静压稳定碎石配合比试验研究
Experimental study on mixing ratio of static pressure stabilized gravel
赵峰1耿正君1程寅2徐晓山3娄晓钊4沈君2桂启涛2
(1漯河市公路管理局，河南漯河462000; 2交通运输部科学研究院，北京100029; 3漯河信运监理咨询有
限公司，河南漯河462000; 4漯河市公路工程建设总公司，河南漯河462300)
摘要：利用水泥作为主要稳定剂，开展静压稳定碎石配合比试验研究，为基层免振稳定技术提供可能，以期解决目 前振动压实稳定基层对周围环境影响大的技术难点本文通过选取合适的稳定剂配比，对稳定碎石静压成型相关 参数确定、免振稳定碎石配合比组成设计、抗压强度进行试验研究，寻求适用的静压稳定碎石配合比组成，得到其 相关力学强度指标，为后续进一步试验段应用研究提供理论支持与工程指导 关键词：静压；稳定碎石；配合比；强度
Abstract: Using cement as the main stabilizer, the static pressure stabilized gravel mixture ratio test is carried out
to provide the possibility of vibration-free stabilization technology for the base layer, in order to solve the technical difficulties of the current vibration compaction and stability base layer to the surrounding environment. In this paper, by selecting the appropriate stabilizer ratio, the relevant parameters of stable rock-filled static pressure forming, the design of vibration-free stable gravel mix ratio, and the compressive strength are tested, and the suitable composition of static- pressure stabilized macadam is sought. The relevant mechanical strength index is obtained, which provides theoretical support and engineering guidance for the subsequent application of further experimental sections.Key words: Static pressure; stabilized gravel; mix ratio; strength
中图分类号：TLI448文献标识码：B文章编号：1003-8%5(2019)05-0084-04
主要化学成分见表2。
表1
水泥参数
终凝时间
min
1引言
振动压实是水泥稳定碎石施工中应用最广泛的压实方 法，但是由于施丁条件的约束，在居民区、商铺或老旧建筑 周围等特殊路段振动压实受到极大限制针对这一现象, 提出了一种不需要振动压实，亦能满足性能要求的水泥稳 定碎石技术，即静压稳定碎石技术m。
不同于道路基层目前所普遍采用的水泥稳定碎石(砂 砾)、石灰粉煤灰碎石(砂砾)等半刚性基层存在的石料短缺、 成本高、施工影响大及生态破坏大等缺陷，静压稳定碎石 技术作为一种可充分利用当地土体资源、经济高效且环保 的道路基层修筑技术，可有效解决前述半刚性基层所遇到 的建设难题|21。
现有研究对稳定碎石级配设计理论研究较多[31,而对 稳定碎石的固化剂材料选用、稳定工艺研究相对少。文
献报道了近村镇道路基戾施工多需要机械振动压实，对 道路两旁建筑民宅结构影响极大，民众实际诉求与现有施 工工艺矛盾突出。因此，充分寻求经济适用高效、对周围 环境影响小的道路基层稳定材料及施工工艺是公路工程中 迫切的需要。
