水泥稳定碎石混合料无侧限抗压强度的影响因素分析

林威

关键词：道路工程;水泥稳定碎石;抗压强度;预测模型;大数据

引言

水泥稳定级配碎石，因其具有良好的力学性能和板体性、水稳性等优点，近几年在水运工程中得到了广泛的应用，其最主要的技术指标—无侧限抗压强度，受到多种因素的影响。结合实际工程，从原材料、施工速度、压实程度、养护这四个方面，探讨如何才能控制好水泥稳定级配碎石的无侧限抗压强度。

1抗压强度数据总体分析

水泥稳定碎石抗压强度受诸多因素影响，以下分别从不同影响因素角度分析数据分布情况。水泥稳定碎石抗压强度的影响因素，见图1。从级配角度看，水泥稳定碎石抗压强度数据主要集中在骨架密实混合料上，占总量的70.58%;从水泥剂量角度看，水泥稳定碎石数据主要集中在水泥剂量分别为3.0%，3.5%，4.0%，4.5%，5.0%条件下，占总量的80.00%以上;从成型角度看，静压成型的水泥稳定碎石抗压强度数据占总数据的70.00%以上，振动成型的水泥稳定碎石抗压强度数据占总数据量的30.00%左右。

图1水泥稳定碎石抗压强度的影响因素

2抗压强度数据代表值确定

2.1可靠度

受众多因素影响的路面材料参数变异性很大，对路面的使用性能和使用寿命产生较大的影响。目前，我国路面结构设计普遍接受的可靠度范围为80%到99%，本文选取90%，95%，97%共3个较高的可靠度进行取值计算，以期得到具有较高可信程度的强度代表值。

2.2代表值的选取

可靠度设计方法实际上是一种概率分析方法，以高水平文献的曲线为基准，对比各保证率条件下，强度值随龄期和水泥剂量的变化趋势更符合一般规律，由此选择一种保证率代表值作为最终的代表值。以静压成型条件下，骨架密实型稳定碎石混合料，水泥剂量4.5%时随龄期变化和龄期为90天时随水泥剂量变化的抗压强度为例，数据整理后，不同保证率下抗压强度随水泥剂量和龄期变化曲线。

3影响水泥稳定级配碎石强度的因素

3.1水泥

1）水泥强度的影响。水泥的强度对水泥稳定级配碎石的强度起着决定性的作用。在确定水泥品种和品牌时，要对该种水泥进行考察，了解水泥质量的稳定性。在本工程中，经过试验与材料部门的考察，最终选用了唐山开发水泥有限公司生产的“金墙”牌P.S.B.32.5级水泥。

3.2从加水拌和到碾压完毕时间的影响

从加水拌和到碾压完毕的时间对水泥稳定级配碎石的强度有着明显的影响，延迟时间越长，强度损失越大，这是大家公认的问题，也是在施工中较难解决的问题，在路拌法施工中尤显突出。为了验证强度与延迟时间的关系，在同一配合比的情况下，按照延迟时间0，2，4，6h进行了强度试验。

3.3压实度的影响

在水运工程中，无侧限抗压强度是通过现场取样，室内成型，经过6d标准养护1d浸水后试验所得的强度。在实际施工过程中，水泥稳定级配碎石的质量是通过双控来实现的，即密实度和强度控制。水泥稳定级配碎石配合比的设计是在压实度满足规范及设计要求的基础上进行强度设计的，无侧限抗压强度成型试件不是按照击实试验得到的最大干密度制作，而是按照与现场图纸设计压实度相应的干密度来制作，即首先满足密实度要求，然后才能保证强度合格。

3.3养护湿度的影响

养护湿度对水泥稳定级配碎石的强度有着很大的影响，所以在碾压完成后，要及时进行保湿养护。本工程采用洒水车进行不间断的洒水，保证水泥稳定级配碎石表面一直保持湿润，保湿养护不少于7d，从而保证了工程质量。

4水泥稳定碎石强度参数取值模型研究

研究表明:水泥稳定碎石的抗压强度与养生龄期、水泥剂量、级配类型和成型方式等影响因素密切相关。因此，以养生龄期、水泥剂量为主因子，构建合理、有效的抗压强度预测模型，并对不同级配类型和成型方式的强度进行修正，以便更加有效地研究强度变化与各影响因素的关系，为水泥稳定碎石混合料参数取值提供参考。1）对数模型当养生龄期为第一影响因子，水泥剂量为第二影响因子时，采用对数模型，首先对水泥稳定碎石混合料的抗压强度与第一影响因子的关系进行拟合。对不同条件下的养生龄期取对数，由此得到从养生开始至180天龄期范围内的抗压强度与龄期关系，不同水泥剂量的水泥稳定碎石抗压强度与龄期的拟合关系为Ｒa=b+ailnt(2)式中:Ｒa为抗压强度，MPa;t为龄期，天;i为水泥剂量，%;a，b为回归系数。不同级配类型及成型方式条件下，混合料抗压强度与第一影响因子(龄期)的拟合方程回归系数及相关系数。在此基础上，引入水泥稳定碎石混合料抗压强度修正系数，以静压成型GM型混合料时的强度方程为基准方程，通过混合料级配类型修正系数Kj，成型方式修正系数Kc，对不同级配类型、成型方式的混合料强度进行修正。2）对数模型分析养生龄期为第一影响因子，水泥剂量为第二影响因子时，根据式、表的级配类型与成型方式的修正系数来计算预测值，并绘制混合料无侧限抗压强度实测代表值与计算预测值关系。在静压成型条件下，代表值与预测值近似相同，误差均小于3%，而在振动成型下代表值高于预测值，由此可见在静压成型条件下计算预测值更准确。

结语

本文通过对水泥稳定碎石混合料无侧限抗压强度的影响因素的分析，得出以下结论:(1)结合数据筛选、分类、整理分析与异常值剔除的方法，计算不同可靠度下的强度代表值，并分析不同影响因素对代表值的影响程度。分析表明:各影响因素对水泥稳定碎石混合料强度的影响程度均符合一般试验结果，可选取有代表性的代表值。(2)分析不同影响因素对水泥稳定碎石混合料的指标的影响，可以得出水泥稳定碎石前期(28天前)增长幅度大;龄期相同时，强度随水泥剂量的增大而增大;较静压成型而言，采用振动成型的方法可以显著提高水泥稳定碎石混合料的强度，结果与规范相符，由此得出代表值具有一定准确度与代表性。(3)采用不同模型对水泥稳定碎石混合料强度与进行预测，对混合料强度与养生龄期、水泥剂量的变化关系进行拟合，确定了具有较高的拟合精度的水泥稳定碎石混合料强度预测方程，经验证具有较高的可靠度，可为水泥稳定碎石混合料的抗压强度参数取值提供参考。

参考文献:

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