王書杰

（交通運(yùn)輸部科學(xué)研究院，北京 100029）

0 引言

級(jí)配碎石作為一種路面結(jié)構(gòu)層材料，已經(jīng)在國(guó)內(nèi)很多地區(qū)的高等級(jí)公路中運(yùn)用，但施工中對(duì)于級(jí)配碎石的成型方法存在分歧。本文通過(guò)對(duì)級(jí)配碎石不同成型方法及試驗(yàn)指標(biāo)的對(duì)比分析，從而確定適宜本項(xiàng)目級(jí)配碎石的最合理設(shè)計(jì)方法。

1 原材料與成型方法

1.1 原材料

本項(xiàng)目級(jí)配碎石原材料采用平頂山郟縣采石廠所產(chǎn)的石灰?guī)r碎石，按規(guī)范要求的級(jí)配范圍分為19～31.5mm、9.5～19mm、4.75～9.5mm、0～4.75mm四檔，集料的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)經(jīng)檢測(cè)均符合《路面基層施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ 034—2000）中對(duì)集料的要求。

1.2 成型方法

1.2.1 重型擊實(shí)法

重型擊實(shí)方法是在室內(nèi)通過(guò)施加沖擊荷載對(duì)級(jí)配碎石材料進(jìn)行壓實(shí)。重型擊實(shí)儀見圖1。從通過(guò)對(duì)材料產(chǎn)生剪應(yīng)力使之壓實(shí)的效果看，重型擊實(shí)方法與現(xiàn)場(chǎng)靜力壓路機(jī)的作用過(guò)程相似。但重型擊實(shí)與振動(dòng)壓路機(jī)通過(guò)高頻振動(dòng)作用使材料產(chǎn)生“液化”，從而使混合料密實(shí)的過(guò)程是完全不同的。即使重型擊實(shí)與振動(dòng)壓實(shí)的壓實(shí)功相同，由于兩者作用機(jī)理不同，形成的被壓實(shí)材料的最大干密度和最佳含水率也是不一樣的。因此，重型擊實(shí)試驗(yàn)所得出的最大干密度和最佳含水率和現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)壓路機(jī)碾壓下能達(dá)到的最大干密度和所需要的最佳含水率是不一致的。

近年來(lái)，大噸位振動(dòng)壓路機(jī)已得到廣泛使用，重型擊實(shí)下的擊實(shí)功確定的最大干密度和最佳含水率，已經(jīng)不能與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況相一致，不能有效地模擬施工現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用振動(dòng)碾壓工藝的壓實(shí)效果。

圖1 重型擊實(shí)儀

1.2.2 振動(dòng)成型法

振動(dòng)成型法是在室內(nèi)通過(guò)動(dòng)態(tài)沖擊對(duì)材料進(jìn)行壓實(shí)。振動(dòng)成型儀見圖2。其產(chǎn)生荷載作用，使得材料內(nèi)部顆粒隨之振動(dòng)，重新排列，被壓實(shí)材料顆粒間隙不斷減小，密度不斷增加，而且顆粒間隙的減小使顆粒之間的接觸面積增大，導(dǎo)致被壓實(shí)材料內(nèi)摩擦力增大，承載能力得到提高。再者，用振動(dòng)成型方法設(shè)計(jì)修筑的道路抵抗溫縮和干縮裂縫的能力較優(yōu)。振動(dòng)使材料內(nèi)部產(chǎn)生振動(dòng)力，被壓實(shí)的顆粒在振動(dòng)力的作用下，由靜止?fàn)顟B(tài)過(guò)渡到運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，被壓實(shí)材料之間的摩擦力也由摩擦狀態(tài)逐漸進(jìn)入到動(dòng)摩擦狀態(tài)。

圖2 振動(dòng)成型儀

2 數(shù)據(jù)對(duì)比

2.1 室內(nèi)數(shù)據(jù)

根據(jù)《路面基層施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ 034—2000），級(jí)配碎石級(jí)配范圍的具體要求見表1。分別使用重型擊實(shí)儀和振動(dòng)成型儀對(duì)級(jí)配碎石進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，并根據(jù)兩組配合比設(shè)計(jì)結(jié)果分別進(jìn)行了300m試驗(yàn)段的試鋪工作。試鋪期間在現(xiàn)場(chǎng)采集了大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)室內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比、分析，確定適合本項(xiàng)目級(jí)配碎石的成型方法，試驗(yàn)數(shù)據(jù)及對(duì)比分別見表2和圖3。

表1 公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范（JTJ 034—2000）中的級(jí)配碎石級(jí)配范圍

表2 重型擊實(shí)和振動(dòng)成型試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比

圖3 級(jí)配碎石試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比圖

從表2和圖3可以看出，重型擊實(shí)法所確定的最大干密度較低，施工時(shí)較易達(dá)到設(shè)計(jì)壓實(shí)度，但混合料內(nèi)部并沒(méi)有完全壓實(shí)，其成型后水分散失較快，造成表面空隙多，局部離析、松散，彎沉值也受其影響，試驗(yàn)結(jié)果明顯偏大；而振動(dòng)成型法確定的最大干密度，比較接近該混合料的壓實(shí)密度，成型后比較密實(shí)，不易松散且承載能力較好。

3 結(jié)論

重型擊實(shí)法與振動(dòng)成型法室內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，振動(dòng)成型法配合比設(shè)計(jì)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際效果都優(yōu)于重型擊實(shí)法，最終確定本項(xiàng)目級(jí)配碎石配合比設(shè)計(jì)采用振動(dòng)成型法。

[1]JTJ 034—2000，公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范[S].

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