為研究不同成型方式對(duì)水泥穩(wěn)定碎石混合料物理、力學(xué)性能的影響，首先進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，然后選取重型擊實(shí)、振動(dòng)壓實(shí)成型2種成型方式，對(duì)試件分別進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度、劈裂強(qiáng)度、抗壓回彈模量以及溫縮變形、干縮變形等試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果顯示：成型方式對(duì)水泥穩(wěn)定碎石混合料力學(xué)性能具有重要影響，振動(dòng)壓實(shí)成型混合料力學(xué)性能明顯優(yōu)于重型擊實(shí)成型混合料，且振動(dòng)壓實(shí)成型上部混合料力學(xué)性能優(yōu)于下部；隨著養(yǎng)護(hù)齡期的增長(zhǎng)，2種成型方式混合料干縮量、溫縮應(yīng)變均增大，且重型擊實(shí)試件干縮量、溫縮應(yīng)變大于振動(dòng)壓實(shí)成型試件。該研究結(jié)果表明，振動(dòng)壓實(shí)成型方式具有較優(yōu)的成型效果，應(yīng)建立完善的現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)壓實(shí)、室內(nèi)模擬評(píng)價(jià)全套工藝。
水泥穩(wěn)定碎石由于其具有較高的強(qiáng)度、較好的整體性及良好的經(jīng)濟(jì)性，在我國(guó)各級(jí)公路建設(shè)中發(fā)揮著重要作用。我國(guó)高等級(jí)公路建設(shè)初期，由于施工機(jī)械技術(shù)的局限，水泥穩(wěn)定碎石基層、路基土石方工程等均采用靜壓碾壓設(shè)備成型。靜壓成型方式下，即使后期提高了碾壓設(shè)備噸位，也易導(dǎo)致碾壓層壓實(shí)不均，進(jìn)而引起裂縫等病害出現(xiàn)[1-4]。隨著施工機(jī)械的發(fā)展，振動(dòng)壓實(shí)技術(shù)逐漸被廣泛使用，水泥穩(wěn)定碎石基層施工質(zhì)量也得到一定提高。但與振動(dòng)壓實(shí)碾壓技術(shù)相匹配的室內(nèi)振動(dòng)成型技術(shù)，相關(guān)研究資料相對(duì)缺乏。而目前室內(nèi)水泥穩(wěn)定碎石混合料成型及配合比設(shè)計(jì)仍以重型擊實(shí)為主，這導(dǎo)致室內(nèi)試驗(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)施工工藝不一致，因此有必要對(duì)水泥穩(wěn)定碎石室內(nèi)試驗(yàn)成型方式進(jìn)行系統(tǒng)研究，從而確定成型方式對(duì)混合料各方面性能的影響機(jī)理。
1、室內(nèi)試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)
為了研究不同成型方式對(duì)水泥穩(wěn)定碎石混合料物理、力學(xué)性能的影響，首先進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，然后選取重型擊實(shí)、振動(dòng)壓實(shí)成型2種方式，分別對(duì)試件的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度、劈裂強(qiáng)度、抗壓回彈模量等力學(xué)參數(shù)，以及溫縮變形、干縮變形等關(guān)鍵物理性能參數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析。 1.1配合比設(shè)計(jì)(見(jiàn)表1) 采用表1合成級(jí)配進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，水泥采用P·S32.5，摻量為3.5%，各檔摻配比例分別為：0~5mm∶5~10mm∶10~20mm∶20~30mm=28∶15∶28∶29。采用重型擊實(shí)法進(jìn)行水泥穩(wěn)定碎石基層配合比設(shè)計(jì)，確定z佳含水率與z大干密度。 1.2成型方式選取 分別選取重型擊實(shí)成型與振動(dòng)壓實(shí)成型方式模擬碾壓設(shè)備的靜壓與振動(dòng)壓實(shí)。其中重型擊實(shí)試件采用JTGE51-2009《公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》中標(biāo)準(zhǔn)試件大小成型，圓柱體試件尺寸為覫15cm×15cm。為模擬大厚度水穩(wěn)基層碾壓效果，振動(dòng)壓實(shí)成型采用經(jīng)改裝的試件模具，試件尺寸為覫15cm×30cm。其他試驗(yàn)依據(jù)規(guī)范要求按相關(guān)模具尺寸進(jìn)行成型。 1.3試驗(yàn)方法 為保證不同成型方式試驗(yàn)的可比性，首先采用重型擊實(shí)試驗(yàn)確定混合料z佳含水率與z大干密度(所有混合料試件制備均采用該z佳參數(shù)進(jìn)行制備)。為比較振動(dòng)壓實(shí)成型碾壓對(duì)大厚度水泥穩(wěn)定碎石基層上、下部碾壓效果的影響，將振動(dòng)壓實(shí)成型試件養(yǎng)護(hù)到規(guī)定齡期后從中切割為2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)試件，然后分別將重型擊實(shí)試件，振動(dòng)壓實(shí)成型上、下部試件三者進(jìn)行以下相關(guān)試驗(yàn)性能對(duì)比。 1.3.1 力學(xué)性能試驗(yàn) 1)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度 參照規(guī)范進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意保持試樣表面平整，避免試樣表面集料凸起引起的應(yīng)力集中導(dǎo)致試驗(yàn)數(shù)據(jù)失真。 2)劈裂強(qiáng)度(間接抗拉強(qiáng)度) 3)抗壓回彈模量測(cè)試(頂面法) 該試驗(yàn)變異系數(shù)通常較大，各試驗(yàn)環(huán)節(jié)均應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范執(zhí)行，以保證變異系數(shù)控制在15%以內(nèi)。 1.3.2 物理性能試驗(yàn) 水泥穩(wěn)定碎石基層作為半剛性材料，實(shí)際使用時(shí)常會(huì)出現(xiàn)溫縮、干縮裂縫，進(jìn)而導(dǎo)致瀝青層反射裂縫的產(chǎn)生。為對(duì)比不同成型方式對(duì)溫縮、干縮等體積變化參數(shù)影響，分別進(jìn)行如下試驗(yàn)： 1)干縮試驗(yàn)。 該方法用于測(cè)試水泥穩(wěn)定碎石混合料失水收縮程度。分別采用重型擊實(shí)、振動(dòng)壓實(shí)成型方式成型標(biāo)準(zhǔn)中梁試件，尺寸為(100×100×400)m，試件成型完畢后脫模安裝千分表，置于20℃、60%濕度條件下養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期進(jìn)行變形量測(cè)試。 2)溫縮試驗(yàn)。 該方法用于測(cè)試水泥穩(wěn)定碎石混合料在溫度降低時(shí)收縮系數(shù)。分別采用重型擊實(shí)、振動(dòng)壓實(shí)成型方式成型標(biāo)準(zhǔn)中梁試件(尺寸為100m×100m×400m)，養(yǎng)護(hù)28d取出烘干10~12h，然后按照規(guī)范進(jìn)行溫縮試驗(yàn)。 2、力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果與分析 采用重型擊實(shí)與振動(dòng)壓實(shí)成型2種方式分別成型水泥穩(wěn)定碎石混合料試件，然后進(jìn)行不同齡期的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度、劈裂強(qiáng)度以及抗壓回彈模量(頂面法)試驗(yàn)。其中，振動(dòng)壓實(shí)成型試件養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期后切割成2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)試件再進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如 圖1所示。
