它的二灰混合料强度越高。这是因为粉煤灰反应是在粉煤灰粒子的界面进行的，因此，粒子界面的大小直接影响到反应生成物的数量，进而影响到强度值。所以施工单位在选择粉煤灰时一定要选择（在符合规范要求的前提下）烧失量小，SiO2、Al2O3和Fe2O3的总含量较高、比表面积较大的粉煤灰。

1.3集料对二灰稳定级配碎石强度也是有影响的

①二灰稳定级配碎石的集料应符合级配要求，才具有“最小空隙率”和“最大结合力”，此时任何一级集料均不干涉其他各级集料的紧密排列，形成了一个多级空间骨架结构[1]。此时碎石的松散密度最大、抗变形能力较强、稳定性好，在结合料的胶结作用下，使其具有较高的强度。②稳定级配碎石中的粗集料，其压碎值指标在满足各项指标要求前提下，集料对二灰稳定级配碎石强度影响才不

会很大。

1.4含水量对二灰稳定级配碎石强度有较大影响

因为二灰类材料结构产生的前提条件是必须具备适当的水分，水分过大或过小都不利于二灰的火山灰反应。如果二灰类材料在最佳含水量下成型，其密实度接近于理论最大密度，而二灰类材料结构强度随密度增大而增大。因此，二灰稳定级配碎石在摊铺碾压时一定要使其含水量在最佳含水量情况下施工。

2.材料级配对二灰稳定级配碎石强度的影响

沥青路面裂缝，尤其是横向裂缝，近年来已成为沥青路面的主要病害之一。其原因已有不少人专项对其作过很多研究。大部分研究分析认为，除施工质量外，二灰稳定级配碎石中集料偏细是造成二灰稳定级配碎石裂缝的重要原因[2]。因此文献[3]中，对二灰稳定级配碎石材料的级配做了规定。当石灰粉煤灰与级配碎石比接近1：1时，混合料中的碎石形不成骨架，而是悬浮在石灰粉煤灰混合料中（称之为悬浮式二灰碎石）。悬浮式二灰碎石收缩性大，容易产生干缩裂缝。值得注意的是，在较多的设计中，很多二灰稳定级配碎石也是按石灰粉煤灰与集料之比为20：80计算的，但其上的沥青面层还是出现较多的反射裂缝（尤其是将二灰稳定级配碎石作为基层，并在其上直接铺筑沥青混凝土面层4cm～7cm）。这是由于集料级配虽然在规定级配范围内，但其大部分是由5mm以下石屑组成(约占集料总量50%),10mm～30mm粒料很少，如果再加上20%的石灰粉煤灰（其颗粒组成大部分在5mm以下），这样必然造成粒料形不成骨架，石灰粉煤灰及石屑在起胶凝作用而不是填隙作用。因此在二灰碎石混合料组成设计时，应多采用密实型设计。其混合料合成级配中4.75mm、2.36mm和0.6mm的通过质量至关重要，最好控制在规范允许的下限。

3.施工过程对二灰稳定级配碎石强度的影响

对二灰稳定级配碎石的压实是保证二灰稳定级配碎石强度非常重要的环节。实践证明只有二灰稳定级配碎石层压实度达到96%以上时粗集料、细集料之间才能更好的结合起来，形成较高的强度。在压实厚度不超过18厘米的情况下压实度均能达到98%以上。在碾压过程中，必须使压路机轮迹重叠1/3以上。

二灰稳定级配碎石的压实度是间接反映二灰稳定级配碎石层强度的一个的指标。其大小也受诸多因素的影响，其中.

3.1碾压机具对压实度的影响

碾压机具是否满足要求以及碾压遍数等对压实度的影响已在前面叙及，这里不再累述。

3.2含水量对压实度的影响

当二灰稳定级配碎石的含水量较小时，其密度也相应较小，随着含水量的增加密度随之增大。因此施工过程中，含水量控制在较最佳含水量大2%范围内，压实效果最好。

3.3碾压层的厚度对压实度的影响

不论什么压路机械，都有一个压实功的影响厚度，压实层厚超过了机械所能达到的压实厚度，压实度就会受到影响，因此，在各种规范中都规定了填筑层的最大层厚，以保证二灰稳定级配碎石全层压实度都能达到设计要求。

3.4集料的级配对压实度的影响

集料的级配对密实度有明显影响。因此，要求用做路面结构层的集料应有良好的级配，使大、小料相互嵌挤，结构层才能达到良好的压实效果。

3.5下承层对压实度的影响

在二灰稳定级配碎石基层施工时，如果路面底基层（有时直接是路床顶）没有足够的强度，二灰稳定级配碎石基层是难以达到较高压实度的。因此在基层施工之前，必须先使路面底基层达到足够强度后，才能进行二灰稳定级配碎石基层施工。

4.养生对二灰稳定级配碎石强度的影响

保持二灰稳定级配碎石适当的水分是十分重要的。因为，石灰粉煤灰的火山灰反应需要水分，在粉煤灰玻璃体表面的Al-O-Si键、Si- O-Si键被OH-破坏时，也需要相对液相条件，況且Ca(OH)2的结晶也需要水分。所以在养生过程中若能基本保持压实含水量（即指接近最佳的含水量）就可以满足各项反应要求。

石灰、粉煤灰的火山灰反应与养生时间和温度也有很大关系，而不同的养生温度和养生时间又对二灰稳定级配碎石的强度有明显影响。其中，不同养生时间对强度影响基本上随时间增长而增大，但到后期（一般半年后），其强度就达到稳定，几乎不再有大的增长；养生温度对强度的影响不随养生温度的增加而呈线性关系，在温度低于5℃时，石灰粉煤灰集料的强度基本很少发展。

5.结论

针对上述各影响因素，施工单位在施工时就应当严把原材料准入关；选好供料厂，对混合料的配合比等指标每日检查；合理选配性能良好的施工设备，采用最佳设备组合；碾压完成后一定要采取最好的养护措施。只要施工单位作好这四方面工作，二灰稳定级配碎石强度就会有保证。

【参考文献】

［１］万材柏，万丽萍.公路工程施工项目实验员实用手册[M].北京：人民交通出版社，2004：1-369. ［２］平树江,李炜光.二灰类材料抗裂性能研究[J]. 公路，2006（5）：179-183.

［３］高玮.浅谈二灰碎石基层施工质量控制[J].北京公路，2003（3）．

［４］沙爱民.半刚性路面材料结构与性能[M].北京：人民交通出版社，1998：1-127.

［５］交通部科学研究所. JTJ057―1994公路工程无机结合料稳定材料试验规程[S].北京：人民交通出版社，2000.