■ 孫耀東 趙曉晴 王 龍

（1.江蘇省海洋資源開發(fā)研究院（連云港），連云港 222005;2.淮海工學院 土木與港海工程學院，連云港 222005;3.哈爾濱工業(yè)大學 交通科學與工程學院，哈爾濱 150090）

在我國，90%以上的瀝青路面都是采用無機結合料穩(wěn)定粒料作為基層的半剛性基層瀝青路面。半剛性基層由于具有較高的強度，剛度和穩(wěn)定性，在路面基層當中具有主導地位，為我國的經(jīng)濟發(fā)展做出了巨大貢獻，但半剛性基層的廣泛應用也暴露出兩大缺陷：一是橫向收縮產(chǎn)生的反射裂縫；二是半剛性基層排水條件差。工程實踐表明，這兩種缺陷直接或間接導致

路面的早期損害是瀝青路面產(chǎn)生病害的主要來源[1，2]。級配碎石柔性基層是由低粘結力的松散材料經(jīng)碾壓形成，它具有減少瀝青層橫向裂縫以及良好的排水性能的優(yōu)點。但是級配碎石的使用存在回彈模量小及永久變形大，容易導致面層的網(wǎng)裂和過大的車轍。從火力發(fā)電廠排出的廢渣——粉煤灰已經(jīng)廣泛地用做公路基層材料，以該材料為輔鋪筑的道路具有強度高，板體性好，水穩(wěn)性和凍穩(wěn)性優(yōu)良的特點，在半剛性基層如二灰碎石基層中已經(jīng)廣泛使用。利用粉煤灰修筑道路具有較大的經(jīng)濟和環(huán)保效益。在陳國明的《粉煤灰級配碎石混合料試驗研究》中提出了添加粉煤灰改善級配碎石的觀點并做了一系列的試驗研究。發(fā)現(xiàn)粉煤灰不僅對級配碎石的施工和易性有利，而且提高了級配碎石的模量，增強了抵抗塑性變形的能力[3，4]。但就目前而言，粉煤灰級配碎石混合料在我國路面結構中應用并不多，其路用性能還有待試驗研究。本文利用坍落度筒和自制漏斗裝置對粉煤灰穩(wěn)定級配碎石的和易性進行了研究。

1 試驗設備及級配選擇

1.1 試驗設備

在本文中采用了坍落度筒和我們自制的用于評價離析、流動性和粘結力的漏斗裝置。裝置如圖1。該裝置底部上部直徑25cm，高25cm，開孔8cm，孔頸長6cm。固定使其底部開口離地面30cm。裝料時松裝，裝上料后，抽出插板，使料自由下落，然后測量其堆積高度和堆積直徑，以其高度和直徑評價料的粘結性和松散程度。而坍落度筒則為試驗室的標準設備，高度為30cm，上口直徑10cm，下底面直徑20cm。每次試驗通過量取落下的料的高度和直徑，以此評價流動性和粘聚力。

圖1 自制裝置

1.2 級配選擇

根據(jù)經(jīng)驗[4，5]，在試驗中推薦使用以下兩個級配：一個較粗的間斷級配，另一個較細的四川級配（見表1）。用我們自制的設備來仔細研究添加粉煤灰后級配碎石抵抗離析，及增加施工和易性方面的性能。

表1 本文所采用的級配

2 試驗結果與討論

2.1 坍落度與坍落直徑

試驗中我們首先采用間斷級配，對不同的粉煤灰含量和含水量進行了試驗。圖中逗號前面的數(shù)字表示粉煤灰百分含量，逗號后面表示百分含水量。結果見圖2～3：

圖2 坍落度

圖3 坍落直徑

由圖2可以看出，當不添加粉煤灰時，坍落度特別大，因為碎石特別松散，當提起坍落度筒時，碎石全部松散落下，因而離析嚴重，粗料大量地滾到外沿，而添加粉煤灰后，坍落度下降很多，碎石松散滾落不像純級配碎石那樣迅速，因為粉煤灰增加了碎石間的粘結力，改變了碎石特別松散的結構。

由圖3可以看出，添加粉煤灰后，由于粘聚力的增加，粉煤灰級配碎石落下的直徑減小，級配碎石落下的時候，要擺脫粘聚力的束縛，消耗掉一部分的能量，而且，級配碎石落下時由于有粉煤灰的緩沖，也要吸收一部分的能量，所以這能大大減小沖擊的能量，使粗集料不能滾遠，減小離析，有利于施工。

