按控制空隙率法优化二灰稳定碎石配合比组成设计方法研究（交通）
石爱民
（沧州市交通运输局 沧州 061001）
摘要 在传统二灰稳定碎石配合比设计的基础上，从密实、高强、整体性好的角度出发，提出按控制空隙率法进行二灰稳定碎石配合比组成设计的方法；介绍了二灰稳定碎石的组成设计程序，并实例得出按该方法进行配合比组成设计的二灰混合料强度高、耐久性强，能有效地减少干湿缩裂缝。
关键词 控制空隙率法配合比设计
二灰稳定碎石以强度高，稳定性好，刚度大等优点，在公路路面结构层中得到越来越广泛的应用，但如果材料配合比组成不当，反而会导致二灰稳定碎石半刚性基层各种早期破坏。因此，要充分发挥二灰稳定碎石半刚性基层材料的优越性能，进行二灰稳定碎石配合比组成设计是关键。经过试验研究，提出了按控制空隙率法进行二灰稳定碎石半刚性基层材料的配合比设计，取得了令人满意的结果。
1 组成设计基本原理
严格控制半刚性基层材料中集料的用量，使其形成骨架，集料颗粒间所形成的空隙率用石灰粉、煤灰填充，形成骨架密实结构。若集料含量过少，则不能形成骨架，稳定性差；若集料含量过多，空隙率大，稳定材料不能填满空隙，强度低，整体性差。
2组成设计公式
根据集料的平均堆积密度为
和集料的空隙率n、二灰的最大干密度
可以推导出二灰混合料中二灰与集料的初步比例A:B。
根据试验确定的二灰中石灰含量6，考虑集料对二灰的粘附量（占集料）X%；(不考虑X=0)，可以推导出实际采用的石灰剂量a。
由于考虑集料对二灰的粘附量X%，因此，需初步确定的二灰与集料的比例应进行调整，调整结果如下。
3 组成设计程序
二灰稳定碎石半刚性基层材料的最佳组成设计基本内容主要有：①原材料相关技术指标检验；②集料级配组合；③二灰的质量比确定；④二灰与集料的质量比确定；⑤配合比组成的确定；⑥二灰稳定碎石强度检验。因此按控制空隙率法进行二灰稳定碎石半刚性基层材料配合比最佳组成设计程序见图1。
3.1原材料
组成二灰稳定碎石半刚性基层材料的原材料主要有：石灰、粉煤灰、碎石、水和水泥。采用原材料各项技术指标必须符合现行规范要求。
3.2集料的级配
好的级配对于保证密实式结构的二灰稳定碎石的优越性能至关重要。因此，在单一的集料不能满足现行规范要求的情况下，必须进行各种规格集料的级配组成调整。
3.3二灰的最大干密度
根据重型击实及无侧限抗压强度试验，确定不同比例时的二灰无侧限抗压强度的最佳值，以及该最佳值对应的最大干密度。以该干密度作为二灰的最大干密度，并绘制二灰比例与无侧限抗压强度、最大干密度关系图。
3.4强度检测
同用其他方法进行的配合比设计一样，应对配合比的可靠程度进行检验。对于二灰稳定碎石而言，主要采用无侧限抗压强度指标对其进行检验。检验结果应符合现行规范要求。
4应用实例
某新建二级公路沥青路面，拟采用二灰稳定碎石作为半刚性基层，其原材料部分相关技术指标检验见表1。
4.1 集料级配组合调整
根据表1可知，单一集料的级配不符合要求，必须对其进行组合调配，调配结果见图2，其中碎石(2-4)：碎石(1-2)：石屑-40：25：35。由图2可知，组合后的集料小于4. 75 mm的细集料占34. 0%，小于0.075 mm的接近0，符合规范要求。
4.2二灰的最大干密度
根据规范要求的二灰比例范围，进行了石灰与粉煤灰的比例为1：2，1：2.5，1:3，1：3.5，1：4等5组不同比例的二灰击实试验和最佳含水量、最大干密度条件下的无侧限抗压试验，试验结果见图3。
由图3可见，当二灰比例为1：2.5时，强度最大，因此二灰的最大干密度应为1. 58 t／m3。
4.3配合比计算
根据上述试验结果，可进行集料平均堆积密度、平均表观相对密度、空隙率、石灰实际剂量、二灰与集料比等指标计算，计算结果见表2。
根据试验结果，可得该二灰稳定碎石配合质量比为：石灰：粉煤灰：集料-5：(1-0. 28)×
(0. 17×100+1.5×83/100):(10. 015)×100=5：13.1：81. 8≈5：13：82。
4.4强度检测
为检验配合比的可靠性，进行了该配合比最佳含水量、最大干密度条件下的7d无侧限抗压强度试验，试验结果见表3。
根据试验结果，该二灰稳定碎石配合比可行。
5 结语
通过工程实践证明，按控制空隙率法进行配合比设计的二灰稳定碎石半刚性基层，不仅材料在养生期质量比较稳定，强度高、变异系数小，而且大大降低了二灰稳定碎石半刚性基层材料的干缩、温缩裂缝，从整体上发挥了二灰稳定碎石半刚性材料的优越性能，提高了路面的使用寿命。
