室內(nèi)與現(xiàn)場(chǎng)結(jié)合級(jí)配碎石級(jí)配組成優(yōu)化

張國祥， 萬銅銅， 王惠敏， 張 琛， 汪海年

（1.河北省高速公路延崇管理中心，張家口 075061； 2.長(zhǎng)安大學(xué)特殊地區(qū)公路工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安 710064；3.西安航空學(xué)院能源與建筑學(xué)院，西安 710077）

半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)因其高強(qiáng)度而被廣泛應(yīng)用，而由于水泥穩(wěn)定類材料易在荷載、溫度和水等外界作用下板體性開裂，使得業(yè)內(nèi)學(xué)者逐漸重視級(jí)配碎石柔性材料作為路面結(jié)構(gòu)基層或過渡層的使用［1-2］. 級(jí)配碎石材料具有良好的抗裂、抗凍、防水、追溯性、無疲勞破壞、水損壞小等特點(diǎn)，且具有更低的工程造價(jià)，因而備受廣大道路建設(shè)者的青睞［3-5］. 然而因其存在變形和承載力問題，被公認(rèn)為是制約其應(yīng)用的主要弊端.

為提升級(jí)配碎石的抵抗塑性變形的能力，國內(nèi)外學(xué)者主要從優(yōu)化材料級(jí)配組成設(shè)計(jì)［6］、改善成型方法［7］、采用土工格柵約束［8］及SRX聚合物、微黏結(jié)處理［9-10］等方面進(jìn)行研究. 除第一種方法外，其他均需引入外界手段來達(dá)到目的，增加成本的同時(shí)使現(xiàn)場(chǎng)鋪筑更為復(fù)雜. 級(jí)配組成在級(jí)配碎石路用性能中扮演著至關(guān)重要的角色，密實(shí)型的級(jí)配在強(qiáng)度及施工和易性方面較好，開級(jí)配表現(xiàn)出更優(yōu)的排水能力，但是均在強(qiáng)度方面稍微有所欠缺；而骨架密實(shí)型級(jí)配碎石可兼顧強(qiáng)度和排水能力［11］. 在級(jí)配組成設(shè)計(jì)研究方面，國外學(xué)者目前主要采用Taibol設(shè)計(jì)法、貝雷法及填充系數(shù)法來進(jìn)行級(jí)配碎石級(jí)配設(shè)計(jì)［12-13］；國內(nèi)長(zhǎng)安大學(xué)涂帥［11］、馬骉等［14］、陳忠達(dá)等［15］對(duì)級(jí)配碎石應(yīng)用的級(jí)配進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，主要結(jié)合室內(nèi)試驗(yàn)，采用抗剪強(qiáng)度和CBR作為性能評(píng)價(jià)指標(biāo)，且提出了多級(jí)骨架嵌擠的級(jí)配碎石密實(shí)級(jí)配設(shè)計(jì)方法；西南交通大學(xué)曹明明［12］采用逐級(jí)填充級(jí)配設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了級(jí)配碎石的粗集料配比組成設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)逐級(jí)填充法設(shè)計(jì)級(jí)配性能最優(yōu)；東南大學(xué)馬士杰［16］采用現(xiàn)有的級(jí)配設(shè)計(jì)理論，以CBR和動(dòng)態(tài)回彈模量為設(shè)計(jì)指標(biāo)對(duì)級(jí)配碎石的級(jí)配組成進(jìn)行了優(yōu)化.

