稀漿混合料的室內(nèi)試驗(yàn)

鄭 毅

(黑龍江省交通科學(xué)研究所)

稀漿混合料的室內(nèi)試驗(yàn)

鄭 毅

(黑龍江省交通科學(xué)研究所)

根據(jù)實(shí)際狀況，結(jié)合施工單位所采用的合格原材料樣品，利用工地實(shí)驗(yàn)室，先后做了稠度試驗(yàn)﹑拌和試驗(yàn)﹑粘聚力試驗(yàn)﹑濕輪磨耗試驗(yàn)和負(fù)荷車輪試驗(yàn)，通過上述一系列針對(duì)性的試驗(yàn)，確定了適合本路段的稀漿混合料配合比。

稀漿混合料;室內(nèi)試驗(yàn)

1 稠度試驗(yàn)

采用規(guī)定的截錐筒:上部內(nèi)徑為38 mm，下部內(nèi)徑為89 mm，高為76 mm，筒內(nèi)部光滑的截錐筒(金屬的或塑料的)。

試驗(yàn)按規(guī)程要求操作進(jìn)行。試驗(yàn)結(jié)果如表1。

表1 稠度試驗(yàn)結(jié)果

2 拌和試驗(yàn)

該項(xiàng)試驗(yàn)是確定稀漿混合料破乳時(shí)間的重要試驗(yàn)內(nèi)容并做為混合料配合比設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，因?yàn)樗苋娴胤从诚{封層的拌和性、粘附性、固化時(shí)間等路用性能。同時(shí)也通過這項(xiàng)試驗(yàn)確定外加劑的品種和用量，試驗(yàn)結(jié)果如表2。

表2 拌和試驗(yàn)結(jié)果

3 粘聚力試驗(yàn)(簡稱CT)

英文Cohesion test可直譯為粘結(jié)力試驗(yàn)，但實(shí)際不是稀漿混合料對(duì)另一種物質(zhì)的粘結(jié)力，而且檢測稀漿混合料自身的粘聚力。

(1)采用拌和試驗(yàn)用的混合料配合比，將拌和均勻的混合料倒入直徑60 mm高為6 mm(Ⅱ型料骨)或10 mm(Ⅲ型骨料)的圓環(huán)中，環(huán)下墊著152 mm×152 mm的油氈紙，環(huán)內(nèi)填滿混合料后，用刮刀刮平。

(2)待混合料達(dá)到初凝時(shí)間后，將試樣與油氈紙一同置于粘聚力試驗(yàn)儀的氣動(dòng)橡膠墊下面(橡膠墊直徑為25.4 mm，硬度為50～70)橡膠墊可由汽車輪胎的外胎切下，橡膠墊的壓力即汽車對(duì)路面的壓力為193 kPa，見圖1。

(3)借助上部手動(dòng)扭矩儀，使氣動(dòng)橡膠墊向試樣施加扭力，每隔15～30 min定一次，直到讀出最大扭矩值為止。每次試驗(yàn)測定都要變換位置，當(dāng)膠墊轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，試樣表面不出現(xiàn)骨料剝落，扭矩儀讀值大于20 kg·cm時(shí)，即為開放交通時(shí)間。

圖1 粘聚力實(shí)驗(yàn)儀

按混合料粘聚力試驗(yàn)結(jié)果得出如圖2的幾種曲線類型。

圖2 稀漿混合料分類

Ⅰ曲線①為快裂早開放交通的封層，鋪后1 h內(nèi)產(chǎn)生足夠的粘聚力，可以開放交通行車，主要是乳化劑的化學(xué)作用，骨料選擇適宜。

Ⅱ曲線②為快裂慢通車型的封層，雖然破乳時(shí)間早，但要達(dá)到通車要求的粘聚力還需要3 h。

Ⅲ曲線③為慢裂慢通車型的封層，這是早期稀漿封層的類型。鋪筑后要4～6 h以上才能通車。

Ⅳ曲線④達(dá)到粘聚力的臨界限度(扭矩儀值大于20 kg·cm)。

Ⅴ曲線⑤為假快裂型，粘聚力增長緩慢，開放交通時(shí)間拖長。

Ⅵ曲線⑥，不凝固，不能通車，沒有足夠的粘聚力，封層不能承受行車碾壓。

稀漿封層鋪筑后，影響開放交通的因素很多，除乳化劑的慢裂快凝的因素外，還有施工的溫度、濕度、風(fēng)力以及骨料品種與級(jí)配等因素都會(huì)產(chǎn)生重要影響，所以在施工過程中，密切注視周圍情況的變化，爭取鋪筑曲線①型的稀漿封層。試驗(yàn)結(jié)果如表3。

