蘇風(fēng)華，魏麗華

(海林市公路管理站)

優(yōu)質(zhì)級(jí)配碎石基層

蘇風(fēng)華，魏麗華

(海林市公路管理站)

摘 要:從級(jí)配、彈性模量、受力等方面介紹了優(yōu)質(zhì)級(jí)配碎石基層。

關(guān)鍵詞:優(yōu)質(zhì)級(jí)配;碎石基層;彈性模量

無(wú)結(jié)合料處治粒料在國(guó)外是一種應(yīng)用極為普遍的筑路材料，廣泛用于柔性路面的基層和底基層，用于基層的常為較優(yōu)質(zhì)的碎石層。美國(guó)、澳大利亞及南非還把最佳級(jí)配的優(yōu)質(zhì)碎石用于半剛性基層與瀝青路面之間，作為減少瀝青路面反射裂縫的措施。我國(guó)也在多項(xiàng)大型工程中應(yīng)用了這類(lèi)材料和結(jié)構(gòu)，取得了較好的效果。

優(yōu)質(zhì)級(jí)配碎石基層強(qiáng)度主要來(lái)源于碎石本身強(qiáng)度及碎石顆粒之間的嵌擠力。因此，對(duì)于碎石基層應(yīng)保證高質(zhì)量的碎石，獲得高密度的良好級(jí)配和良好的施工壓實(shí)手段。我國(guó)相關(guān)規(guī)程在總結(jié)國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)及國(guó)內(nèi)使用情況的基礎(chǔ)上，規(guī)定高速公路和一級(jí)公路路面級(jí)配碎石集料 壓碎值應(yīng)不大于26%。研究表明，集料中小于0.5 mm含量及其塑性指數(shù)對(duì)級(jí)配碎石的力學(xué)性質(zhì)有明顯的影響。因此，綜合考慮結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)層排水因素，建議液限應(yīng)小于25%，同時(shí)規(guī)定小于0.5 mm細(xì)料的塑性指數(shù)應(yīng)小于8%。

級(jí)配是影響級(jí)配碎石強(qiáng)度與剛度的重要因素。一般來(lái)說(shuō)，密實(shí)的級(jí)配易于獲得高密度，從而使級(jí)配碎石獲得高的CBR值和回彈模量。用于高等級(jí)公路基層或用于半剛性基層和瀝青面層之間的最佳級(jí)配優(yōu)質(zhì)碎石，其級(jí)配應(yīng)能獲得最大密實(shí)的集料，并具有較好的透水性。表1給出了幾種級(jí)配的情況。表中ASTM是由美國(guó)材料試驗(yàn)協(xié)會(huì)提供的級(jí)配。G30，G40，G50級(jí)配分別為最大粒徑為 30 mm ，40 mm，50 mm時(shí)，用變K法按最大密實(shí)度原理推導(dǎo)出的級(jí)配。

表1 幾種級(jí)配集料通過(guò)篩孔百分率情況

表2給出了室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)重型擊實(shí)試驗(yàn)得到7種級(jí)配碎石的最大干密度及相應(yīng)的最佳含水率。

表2 級(jí)配碎石擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果

采用重型擊實(shí)和振動(dòng)成型方法對(duì)級(jí)配碎石的試驗(yàn)表明，振動(dòng)成型可以使級(jí)配碎石獲得更高的CBR值和回彈模量值。

回彈模量是表征級(jí)配碎石剛度的重要指標(biāo)及設(shè)計(jì)參數(shù)。一般來(lái)說(shuō)，級(jí)配碎石的回彈模量明顯低于半剛性基層材料，然而與半剛性材料不同的是，級(jí)配碎石材料具有較顯著的非線性。這種非線性特性使其在剛度較大的臥層上，表現(xiàn)出較大的回彈模量，從而亦具有足夠的抵抗應(yīng)力和變形的能力，最終使得級(jí)配碎石作為上基層不僅具有減緩半剛性瀝青路面反射裂縫的作用，同時(shí)也具有較好的抗疲勞能力。

表3是部分靜三軸彈性模量試驗(yàn)結(jié)果，表4是動(dòng)三軸彈性模量試驗(yàn)結(jié)果。

表3 級(jí)配碎石靜三軸彈性模量試驗(yàn)結(jié)果

表4 級(jí)配碎石動(dòng)三軸彈性模量試驗(yàn)結(jié)果

級(jí)配碎石彈性模量隨應(yīng)力狀態(tài)而變化的非線性特性表明，處于路面結(jié)構(gòu)半剛性基層上的 級(jí)配碎石上基層和處于土基上的級(jí)配碎石底基層，由于所處的應(yīng)力狀態(tài)不同，它們的彈性模量取值也不同。表5是級(jí)配碎石分別用于上基層及底基層時(shí)，根據(jù)彈性層狀理論分析所得到的常規(guī)路面結(jié)構(gòu)碎石所處的應(yīng)力狀態(tài)及模量取值的建議范圍。

表5 不同層位級(jí)配碎石受力狀態(tài)及模量取值建議范圍

從表5中可以看出，對(duì)于常規(guī)高等級(jí)瀝青路面結(jié)構(gòu)，當(dāng)級(jí)配碎石作為上基層下臥半剛性基層 時(shí)，其受力遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中作底基層時(shí)的應(yīng)力水平。按此應(yīng)力水平，并取前述動(dòng)三軸試件模型(K1，K2取平均值)E=244 432，則級(jí)配碎石做上基層時(shí)，其模量建議取350～550 MPa，此范圍對(duì)應(yīng)的瀝青面層厚度約為5～20 cm。由于目前高等級(jí)公路瀝青路面前層厚多為12～18 cm，對(duì)應(yīng)于此結(jié)構(gòu)的碎石基層模量取400～450 MPa是合適的。而當(dāng)級(jí)配碎石作為傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)底基層時(shí)，若仍按上述動(dòng)三軸試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，則模量可取150～250 MPa，此建議值與在工地上用承載板的實(shí)測(cè)模量基本一致。

中圖分類(lèi)號(hào):U416.214

C

1008-3383(2011)06-0102-01

收稿日期:2011-04-15