綜上分析，目前級(jí)配碎石級(jí)配組成設(shè)計(jì)理論方法發(fā)展較好，但鮮有與現(xiàn)場(chǎng)鋪筑相結(jié)合方面的研究，僅依靠理論并不能保證設(shè)計(jì)出的級(jí)配具有優(yōu)良的性能；同時(shí)逐級(jí)填充法中粗細(xì)集料配比優(yōu)化評(píng)價(jià)指標(biāo)也未統(tǒng)一. 因此，本文結(jié)合工程項(xiàng)目，采用逐級(jí)填充方法進(jìn)行級(jí)配碎石初步級(jí)配組成設(shè)計(jì). 室內(nèi)以CBR、最大干密度和抗剪強(qiáng)度指標(biāo)優(yōu)選粗細(xì)集料配比，室外將不同粗細(xì)配比級(jí)配碎石直接應(yīng)用到工程現(xiàn)場(chǎng)試鋪，進(jìn)行貝克曼梁彎沉檢測(cè)；進(jìn)而分析室內(nèi)與現(xiàn)場(chǎng)指標(biāo)的關(guān)聯(lián)，推薦室內(nèi)級(jí)配碎石粗細(xì)集料配比評(píng)價(jià)指標(biāo)，以供廣大道路工作者參考.

1 原材料

1.1 集料

本文集料取自河北延崇高速ZT-8 標(biāo)段原材料，主要為石灰?guī)r，分為D1（＞0～5 mm）、D2（＞5～10 mm）、D3（＞10～20 mm）、D4（＞20～30 mm）四檔. 試驗(yàn)中以4.75 mm 作為粗細(xì)集料的劃分粒徑，粗細(xì)集料的技術(shù)要求如表1和表2所示，均符合規(guī)范要求，且在規(guī)范要求的基礎(chǔ)上，加入了粗集料的磨耗值指標(biāo)及細(xì)集料的砂當(dāng)量指標(biāo)［8］.

表1 粗集料技術(shù)指標(biāo)Tab.1 Technique indexes of coarse aggregates

表2 細(xì)集料技術(shù)指標(biāo)Tab.2 Technique indexes of fine aggregates

1.2 級(jí)配控制范圍

骨架密實(shí)型級(jí)配碎石級(jí)配表現(xiàn)更優(yōu)的力學(xué)性能. 本文結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況，各檔集料的篩分結(jié)果如表3所示.

表3 級(jí)配碎石的級(jí)配范圍及篩分結(jié)果Tab.3 Grading range and sieving results of graded gravel

2 試驗(yàn)方案

2.1 逐級(jí)填充法

本文依托工程項(xiàng)目料源，分為D1：（＞0～5 mm）、D2（＞5～10 mm）、D3（＞10～20 mm）、D4（＞20～30 mm）共4個(gè)檔次. 基于逐級(jí)填充方法，以體積參數(shù)指標(biāo)評(píng)價(jià)骨架嵌擠程度，實(shí)施流程如圖1所示［12］.

圖1 逐級(jí)填充法流程圖Fig.1 Flowchart of gradual filling method

1）將D2、D3、D4 按不同的比例逐級(jí)填充，采用擊實(shí)試驗(yàn)試筒，容積V為2177 cm3，內(nèi)徑為15.2 cm，進(jìn)行插搗及振實(shí)試驗(yàn)，振實(shí)試驗(yàn)采用水泥混凝土振動(dòng)臺(tái)，控制時(shí)間3 min；根據(jù)各檔集料的毛體積密度ρ和質(zhì)量M，按公式（1）和（2）計(jì)算礦料間隙率VCA，對(duì)D2∶D3∶D4 比例進(jìn)行優(yōu)選，最終確定粗集料初步配合比.

式中：ρ為插搗、振實(shí)后的集料密度（g/m3）；ρt為合成毛體積密度（g/m3）；Wi為Di擋集料質(zhì)量（g）.

2）控制細(xì)集料D1的摻量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為40%、35%、30%、25%），得到級(jí)配碎石級(jí)配.采用振動(dòng)壓實(shí)成型級(jí)配碎石混合料，振動(dòng)壓實(shí)試驗(yàn)參數(shù)配置如表4所示；進(jìn)而獲得最大干密度與最佳含水率，以CBR和抗剪強(qiáng)度值優(yōu)選粗細(xì)集料配合比.

