水泥穩(wěn)定碎石基層材料性能參數(shù)的研究_1

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1、水泥穩(wěn)定碎石基層材料性能參數(shù)的研究摘要：針對蕪宣高速公路半剛性基層水泥穩(wěn)定碎石材料，通過大量的室內(nèi)試驗(yàn)，測試分析了回彈模量、強(qiáng)度指標(biāo)、干縮和溫縮特性。結(jié)果表明，半剛性基層材料抗壓模量和劈裂模量存在較大差異，動(dòng)態(tài)模量約是靜態(tài)模量的～6倍；抗壓強(qiáng)度和劈裂強(qiáng)度之間也存在顯著差別，同時(shí)回歸了抗壓強(qiáng)度、劈裂強(qiáng)度隨齡期的增長規(guī)律，為今后的施工質(zhì)量控制提供參考依據(jù)。關(guān)鍵詞：水泥穩(wěn)定碎石模量強(qiáng)度收縮性能1、原材料及混合料組成試驗(yàn)材料水泥采用安徽蕪湖海螺集團(tuán)生產(chǎn)的普硅325#；集料采用蕪宣高速公路實(shí)際使用的由蕪湖荊山石料廠生產(chǎn)的石灰?guī)r碎石

2、，共分0～、～、～19、19～四檔規(guī)格。1.混合料配合比試驗(yàn)級配如表1所示。對模量、強(qiáng)度試驗(yàn)采用配合比設(shè)計(jì)中3種級配進(jìn)行比較；對于收縮性能試驗(yàn)，為了解水泥碎石在水泥小劑量范圍變化的情況下收縮特性，采用推薦的級配2并分別取用3個(gè)不同水泥摻量進(jìn)行分析比較。1.試件制作與養(yǎng)護(hù)試件采用靜壓法成型，試件尺寸分為2種規(guī)格[1]，一種為Φ15×15cm圓柱體試件，進(jìn)行抗壓模量和劈裂模量、抗壓強(qiáng)度和劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)；另一種為10cm×10cm×40cm中梁試件，進(jìn)行干縮和溫縮試驗(yàn)，試件成型參數(shù)如表2所示。試件成型后用塑料袋密封，放置于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)

3、護(hù)室保濕養(yǎng)護(hù)。、回彈模量試驗(yàn)半剛性基層模量是路面設(shè)計(jì)和分析中的一個(gè)重要參數(shù)，它反映了半剛性材料在荷載作用下的變形特性。國內(nèi)路面材料模量的測定多以靜態(tài)實(shí)驗(yàn)為主，這種方法中試件受力狀態(tài)與路面結(jié)構(gòu)真實(shí)應(yīng)力狀態(tài)差異較大，不能真正反映路面材料實(shí)際的力學(xué)性質(zhì)。本次實(shí)驗(yàn)采用MTS810材料實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，進(jìn)行了半剛性基層抗壓回彈模量、劈裂模量試驗(yàn)。MTS試驗(yàn)系統(tǒng)具有比較完善的動(dòng)態(tài)試驗(yàn)功能，可根據(jù)試驗(yàn)需要自行設(shè)定動(dòng)載程式。系統(tǒng)加載由液壓伺服系統(tǒng)控制，荷載頻率不宜超過30Hz.國外研究表明路面材料的實(shí)際受力頻率一般在10Hz左右，適合MTS試驗(yàn)

4、系統(tǒng)的要求。試驗(yàn)的最大荷載為試件抗壓強(qiáng)度的30%并在試驗(yàn)中作適當(dāng)調(diào)整，保證實(shí)驗(yàn)過程產(chǎn)生足夠的彈性變形同時(shí)也可以與同類實(shí)驗(yàn)的研究成果相比較。按照《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》，水泥穩(wěn)定碎石3個(gè)月后逐步趨于穩(wěn)定，設(shè)計(jì)參數(shù)測定以3個(gè)月齡期為準(zhǔn)。本次試驗(yàn)測定3個(gè)月齡期的模量值，試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。同一級配不同的水泥用量對模量的影響并不是很大，另外可知壓縮試驗(yàn)的動(dòng)態(tài)模量為靜載條件下的回彈模量的～6倍；劈裂試驗(yàn)的動(dòng)態(tài)模量為靜態(tài)模量的3倍左右，顯然動(dòng)態(tài)模量和靜態(tài)模量之間存在明顯不同，采用何種模量參數(shù)進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)分析，對疲勞壽命影響很大[2]