2.2 堆積直徑與粉煤灰含量及含水量的關系

試驗時我們采用間斷級配和四川級配兩種級配，其圖中橫坐標類型中逗號前面數(shù)字表示粉煤灰含量，逗號后面表示含水量。圖中堆積直徑是料從漏斗落下后，在地上堆積成錐形的底面圓的直徑。

由圖4可以看出當含水量較少時，堆積直徑較大，因為含水量小時粒料松散，落下的時候能量損失小。這樣的話，粗料能量較大，滾的比較遠，因而造成粗料集中在外緣的離析，在施工過程中影響施工質量?；鶎硬痪鶆?，給以后路面病害形成隱患，由整個堆積直徑的趨勢，同在最佳含水量的情況下，隨著粉煤灰的增加，堆積直徑減小，此時是粘聚力在起作用，但當粉煤灰增加到一個程度，還有含水量也達到較大的時候，那時堆積直徑也會增大，因為粉煤灰及含水量增加到一個程度，流動性就開始表現(xiàn)出來。在同樣的粉煤灰含量的情況，隨著含水量的增加，首先是堆積直徑減小，一定的含水量能改變碎石松散的狀況，但含水量增加到一定的狀態(tài)，水膜厚度超過一定的范圍，潤滑作用超過粘聚作用，那時流動性增強。而級配碎石不同于水泥混凝土，水泥混凝土水泥漿很多，能形成漿體，粘聚力很強，不容易離析。如果級配碎石很松散，流動性很強的話，施工時會產(chǎn)生離析。

圖4 間斷級配堆積直徑與粉煤灰含量及含水量的關系

圖5 四川級配的堆積直徑與粉煤灰含量及含水量的關系

圖5是四川級配的堆積直徑，可見比間斷級配隨粉煤灰含量的變化要均勻很多，主要是因為四川級配的細集料較多，粒徑比較均勻。但是四川級配堆積直徑隨含水量變化很明顯，如粉煤灰含量為7%的時候，開始隨著含水量的增加堆積直徑減小，粉煤灰增加了石料之間的粘結力，石料落下時候不容易滑落，但當含水量增加至7.7%時，堆積直徑卻又開始上升。主要是此時的含水量讓粉煤灰碎石之間潤滑，石料移動特別容易，開始有點流淌了。

2.3 堆積高度與粉煤灰含量及含水量的關系

試驗時采用間斷級配和四川級配兩種級配。圖中橫坐標類型中逗號前面數(shù)字表示粉煤灰含量，逗號后面表示含水量，堆積高度表示錐形堆底面至頂點的高差。

圖6和7為間斷級配與四川級配的堆積高度粉煤灰含量與堆積高度的關系，間斷級配在粉煤灰和含水量都較小的時候，堆積高度較小，主要是由于粒徑差別大，粗集料與細集料的含量都很大，集料之間相互作用的力很小。而添加粉煤灰后，增加了集料之間的粘結力，堆積高度變化很大。四川級配的堆積高度比間斷級配的要均勻很多，堆積的高度適中，隨粉煤灰含量的變化也較小，主要是四川級配粒徑較細，細料較多，但隨含水量變化較大。從圖中可以看出，當含水量增大時，堆積高度增大，直徑減小，由于細料多，當水分適當時，一定的水膜厚度，能讓石屑比較牢的吸附在一起。由粉煤灰含量為7%的一組數(shù)據(jù)可以看出，當含水量增大到一定程度后，堆積的高度也開始下降，主要是含水量較大后，水膜的潤滑作用超過粘結作用，石料開始流淌，此時石料開始離析。石料的施工較佳的狀態(tài)應該是粘結作用于潤滑作用均適當，一定的粘結作用，加上適當?shù)臐櫥饔?，如果潤滑作用不夠，也將影響施工?/p>

圖7 四川級配的堆積高度與粉煤灰含量及含水量的關系

3 結論

（1）添加粉煤灰后，級配碎石的最佳含水量及保水性大大增加，能較大地增加其壓實系數(shù)，延長施工時間，增加其施工性能。

（2）添加粉煤灰后，級配碎石的粘聚力及流動性均增加，大大減小級配碎石的離析。

（3）較細的級配的和易性比粗細差別很大的間斷級配和易性要好，但添加粉煤灰后，二者差別大大減小。