表4 振動(dòng)壓實(shí)參數(shù)配置Tab.4 Parameter configuration of vibration compaction

2.2 CBR試驗(yàn)

按照《公路土工試驗(yàn)規(guī)程（JTG 3430—2020）》中T 0134—2019 進(jìn)行級(jí)配碎石CBR 試驗(yàn). 控制粗細(xì)集料的質(zhì)量比分別為60∶40、65∶35、70∶30、75∶25，在最佳含水率下配料，悶料，并分別成型Φ150 mm×120 mm（h）大小試件. 在不飽水狀態(tài)下進(jìn)行CBR試驗(yàn)，貫入桿速度為1.25 mm/min，讀取兩側(cè)百分表在整數(shù)值時(shí)的貫入量，繪制單位壓力P與貫入量l的關(guān)系曲線，按照式（3）和式（4）分別計(jì)算CBR值，取兩者間的較大值作為該材料的CBR值.

式中：CBR為承載比；P為單位壓力（kPa）.

2.3 三軸剪切試驗(yàn)

三軸剪切試驗(yàn)包括試樣制備，試驗(yàn)儀器安裝及加載和測(cè)量過程. 先取烘干石料按粗細(xì)集料的質(zhì)量比分別為60∶40、65∶35、70∶30、75∶25 進(jìn)行配料，在最佳含水下進(jìn)行混合料拌制，混合料拌好后悶料. 試樣制備采用AASHTO 規(guī)范振動(dòng)擊實(shí)［17］，由于本文采用級(jí)配碎石級(jí)配最大粒徑為26.5 mm，因此試樣尺寸為Φ150 mm×300 mm（h）. 為控制試樣密度與擊實(shí)試驗(yàn)中一致，本文采用高度誤差控制法［18］，按8 層進(jìn)行分層擊實(shí)，每層加入100%壓實(shí)度計(jì)算試樣質(zhì)量的1/8，并計(jì)算達(dá)到96%壓實(shí)度所需各層的高度（h=37.5 mm）；每層擊實(shí)結(jié)束后，測(cè)量試樣表面至試筒口高度hi，進(jìn)行4組對(duì)角位置處測(cè)量，取平均值ˉh，進(jìn)而得到各層試樣高度Δh，計(jì)算Δh與h的相對(duì)誤差，誤差不超過0.5%時(shí)才能進(jìn)行下一層擊實(shí)；且各層擊實(shí)前進(jìn)行拉毛，最后進(jìn)行表面整平. 試樣擊實(shí)完成后，進(jìn)行套膜，并裝入三軸室內(nèi)，制樣完成，如圖2所示.

圖2 三軸剪切試驗(yàn)Fig.2 Triaxial shear test

試驗(yàn)采用UTM-30 試驗(yàn)儀配套粒料材料三軸剪切試驗(yàn)?zāi)K，安裝±5 mm LVDT 位移傳感器，控制加載速率為1%/min，分別在圍壓為27.6、68.9、103.4 kPa 下進(jìn)行三軸剪切試驗(yàn)［19］.根據(jù)摩爾庫倫準(zhǔn)則，繪制應(yīng)力摩爾圓，作應(yīng)力圓的公切線，即可獲得內(nèi)摩擦角φ和黏聚力c，如圖3所示.

圖3 摩爾-庫倫強(qiáng)度準(zhǔn)則Fig.3 Mohr-Coulomb strength criterion

2.4 現(xiàn)場(chǎng)試鋪檢測(cè)

依托項(xiàng)目ZT-8 標(biāo)段，在水泥穩(wěn)定碎石層基礎(chǔ)上進(jìn)行級(jí)配碎石混合料試鋪. 同樣采用四組粗細(xì)集料配比，分別在最佳含水率下采用拌和站進(jìn)行級(jí)配碎石拌和，采用運(yùn)輸車取料分層堆積，碾壓過程為鋼輪壓路機(jī)振動(dòng)壓實(shí)，膠輪壓路機(jī)收尾. 試驗(yàn)段試鋪中不同粗細(xì)集料配比級(jí)配碎石混合料區(qū)域分布如圖4所示.