本文利用废渣材料脱硫石膏作为膨胀剂，对静压稳定 碎石进行试验研究，提出可行的静压稳定碎石配合比，为 有效解决现有道路基层环境影响难题提出可行方案。
参数单位检测结果指标要求
比表面
积
m2/kg
初凝时间
min
安定
性
mm
抗折强度
MPa
抗压强度
MPa
358300
390240
450360 〜600
1.0彡5
5.53.5
27.518.0
表2
材料水泥脱硫石音
CaO
主要化学成分
主要化学成分/%
AIA
Fe：〇3
MgO
SO,
Si02其他3.11-
57.4641.17
15.460.12
3.630.03
13.50.05
6.09-
0.7558.63
2.2粗集料
本次试验选用由北京怀柔石料场生产的粗集料，材料 规格为15〜25mm、10〜15mm、5〜10mm、0〜5mm,其各 项技术指标检测结果见表3。
表3
试验项目压碎值，不大于
15 ~ 25mm
针片状颗粒含 量，+大于0.075mm 以下
10 ~ 15mm5 〜10mm15 ~ 25mm10 ~ 15mm5 ~ 10mm
%%%
粗集料技术指标检测结果
单位%
指标要求
26
检测结果22.47.7
20
3.11.50.0
-5
0.20.10.5
2原材料
粉尘含最，不
大？
2.1水泥及膨胀剂
本次试验选用标号为42.5的普通硅酸盐水泥，膨胀剂 选用脱硫石膏，水泥主要技术指标见表1,水泥与脱硫石膏
软石含量，不大于
2.3纤维
84
按照《定向纤维增强塑料拉伸性能试验方法》(GB/T 3354-1999),对三种不同纤维各项指标试验结果记录如下表4。
表4
三种不同纤维力学参数
项目
玄武岩纤维
聚丙烯纤维
玻璃纤维
单根纤维长度(mm)18/50/100
123/6/12纤维直径(^m)1510-155-8密度(kg/m3)26509102400断裂延性率(％)2.425-40
3弹性模量(GPa)95-1122A-3.2
38抗拉强度(MPa)
4000
600
1500
由表4可知，玄武岩纤维抗拉强度及弹性模量较聚丙 稀纤维和玻璃纤维高，故本试验选取玄武岩纤维增强试样 的抗拉强度。碎石性能的效果。
2.4级配选择
试验级配采用悬浮密实型级配，见表5。
表5
悬浮密实型级配
筛孔尺寸/mm
合成级配/%中值/%
下限/%
上限/%
26.5100.01001001001984.48482861673.576737913.270.668.565729.556.057.553624.7536.64035452.3625.826.522311.1818.917.513220.611.811.58150.37.77.55100.154.85370.075
2.2
3.5
2
5
3静压成型参数确定
3.1含水率与干密度之间的规律分析
为研究水泥稳定碎石试样在静压和击实两种不同情 况下的含水率与干密度之间的关系，分别选取水泥掺量为 4%、5%的两种试样进行室内击实与静压试验，得到其含水 率与干密度之间的关系曲线如图1所示。
图1
不同水泥掺量试样含水率与干密度关系曲线
实验与研究
由图1可知，在室内静压与击实试验下，水泥掺量为 4%、5%试样的含水率与干密度呈显著的二次函数关系。
计算最优含水率与最大干密度值见表6。
表6
最优含水率与最大干密度
试样
最优含水率/%
最大干密度/g/cm3
4%水泥击实5.52.3655%水泥击实5.72.3664%水泥静压5.72.3515%水泥静压
5.8
2.359
由表6可知，在水泥掺量为4%、5%时，通过室内静压 与击实两种试验方法得出的最佳含水率和最大干密度值均 近似相同。
3.2干密度与最大压力值之间的规律分析
静力压实过程中，影响压实效果的液压压力机参数主 要包括最大压力值、加载速率。其中，最大压力值与静力压 路机的线压力相关联，加载速率与静力压路机的碾压速度 相关联。试验选择 400kN、500kN、600kN、700kN、800kN、 900kN、lOOOkN七组最大压力值；考虑实际碾压速度，试验 选择1.0kN/s、2.0kN/s、3.0kN/s三组加载速率；考虑实际碾 压时长，每次加载达到最大值时，稳定在最大值2min后卸 载。选取水泥掺量4%试样，根据相关试验，得到含水率为 5.5%的干密度与最大压力值之间的关系曲线，如图2所示。
「E