5、，因此在路面設(shè)計(jì)中應(yīng)對擬建道路實(shí)際所用材料的性能參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)試驗(yàn)，以反映符合實(shí)際情況的參數(shù)值。、強(qiáng)度試驗(yàn)及增長規(guī)律本次試驗(yàn)測試了3種級配的抗壓強(qiáng)度和劈裂強(qiáng)度，以資比較。對于推薦級配2，分別測試了6個(gè)齡期的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度和劈裂強(qiáng)度，平行試件3個(gè)，以分析強(qiáng)度隨齡期的增長規(guī)律。對于級配2，從各個(gè)不同齡期看，在本試驗(yàn)水泥用量4～6%的范圍內(nèi)，抗壓強(qiáng)度和劈裂強(qiáng)度均隨著水泥摻量增加而增加；抗壓強(qiáng)度和劈裂強(qiáng)度之間存在著良好的關(guān)系，抗壓強(qiáng)度與劈裂強(qiáng)度的比值均在～之間范圍內(nèi)變化。、室內(nèi)收縮試驗(yàn).1干縮試驗(yàn)蕪宣高速公路線路區(qū)內(nèi)屬長江水系，地

6、表水系較發(fā)達(dá)，年降雨量較大，年平均濕度為80%，因而研究水泥穩(wěn)定碎石基層的干縮試驗(yàn)尤為重要。關(guān)于半剛性基層材料的干縮特性目前還沒有統(tǒng)一的測定標(biāo)準(zhǔn)，本次試驗(yàn)主要利用手持應(yīng)變儀測量小梁在一定失水率下的收縮變形。將級配2的三個(gè)不同水泥用量在室內(nèi)制備試件，試件成型壓力為500——550KN，試件經(jīng)過7d保溫保濕養(yǎng)護(hù)后取出，以20cm為標(biāo)距，在試件的頂面安裝測頭，放在天然濕度下風(fēng)干，本次試驗(yàn)室內(nèi)溫度始終保持在20℃左右。觀測不同時(shí)間試件的重量和變形，直至含水量不再減小，試件體積基本維持不變?yōu)橹?。本次干縮試驗(yàn)共測試了14d的變形，根

7、據(jù)累積干縮應(yīng)變計(jì)算干縮系數(shù)αd：αd=∑Δεdi/∑Δεωi式中：∑Δεdi累計(jì)干縮應(yīng)變；∑ΔεωI失水量。.溫縮試驗(yàn)1）本次試驗(yàn)采用同濟(jì)大學(xué)道路與交通工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研制的JNZS-XXA路面材料脹縮試驗(yàn)儀測定。將養(yǎng)護(hù)14d的試件取出后，安裝20cm的測頭，然后放置于路面材料溫縮試驗(yàn)儀中。）溫度范圍根據(jù)蕪宣高速公路所經(jīng)過地段的氣候、水文資料，區(qū)內(nèi)多年平均氣溫℃，多年平均最冷月氣溫℃～℃，極限最低溫度為-℃，多年平均最高月氣溫為27℃～℃，因此將溫度控制范圍劃為25℃～-5℃，每5℃為一級，每級溫度至少靜置6h，可以

8、認(rèn)為試件內(nèi)外溫度達(dá)到一致。）溫縮試驗(yàn)的起始溫度為25℃。在設(shè)定溫度下放置6h后將試件取出，用手持應(yīng)變儀快速測定試件變形。然后將試件放回溫縮儀中，使溫縮試驗(yàn)儀密封，調(diào)至下一溫度設(shè)定值，進(jìn)行下一級試驗(yàn)。）根據(jù)公式計(jì)算溫度收縮系數(shù)αT，其中∑ΔεT為溫度間隔Ti+1-TO條件下的試驗(yàn)變形，相同試件的溫縮系數(shù)取平行試驗(yàn)的平均