鋪筑完成后進(jìn)行灌沙法壓實(shí)度檢測(cè)，每塊區(qū)域檢測(cè)三個(gè)點(diǎn)，如圖4所示. 并于當(dāng)天下午，采用貝克曼梁進(jìn)行彎沉測(cè)試. 測(cè)試采用BZZ-100標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試車，后軸標(biāo)準(zhǔn)軸載為100 kN，胎壓控制為0.7 MPa；彎沉量程采用5.4 m長(zhǎng)的貝克曼梁. 每間隔5 m布置測(cè)試點(diǎn)，按照《公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程》（JT 3450—2019）和《貝克曼梁測(cè)定路基路面回彈彎沉試驗(yàn)方法》（T 0951—2008）方法，分別進(jìn)行4個(gè)區(qū)域的彎沉測(cè)試，即每個(gè)區(qū)域進(jìn)行4個(gè)彎沉點(diǎn)測(cè)試.

圖4 現(xiàn)場(chǎng)試鋪試驗(yàn)布置示意圖Fig.4 Schematic diagram of site paving test layout

3 結(jié)果分析與討論

3.1 粗集料配比確定

1）Ⅰ級(jí)填充為將D3∶D4 不同比例進(jìn)行干混，保持D3 和D4 的混合料總質(zhì)量不變，按照D3 占總質(zhì)量的0%、10%、20%、30%，40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%進(jìn)行插搗和振實(shí)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖5（a）；

2）Ⅱ級(jí)填充，將D2摻入到D3和D4的混合料中，試驗(yàn)結(jié)果如圖5（b）所示.

圖5 逐級(jí)填充粗集料配比曲線Fig.5 Ratio curve of coarse aggregate filled step by step

根據(jù)礦料間隙率VCA 的大小來判斷填充的骨架嵌擠程度，VCA最小時(shí)表明達(dá)到最優(yōu)的骨架嵌擠結(jié)構(gòu). 分析圖5（a）可以看出，隨著D3摻量的增加，礦料間隙率呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢(shì). D3摻量的過量增加，已逐漸破壞已形成的骨架嵌擠結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致VCA增大. 對(duì)比分析圖5（a）和5（b）的數(shù)據(jù)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)D2（4.75～9.5 mm）這一檔集料摻入后，VCA明顯下降，說明D2檔位集料對(duì)級(jí)配碎石的嵌擠強(qiáng)度影響較大：在D2檔摻入前，最小的振動(dòng)VCA值維持在30%左右，處于一個(gè)穩(wěn)定的區(qū)間；而D2檔摻入之后，VCA 下降了2%左右，說明D2 檔集料在混合料中起骨架嵌擠作用的同時(shí)，也起填充作用. 最終，根據(jù)最小礦料間隙率VCA 最終確定的粗集料級(jí)配組成為D2∶D3∶D4=16.9∶23.9∶59.2；進(jìn)而可計(jì)算出不同粗細(xì)集料配比級(jí)配碎石級(jí)配，如圖6所示. 四種級(jí)配的區(qū)別主要在于粒徑2.36、4.75、9.5 mm這三檔集料含量.

圖6 不同粗細(xì)集料配比級(jí)配曲線Fig.6 Gradation curves of coarse and fine aggregate with different proportions

3.2 不同粗細(xì)集料比最大干密度對(duì)比

室內(nèi)基于振動(dòng)壓實(shí)成型方法得到不同粗細(xì)集料配比級(jí)配碎石混合料干密度和含水率曲線如圖7所示. 可以發(fā)現(xiàn)，60∶40、65∶35、70∶30及75∶25粗細(xì)集料配比的最大干密度分別為2.521、2.525、2.530、2.514 g/cm3，最佳含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為4.3%、4.35%、4.5%及4.2%. 其中70∶30配比具有最大的干密度值，說明該配比級(jí)配碎石具有更高的密實(shí)程度和骨料嵌擠強(qiáng)度；而75∶25配比的最大干密度和最佳含水率均最小，符合正常規(guī)律；由于細(xì)料含量少，不足以填充粗集料嵌擠形成的空隙，表現(xiàn)出骨架懸浮的狀態(tài)；60∶40配比則表現(xiàn)出懸浮密實(shí)的狀態(tài).