02.322. /一■一加载速率lKN/s 2.—加载速率2KN/s fe{330
{la/
一 ▲—加载速率3KN/S
i
8
最大压力值/Ki\\
图2
干密度与最大压力值关系曲线
由图2可知，在三组不同加载速率下，试样的干密度值 均随着最大压力值的增加而不断增加。在最大压力值处于 400〜800KN时，试样干密度值增长较快，当最大压力值超 过800 KN后干密度增加幅度较小，且近似趋于平缓稳定。 在同组最大压力值条件下，加载速率越大，试样的干密度 越大；在加载速率为2KN/S和3KN/S时，试样的干密度值较 为接近，说明干密度随加载速率的增加而增大，且随着加 载速率的增加，干密度增幅减小。
3.3压碎率与最大压力值之间的规律分析
压碎率用测量压实前后通过某筛孔的通过率的差值来 表示。试验中选取xxmm筛孔的压碎率来进行分析。最大 压力值、加载速率及试样同上。测得在xxmm筛孔集料压
碎率与最大压力值之间的关系，绘制曲线如图3所示。
85
实验与研究
一■一加载速率lKN/s 一•一加载速率2KN/s - ▲一加载速率3KN7s
300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
最大压力值/KN
图3
压碎率与最大压力值关系曲线
由图3可知，不同加载速率下，试样的压碎率随着最大 压力值的增加而不断增大，当最大压力值超过800kN后，压 碎率增长缓慢，曲线趋于平缓，主要原因是随着最大压力 值的增加.集料间空隙减小，密实度增加，集料的承载能力 加强，集料更难被压碎。同时，同组最大压力值条件下，试 样的压碎率随着加载速率的增大而增大
综上所述：室内静力压实模拟现场碾压，当最大压力 值达到800kN后，干密度曲线趋于平缓，密实度基本不再增 加，当最大压力值超过800kN后，破碎率曲线趋于平缓，故 选取最大压力值为800KN;加载速率为3kN/s时的干密度 较大，且试验效率更高，故加载速率选取3KN/S;维持最大 压力时间2mintwi]。
4免振水泥稳定碎石配合比试验
本试验免振水泥稳定碎石采用：水泥掺量为4%,玄武 岩纤维掺量为：0%、0.05%、0.1%、0.15%,膨胀剂的掺量选 用 0.丨 6%、0.24%、0.32%、0.4%.、0.48%、0.56%,开展室内配 合比强度试验研究。
为研究试样在不同膨胀剂掺量下7天无侧限抗压强度 的变化规律.故选用水泥掺量为4%的试样，设计膨胀剂掺 量变量为 0.16%、0.24%、0.32%、0.4%、0.48%、0.56%六种, 进行室内无侧限抗压强度试验，并关系曲线如图4所示
(
£3埘锂田诨堅昊«
0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60
膨胀剂掺量(%)
86
图4
膨胀剂掺量与无侧限抗压强度关系曲线
由图4可知，试样无侧限抗压强度随膨胀剂掺量的增 加而增加当膨胀剂掺量为小于0.4%时，强度增长较大, 此后增加膨胀剂掺量，曲线趋于平缓当膨胀剂掺量为0.4% 时，7d和28d无侧限抗压强度分別为7.3MPa和8.9MPa,满 足规范强度要求，继续增加掺量强度增加有限，且提高施 T.成本，因此选取膨胀剂最佳掺M为0.4% _
为研究试样在不同玄武岩纤维掺量下无侧限抗压强度 的变化规律，故选用水泥掺量为4%、膨胀剂掺量为10%的 试样，设计18mm长的玄武岩纤维掺量变量为0%、0.05%、 0.1%、0.15%,进行室内无侧限抗压强度试验，并绘制其关 系丨丨丨丨线如图5所示：
7.0 I0.00 --------'--------0.05 1--------■--------0.10 1-----------------0.15 1--------.--------0.20
1
玄武岩纤维掺量(%)
图5
玄武岩纤维掺量与无侧限抗压强度关系曲线
屮阁5可知，试样无侧限抗压强度随玄武岩纤维掺量 的增加而增大。纤维的加人在水泥稳定碎石内部构成一种 均匀的乱向支撑体系.从而产生有效的二级加强效果，提 高了结合料的力学强度选取纤维掺量10%作为试验配合 比使用较为合适。免振静压稳定碎石在0.4%膨胀剂掺量、 0.1 %玄武岩纤维掺量下7d和28d无侧限抗压强度分别为 9.4MPa, 10.3MPa,满足基层设计强度要求，实际应用具有 可行性..
