砂岩质水泥稳定碎石混合料材料设计关键技术研究

　　【论文摘要】采用振动击实法对砂岩的原材料指标及混合料力学指标进行研究。结果表明：砂岩压碎值和抗压强度均低于石灰岩和花岗岩，因此对其压碎值标准应降低；同时对于砂岩质水泥稳定碎石，其7d无侧限抗压强度标准不宜过高，以免基层产生早期反射裂缝。
　　【论文关键词】砂岩；振动击实；压碎值；抗压强度
　　Research on Key Technology for Material Design of Cement Stabilized Sandstone Gravel
　　MA Qing- wei
　　Abstract： Vibration compaction method was applied to study the properties of sandstone and mechanic performance of the mixture. The results indicate that the crushing value and compressive strength of sandstone is smaller comparing to those of limestone and granite， so the crushing value standard should be reduced. The seven- day unconfined compressive strength standard for cement stabilized sandstone gravel should not be too high lest early reflection cracks emerge from the base course.
　　Key words： sandstone； vibration compaction； crushing value； compressive strength
　　0引言
　　陕北在建项目黄延高速公路筑路材料需求量极大。一方面，项目附近优质石料严重匮乏；另一方面，采用外运集料在经济上难以承受。针对项目沿线砂岩资源相对比较丰富的优势，同时贯彻省厅对在建项目尽量采用项目沿线筑路材料、充分合理开发利用自然资源的要求，开展砂岩用于水泥稳定碎石的相关研究。
　　1原材料
　　（1）水泥。水泥稳定碎石基层所采用的水泥为普通硅酸盐水泥（P·O42.5），各项指标均符合项目要求。
　　（2）碎石。基层碎石的最大粒径不超过37.5mm。备料按37.5～19.0mm（A#料）、19.0～9.5mm（B#料）、9.5～4.75mm（C#料）和4.75～0mm（D#料）共4种粒径规格筛分、加工出料[1]。
　　黄延高速公路项目沿线有大量砂岩，它是一种典型的沉积岩，主要成分为石英、粘土等，密度较低、压碎值较大；由于其组成成分的差异，各种砂岩的颜色和密度差异较大[2-3]。
　　通过深入调查发现，黄延高速公路沿线地区的砂岩沉积和成岩时间较短，导致其饱水抗压强度低，工程力学性能差，具体如表1所示。
　　由表2看出，黄延高速公路沿线砂岩压碎值较大，很难满足陕西省地方标准《垂直振动法水泥稳定碎石设计与施工技术规范》中对粗集料压碎值不大于25%的要求，但满足《公路路面基层施工技术规范》的要求[4]。究其原因，地方相关技术标准的建立主要是基于石灰岩和花岗岩的水泥稳定碎石振动成型试验结果确定出来的，而砂岩由于其自身特点，压碎值和抗压强度均低于石灰岩和花岗岩，因此《垂直振动法水泥稳定碎石设计与施工技术规范》不适用于采用砂岩的水泥稳定碎石振动成型配合比设计及施工控制。
　　从表2还可以看出，细集料砂当量也无法满足陕西省地方标准《垂直振动法水泥稳定碎石设计与施工技术规范》中对细集料砂当量不小于50%的要求。砂当量是细集料中粘性土或杂质的含量，用于评定集料的洁净程度。由试验结果可见，砂岩中粘土成分含量较大，这些存在于细集料中或包裹在集料颗粒表面的泥土会降低水泥的水化反应速度，削弱集料和水泥之间的粘结力，影响水泥稳定碎石的整体强度和耐久性。
　　由于砂当量指标无法满足不小于50%的要求，为进一步明确细集料中粘土成分的含量，对细集料的塑性指数进行了检测，检测结果如表3所示。
　　塑性指数在一定程度上综合反映了影响粘性土特征的各种重要因素。塑性指数愈大，表明土的颗粒愈细，表面积愈大，土的粘粒或亲水矿物（如蒙脱石）含量愈高，土处在可塑状态的含水量变化范围就愈大，也就是说塑性指数能综合地反映土的矿物成分和颗粒大小。因此，在工程上常按塑性指数对粘性土进行分类。粉土为塑性指数不大于10且粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过总质量50%的土；粘性土为塑性指数大于10且粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过总质量50%的土。《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034—2000）中对水泥稳定土的砂当量没有要求，只是要求塑性指数小于9，液限不大于28%。由表3可知，细集料塑性指数可满足规范要求。
　　（3）水。本项目用水符合《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034—2000）要求。

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