圖7 干密度與含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)關(guān)系曲線Fig.7 Relation curve of dry density and moisture mass fraction

現(xiàn)場(chǎng)級(jí)配碎石鋪筑密度檢測(cè)，每個(gè)區(qū)域檢測(cè)3次，取其平均值，如表5所示. 同樣70∶30配比級(jí)配碎石現(xiàn)場(chǎng)密度最高，與室內(nèi)得到規(guī)律一樣；現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)度達(dá)到99%以上，符合壓實(shí)預(yù)期98%的標(biāo)準(zhǔn).

表5 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得干密度Tab.5 Dry density measured on site

3.3 不同粗細(xì)集料比CBR對(duì)比

對(duì)四組配比級(jí)配碎石混合料進(jìn)行CBR 試驗(yàn)，取三個(gè)平行試件平均值作為該配比的CBR值，如圖8所示.

圖8 CBR值分布Fig.8 CBR value distribution

同樣可以發(fā)現(xiàn)粗細(xì)集料配比為70∶30 時(shí)，級(jí)配碎石CBR值最大，達(dá)到529%，承載能力最強(qiáng)，其次分別65∶35、60∶40及75∶25，但均符合現(xiàn)有的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)≥200%，這與采用的成型方法有關(guān)；與室內(nèi)振動(dòng)壓實(shí)得到的級(jí)配碎石相比重型擊實(shí)等成型方法成型的級(jí)配碎石更為密實(shí)，強(qiáng)度更高. 此外，干密度大的級(jí)配碎石混合料對(duì)應(yīng)的CBR 值也大. 級(jí)配碎石混合料中的粗集料形成穩(wěn)定的骨架嵌擠結(jié)構(gòu)，細(xì)集料恰好填充到骨架空隙中達(dá)到骨架密實(shí)狀態(tài).其中，在粗細(xì)集料比為70∶30 的比例下，級(jí)配碎石即形成了骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度最高.

3.4 不同粗細(xì)集料比抗剪強(qiáng)度對(duì)比

相比CBR試驗(yàn)存在模具側(cè)限，三軸剪切試驗(yàn)可根據(jù)級(jí)配碎石路面結(jié)構(gòu)層的圍壓受力來評(píng)價(jià)其抵抗塑性變形的能力，并結(jié)合摩爾-庫倫準(zhǔn)則計(jì)算破壞剪應(yīng)力，評(píng)判結(jié)構(gòu)層強(qiáng)度方面優(yōu)于CBR試驗(yàn). 本節(jié)對(duì)四組粗細(xì)集料配比級(jí)配碎石混合料進(jìn)行三軸剪切試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表6所示，可發(fā)現(xiàn)抗剪強(qiáng)度參數(shù)與CBR值并無明顯對(duì)應(yīng)關(guān)系. 但一定程度上粗集料含量越大，其內(nèi)摩擦角越大；細(xì)料含量越大，其黏聚力也越大. 粗集料的存在更有利于形成強(qiáng)嵌擠骨架結(jié)構(gòu)，從而提高內(nèi)摩擦力；而細(xì)集料的存在，使得顆粒間的膠結(jié)作用增強(qiáng)，不利于骨架形成，因此表現(xiàn)出高黏聚力和弱摩擦力.

