道路材料的路用性能与体积参数之间并不存在绝对的相关性，道路材料的路用性能是在一定成型设备条件下所体现出来的。随着超宽幅大厚度摊铺技术的日益普及，振动型压路机的广泛使用，室内用重型击实试验所确定出来的最大干密度在现场压实度检测时容易出现压实度超百的现象而无法指导施工。一方面重型击实试验由于其运动轨迹只是简单的垂直运动，通过施加冲击荷载对材料进行压实，无法与现场压路机振动压实相匹配，加之片面地增加击实功会加大石料的破损率从而导致混合料级配的改变;另一方面超宽幅大厚度的摊铺促使大吨位压路机的使用致使重型击实击实功不足。振动成型法从上车、下车配重、激振力、振动频率等参数最大限度地模拟现场压路机的振动方式，以弥补室内重型击实的缺陷。
试验部分
试验方案
《公路工程无机结合料稳定材料试验规程(JTGE51－2009)》并没有对振动压实时间及振动压实频率给出明确规定，此次试验采用45s、60s、100s、120s和150s等五种不同的振动时间，在振动频率为30Hz、激振力6800N、面压力0.1MPa条件下，根据经验以3.8%的水泥剂量，5%的含水率进行振动压实试验，观测最大干密度随着成型时间以及装料方式的变化情况。
原材料
本次试验所用集料均为京新国家高速公路(G7)甘肃段白疙瘩至明水段高速公路某合同段底基层碎石。集料规格为:石屑0～3mm、碎石3～5mm、碎石5～10mm、碎石10～20mm、碎石20～31.5mm。集料最大粒径不大于31.5mm，集料压碎值不大于22%，塑性指数小于5，有机质含量不大于2%，硫酸盐含量不大于0.25%，为减少裂缝数量合成级配0.075mm通过率要求小于3%，集料合成级配通过率以及上下限指标。水泥为普通硅酸盐缓凝水泥，强度等级为42.5MPa。
试验结果与分析
分别在45s、60s、100s、120s和150s的试验时间下，采用振动成型设备对水泥稳定碎石进行最大干密度试验。
可以看出，随着成型时间的增大最大干密度先减小后增大最后趋于平缓。试验成型过程中振动头在45s时出现跳振现象且在此时最大干密度最大，其值为为2.395g/cm3，60s时最大干密度最小2.314g/cm3，在120s以后最大干密度变化幅度很小基本趋于平缓，此后再增加时间已无必要。分析原因:(1)每种材料都有其自身的固有频率，不同的材料其固有频率也不一样。只有振动压实仪的振动频率与材料的固有频率相近时产生共振效应，材料的密实程度达到最佳。(2)成型时间45s为此种水泥稳定碎石的最佳压实时间，也就是说在振动频率为30Hz的前提下，振动压实仪在45s时出现跳振。在此时水泥稳定碎石材料颗粒重新排列，粗集料嵌挤构成的空隙由细集料进行填充，细集料构成的空隙由小一量级的细集料进行填充密实。粗集料与粗集料的嵌挤排列，使得颗粒表面的摩擦力和颗粒之间嵌挤形成的咬合力增加;细集料则因为填充作用使颗粒间的分子引力大幅提升。粗细集料的重新排列使水泥稳定碎石可以在短时间内达到最佳密实状态。(3)在60s时由于超过了材料本身致密所需时间，使得重新排列的粗细集料无法形成密实体。因此，出现了最大干密度急剧下降的现象。(4)在100s时最大干密度出现了小幅的上升，之后又下降趋于平缓。这是因为成型试件在相对封闭的试桶内，含水量的损失有一定的限制，因此随着击实功的增加干密度出现了小幅的上升。(5)在120s及以后时间，随着成型时间的增加击实功也相应增大，超过了粗细集料形成密实体所需要的功，从而使得无用功多于有用功产生了过振。
结论
(1)在振动频率30Hz、激振力6800N、面压力0.1MPa的条件下，随着成型时间的增大最大干密度先减小后小幅增长最后趋于平缓;
(2)在振动频率30Hz、激振力6800N、面压力0.1MPa的条件下，确定本试验水泥稳定碎石的振动压实时间为45s;
(3)不同的材料其自身振动频率不尽相同，因此在进行振动压实试验时需进行成型时间的确定试验。
联系客服
