浅议二灰碎石级配组成与无侧限抗压试验（交通）

                               王宏刚

                 （唐山市曹妃甸区交通运输局  唐山  063300）

摘要用贝雷法集料级配设计理论检验了2种不同的二灰碎石集料级配建议值，从而得出一种

较为合理的级配，在这种级配条件下，阐述了二灰碎石无侧限抗压试件的制作、养生及试压应注意的几个问题。

关键词  贝雷法  悬浮密级配  嵌挤式密级配  无侧限抗压试件  养生

    二灰碎石以其自身的独特优点，在北方地区得到广泛应用，且现已发展为厂拌机铺应用方式，无论从生产工艺、施工工艺还是从理论研究上均有了长足的发展，但二灰碎石试验方面的研究相对滞后。由于二灰碎石的级配要求严格，且对试验中应注意的问题，论述的不多，为指导施工单位试验人员具体操作，笔者根据多年的实际工作，对二灰碎石试验方面提出方案，以供参考。

1  二灰碎石的配比组成

    二灰碎石是由石灰、粉煤灰、碎石等按一定的比例配比组成的。交通运输部颁布的《公路路面基层施工技术规范》(JTG/TF20 - 2015)（以下简称《规范》）中明确提出了二灰碎石中级配碎石的组成范围区间，见表1。

    通过一段实际应用后，感觉到该配比存在着以下问题。

    (1)在m（石灰十粉煤灰）：m（集料）=20：80的配合比二灰碎石混合料中，细小集料过多，4. 75 mm以下的通过率为32%，再加上20%的石灰、粉煤灰，共计52%（占二灰碎石总量），它是属悬密级配，还是嵌挤密级配，有待探讨。

    (2)由于细集料过多，容易产生温缩裂缝、干缩裂缝，降低了二灰碎石抗冲刷的能力，从而影响了二灰碎石的整体力学性能。

    (3)由于所需的养生时间相对较长，而过早开放交通又易产生细微的裂隙，因此给不便于封闭施工路段的养生增加了难度。

    近年来，在大量的实践经验的基础上，林绣贤、吕锡坤提出二灰碎石级配组成方案，即对二灰碎石中细集料进行一定的限制，4. 75 mm通过量在20%的石灰、粉煤灰只占总量（二灰碎石混合料）36%，见表2。

    对比表1、表2二灰碎石集料的组成级配，其差异是很大的，那么，上述2种二灰碎石集料级配哪一种属于悬浮式密级配，哪一种属于嵌锁式密级配，可用“贝雷法”进行分析。

    贝雷法是由美国的Robert D．Bailey提出的一种确定沥青混合料级配的方法，贝雷法的主要设计思想是，集料相互嵌挤所形成的空隙率大小与集料的粒径、形状有关，为了达到最大的密实度和嵌挤效果，粗集料相互嵌挤所形成的空隙由细集料来填充，这些细集料即相互嵌挤形成次级骨架，同时又形成更小一级的空隙结构，这又需要更细的集料来填充，这样级填充，从而形成多级嵌挤结构，所以粗细集料分界点就成为级配设计的出发点。

    贝雷法认为，粗集料中D/2与D/4之差的集料含量与D/2以上集料含量之比，即粗料率

CA=(PD/2 - PD/4 )1(100 - PD/2)=0.4～0.8为宜。CA<0.4，混合料必然离析，耐久性差；CA>0.8的混合料稳定性不好。现将表1、表2二灰碎石集料的组成范围中1号、2号级配组成，按贝雷法理论公式分别计算D/2，D/4号筛孔的通过量，并分别计算其CA值，列于表3。

    由表3可见，无论《规范》级配和林一吕氏级配均属于密级配，但前者理应属于悬浮式密级配，而后者则属于嵌挤式密级配。悬浮式密级配由于细集料的数量较多，粗集料被细集料挤开，因此，粗集料以悬浮状态位于细集料之间，这种结构的混合料的密实度较高，但稳定性较差。嵌挤式密级配既有一定数量的粗集料形成骨架结构，又有足够的细集料填充到粗集料之间的空隙中去，因此，这种结构的混合料的密实度、强度和稳定性都比较好。由此可见，后者级配组成较前者更为科学合理。

2二灰碎石无侧限抗压试件中应注意的问题

2.1  原材料方面的要求

    在二灰碎石生产中，应尽量使用优质石灰，一般应选择二等品以上为宜，而粉煤灰的烧失量宜较小，其化学成分如SiO₂，Al₂ O₃，Fe₂ O₃的总量应大于70%。二灰碎石中的集料部分对压碎值及针片状总量均应符合有关技术标准。

2.2试件制作方面的要求

    (1)制作前对二灰碎石混合料应按试验规程认真地进行分样，使其保持较好的均匀性，以减少由于材料不均匀而造成的变异系数C v过大的问题。

    (2)制作称重应准确。依照现场压实度的要求，试件应根据有关试验规程严格地进行计算、称量、制件。

    (3)制件时用捣棒将试样分层捣实，一般应控制在3～5层振捣。且细集料放在底面、四周及上面，尽量使试件的表面平整光滑，杜绝表面开口孔隙过多的现象。

    (4)试件制用时，应注意试件上下承压面尽量保持平行，使其承压时受力均匀。

    (5)制作高度一定要控制在(15±0.2)cm范围内，否则无法保证其压实度，进而影响其抗压强度（其7d的无侧限抗压强度应以物理力学强度为主，而其中的石灰与粉煤灰之间属缓凝性化学反应所形成的力学强度需要一定的时间）。

3二灰碎石无侧限抗压试验实例

    在我公司承建的多项工程中，均采用了上述方法，并取得了良好的路用效果，下面以一组实例来进行介绍，见表4。

    从二灰碎石无侧限抗压试验记录表结果（见表2）可以看出，强度平均值1. 38 MPa，远远大于《规范》的设计强度要求0.8 MPa，强度越高，路面性能越好，说明现场采用的级配越合理。

    该组二灰碎石无侧限抗压试验是在下列条件下进行的。

    (1)二灰碎石配合比为m（石灰）：m（粉煤灰）：m（碎石）：m（瓜子片）：m（米砂十石屑）一6：14：40：24：16，具体现场采用的级配组成见表5。

(2)二灰碎石最大干密度=2.09 g／cm³，最佳含水量W₀=8.5%。

    (3)二灰碎石压实度为98%（依照现场施工压实度要求）。

    (4)进行标准养护6 d(即温度(25±2)℃，湿度>90%）后，浸水1d进行无侧限抗压试验。

4结论

    (1)在丰碱线大修工程和邱柳线改建等几个工程项目中，二灰碎石的级配均采用了表2中的1号级配组成，按如此组成所铺筑的二灰碎石基层成为嵌挤式密实型结构。这将有助于提高半刚性基层抗裂性和抗冲刷能力。

    (2)二灰碎石无侧限抗压强度试件制作时，在保证原材料的前提下，注重现场取样的混合料的含水量，一定要大于最佳含水量1%～2%；制件时应保持试件表面光滑，尽量避免开口孔隙，试件静压成型后，要有一个稳压的过程(一般保持2～3 min)，以防试件回弹影响压实度。

    (3)二灰碎石无侧限抗压试件养护时，要掌握好温度、湿度，特别是浸水养生时水温宜保持在25±2℃，否则将影响其无侧限抗压强度。