表6 級(jí)配碎石最佳含水率下三軸剪切試驗(yàn)Tab.6 Triaxial shear test of graded gravel with optimum water content

級(jí)配碎石基層圍壓變化范圍為0～120 kPa［16，20］，在比較中需考慮圍壓的變化. 分別取27.6、68.9、103.4 kPa三種圍壓，根據(jù)表6中的摩爾-庫倫參數(shù)及公式（5）～（7），計(jì)算最佳含水率、100%壓實(shí)度狀態(tài)下級(jí)配碎石的破壞剪切強(qiáng)度，即抗剪強(qiáng)度τ，分布如圖9所示.

式中：σ剪切滑動(dòng)面上的法向正應(yīng)力（kPa）；σ1為主應(yīng)力；σ3為圍壓（kPa）；α為破壞面傾角（°）.

分析圖9 可知，總體表現(xiàn)出70∶30 粗細(xì)配比級(jí)配碎石混合料抗剪強(qiáng)度最優(yōu)，其次分別為75∶25、65∶35、60∶40，除了75∶25 比例外. 其余與CBR 結(jié)果大體相似，分析原因?yàn)榇旨系拇嬖谟欣谛纬晒羌芮稊D結(jié)構(gòu)，在圍壓的束縛下，不易發(fā)生松散，因而黏結(jié)力減弱，摩擦角增大，且圍壓越大，級(jí)配碎石抗剪強(qiáng)度越高，因此可通過增加級(jí)配碎石層側(cè)限的方法來提高其強(qiáng)度.

圖9 抗剪強(qiáng)度值分布Fig.9 Distribution of shear strength values

3.5 不同粗細(xì)集料比現(xiàn)場(chǎng)彎沉值對(duì)比

采用現(xiàn)場(chǎng)平均回彈彎沉指標(biāo)來評(píng)價(jià)級(jí)配碎石層的承載能力. 試驗(yàn)段鋪筑后，對(duì)四組粗細(xì)集料配比的級(jí)配碎石層彎沉進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如表7所示.

表7 現(xiàn)場(chǎng)彎沉實(shí)測(cè)值表Tab.7 Values of deflection measured in field

分析可知，區(qū)域Ⅱ和區(qū)域Ⅲ，即65∶35和70∶30配比級(jí)配碎石層區(qū)域，測(cè)得平均回彈彎沉值相對(duì)較小，說明現(xiàn)場(chǎng)鋪筑承載能力最高，其次是區(qū)域Ⅳ和區(qū)域Ⅰ（75∶25和60∶40配比）；結(jié)果與室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果相符，驗(yàn)證了室內(nèi)試驗(yàn)的可靠性，即室內(nèi)設(shè)計(jì)出的高強(qiáng)度級(jí)配碎石配比現(xiàn)場(chǎng)鋪筑后同樣具有更高的強(qiáng)度.

3.6 室內(nèi)與現(xiàn)場(chǎng)指標(biāo)關(guān)聯(lián)性分析

為分析室內(nèi)設(shè)計(jì)指標(biāo)的可靠性，采用線性擬合方法進(jìn)行室內(nèi)級(jí)配碎石強(qiáng)度評(píng)價(jià)指標(biāo)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)彎沉指標(biāo)間的關(guān)聯(lián)性分析，如圖10所示.

圖10 室內(nèi)評(píng)價(jià)指標(biāo)與實(shí)測(cè)回彈彎沉值擬合關(guān)系Fig.10 Fitting relationship between indoor evaluation index and measured rebound bending value