5结语
丨）应用静压成型法，室内静力压实模拟现场碾压，当 最大压力值达到800kN后，干密度曲线趋于平缓，密实度基 本不再增加，当最大压力值超过800kN后，破碎率曲线趋于
平缓，故选取最大压力值为800KN;加载速率为3kN/s时的 干密度较大，且试验效率更高，故加栽速率选取3KN/S;维 持最大压力时间2min:.
2)研究了膨胀剂掺量、纤维掺ft对无侧限抗压强度的 影响，确定膨胀剂掺量为0.4%、纤维掺量0.1%,可作为免 振稳定碎石配合比使用：掺人膨胀剂、纤维的免振水泥稳 定碎石具有更高的强度、较高的承载力，具有一定适用性
参考文献
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CF转第42页)
检验与认证
其中：C(CH20)-空气中甲醛质量浓度；mg/W;7)臭氧发生技术降解法。样品溶液的吸光度；5.2生活中常见治理甲醛的方法
空白溶液的吸光度；丨）如超标1倍左右可不做治理，只用活性炭等加以吸 Ss-计算因子，(Xg/吸光度；
收；
标准状态下的采样体积；L
2) 通风换气法；c.用室内甲醛含量-室外甲醛含量得出被测房间室内 3) 植物净化降解法。
空气中甲醛浓度。
为了实实在在测出建筑材料和装修材料所产生的污 6结语
染，室内环境指标(除氡外)均应扣除室外空气空白值，这也 是工程建设必须有效控制的内容，因为室外空气污染不受 从以上数据可以看出，同一房间、同检测设备、同等环 工程建设单位控制，与建筑材料等产生的污染无关。
境下，室内环境甲醛检测由人员造成的误差较小，当然也与 表3
甲醛标准曲线数据
自身的熟练程度有关，但环境温度对现场的影响较大，如 由于现场温度高，造成当时甲醛释放量大，从而使所测结
管号
0
12345678果偏大；目前房屋验收检测以毛坯房为主.污染源较少，甲 标准r.作液
体积(ml)0.0
0.10.20.40.60.81.01.52.0醛含量满足国家规范要求，当住户人住之后，有了装修以 及家具的存在，检测结果普遍不合格，从而和验收前结果 标吸收液体 fAtml)5.04.94.84.64.44.24.03.53.0有一定的矛盾，后期如果安全人住，需要进行处理，以保证 准曲甲醛含 量(蚪g)0.0
0.1
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.5
2.0
甲醛含量在规范限值以内。
线现在室内装饰中大量使用装饰材料、人造板，而这些 绘标准吸 光度A0.0180.0350.0650.1020.1510.1890.2330.3710.498
材料在生产过程中又不能完全消除甲醛的影响.致使室内 制
放置时间
装饰不可避免受到甲醛释放所造成的污染，且甲醛的释放 min
15
使用波长nm
630
比色皿厚度
cm
1
还是一个长期缓慢的过程。人们为此在不断的努力，研制 回归方程Y=bx+a各种方式方法来降解、减少甲醛污染对人体的造成的危害， 计算因子
B=l/b=4.1682
方法有：经常开窗通风，降低甲醛的浓度。
表4两次采样结果计算
除此之外，实际检测丁.作中，选择正确的检测方法，不 断提高检测人员的专业水平，加强对仪器设备及环境的控
采样人员
第一组人员
第二组人员
制，进一步提高室内环境检测结果的准确性和可靠性，本 样品空气中
采气体积V,(L)
1010文通过对甲醛的危害，检测方法及影响因素的分析、防治 甲醛浓度检 换算成标准状态下的
测采气体积VJL)
7.27.2措施简单阐述，让人们进一步了解甲醛的危害，注重甲醛 室内试样吸光度八，0.124
0.118
的检测以及治理，生活水平日益提高的同时确保健康的生 活环境。
采样过程必须规范，吸收液应符合规范要求，在冰箱 中72h以内有效，时间过长，导致吸收液浓度及成分发生变 参考文献化,造成采样不准，结果产生误差。
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42
2部
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