圖10（a）為CBR和實(shí)測(cè)彎沉值的線性擬合關(guān)系，得到相關(guān)系數(shù)R2為0.650 5，呈線性負(fù)相關(guān)，CBR越大，則彎沉值越??；圖10（b）為最大干密度與實(shí)測(cè)彎沉值的線性關(guān)系，R2為0.630 6，相比CBR的相關(guān)系數(shù)小，最大干密度越大，則彎沉值越??；圖10（c）為27.6、69.3、103.4 kPa三個(gè)圍壓下抗剪強(qiáng)度與實(shí)測(cè)彎沉值的線性關(guān)系，得到相關(guān)系數(shù)R2分別為0.686 6、0.598 8及0.607 4，同樣抗剪強(qiáng)度越大，彎沉值越小. 27.6 kPa圍壓下抗剪強(qiáng)度與實(shí)測(cè)彎沉值相關(guān)性更高，而另外兩個(gè)圍壓下相差不大，可能由于實(shí)測(cè)彎沉?xí)r，級(jí)配碎石層所受圍壓較小，27.6 kPa圍壓更符合實(shí)際情況. 此外，對(duì)比三個(gè)室內(nèi)指標(biāo)，27.6 kPa圍壓下的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)與彎沉值的相關(guān)性最好，其次是CBR、最大干密度及69.3 kPa 和103.4 kPa 圍壓下的抗剪強(qiáng)度. 綜合分析推薦室內(nèi)采用CBR和27.6 kPa圍壓下的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)作為室內(nèi)優(yōu)選粗細(xì)集料配比的指標(biāo).

4 結(jié)論

本文采用工程項(xiàng)目料源，基于逐級(jí)填充法進(jìn)行了室內(nèi)級(jí)配碎石組成設(shè)計(jì)，以CBR、最大干密度和三軸剪切強(qiáng)度指標(biāo)優(yōu)化了粗細(xì)集料配比；結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)灌沙法與貝克曼梁回彈彎沉檢測(cè)，分析了室內(nèi)指標(biāo)與回彈彎沉指標(biāo)的關(guān)聯(lián)程度，驗(yàn)證了逐級(jí)填充法的可靠性. 得出主要結(jié)論如下：

1）基于振動(dòng)壓實(shí)成型和逐級(jí)填充級(jí)配設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)出的級(jí)配碎石強(qiáng)度均高于規(guī)范值（CBR≥180%），CBR值提高近150%，27.6 kPa圍壓下抗剪強(qiáng)度達(dá)693.5 kPa；現(xiàn)場(chǎng)鋪筑級(jí)配碎石層壓實(shí)度均達(dá)到99%以上，實(shí)測(cè)平均回彈彎沉范圍最高為110.5（0.01 mm）.

2）逐級(jí)填充法采用礦料間隙率VCA指標(biāo)評(píng)價(jià)了搗實(shí)與振實(shí)下D2、D3和D4粗集料干混狀態(tài)的骨架嵌擠程度，粗集料搗實(shí)和振實(shí)狀態(tài)下的最小VCA指標(biāo)值分別為32.0%和28.6%，根據(jù)最小VCA指標(biāo)值確定了粗集料最優(yōu)質(zhì)量配比為D2∶D3∶D4=16.9∶23.9∶59.2.

3）級(jí)配碎石粗細(xì)集料含量存在最優(yōu)配合比例，粗集料含量或者細(xì)集料含量過多均不利于形成骨架密實(shí)結(jié)構(gòu). 以CBR和最大干密度作為評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)，配比排序?yàn)?0∶30＞65∶35＞60∶40＞75∶25；以抗剪強(qiáng)度作為評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)，配比排序?yàn)?0∶30＞75∶25＞65∶35＞60∶40；基于平均回彈彎沉指標(biāo)得到的配比排序?yàn)?0∶30＞65∶35＞75∶25＞60∶40.

4）經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)試鋪驗(yàn)證，粗細(xì)集料配比優(yōu)化評(píng)價(jià)指標(biāo)中27.6 kPa圍壓下的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)與現(xiàn)場(chǎng)鋪筑效果關(guān)聯(lián)性最高，其次為CBR 指標(biāo)；推薦采用CBR 和27.6 kPa 圍壓下抗剪強(qiáng)度指標(biāo)進(jìn)行逐級(jí)填充法中粗細(xì)集料配比評(píng)價(jià).