表3 粘聚力試驗(yàn)結(jié)果

4 濕輪磨耗試驗(yàn)(簡稱WTAT)

該項(xiàng)試驗(yàn)是模擬汽車輪胎在濕潤狀態(tài)下，對(duì)于封層表面的磨耗狀況，重點(diǎn)檢驗(yàn)乳化瀝青的性能及用量、與骨料的粘附性及配合比設(shè)計(jì)是否合理。

ISSA、A143規(guī)定WTAT值應(yīng)小于540 g/m2。

從不同配合比混合料的磨耗值(WTAT)的試驗(yàn)結(jié)果，可以看出隨著瀝青用量的增加，濕輪磨耗值在減少，說明稀漿混合料中隨乳化瀝青含量的增多，在一定范圍內(nèi)WTAT呈下降趨勢。

影響稀漿混合料磨耗值的另一個(gè)因素，在采用同樣質(zhì)堅(jiān)耐磨巖石骨料的情況下，在相同乳化瀝青用量下，粗粒徑的粗級(jí)配料混合料的磨耗值要比細(xì)料徑的細(xì)級(jí)配骨料混合料的磨耗值少得多。例如，當(dāng)乳化瀝青用量為15%時(shí)，粗級(jí)配混合料的磨耗值只有400 g/m2，而細(xì)級(jí)配混合料的磨耗值已達(dá)1 400 g/m2。試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 濕輪磨耗試驗(yàn)結(jié)果

5 負(fù)荷車輪試驗(yàn)儀(簡稱LWT)

前項(xiàng)的WTAT的試驗(yàn)說明，隨著乳化瀝青用量的增加，磨耗值有逐步下降的趨勢，但是，乳化瀝青用量過多時(shí)，路面在高溫下，將出現(xiàn)泛油、波浪、油包、車轍等病害。為了防止這種用油過多的病害，以稀漿混合料進(jìn)行負(fù)荷車輪試驗(yàn)從而控制混合料中改性瀝青用量的上限。

LWT改性稀漿封層按重交通量要求應(yīng)小于590 g/m2。

LWT如按特重交通量要求應(yīng)小于540 g/m2。

在滿足這兩項(xiàng)指標(biāo)要求的前提下，選擇其中的最佳用量。將兩條曲線疊加后看出:曲線①是滿足WTAT磨耗量的;曲線②是滿足砂粘附量的，兩條曲線交叉點(diǎn)的橫坐標(biāo)即為最佳改性乳化瀝青用量，但實(shí)際工作中為了保證安全，在此用量上再增加3%，在此范圍正負(fù)1.5%都是容許范圍，試驗(yàn)結(jié)果如表5。

表5 負(fù)荷輪試驗(yàn)結(jié)果

通過上述五個(gè)試驗(yàn)，得出如下結(jié)論。

(1)稠度試驗(yàn)確定的外加水量以礦料質(zhì)量的10%為宜，此時(shí)稀漿狀態(tài)較好。

(2)濕輪磨耗試驗(yàn)可以全面的考驗(yàn)稀漿混合料的抗水性、抗磨能力等綜合性能。磨耗值(WTAT)隨乳化瀝青用量的增加而減小，負(fù)荷車輪試驗(yàn)測定的粘附砂量(LWT)隨乳化瀝青的增加而增加。結(jié)合兩個(gè)試驗(yàn)，確定乳化瀝青最佳用量為礦料的13% ～14%，此時(shí)，試件浸泡 6日磨耗值(WTAT)為 338.8 g/m2，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于最高限值 807 g/m2，粘附砂量(LWT)為346.3 g/m2，低于最高限值 536 g/m2，能滿足大交通量磨耗的要求。

(3)依據(jù)上述試驗(yàn)，得出稀漿混合料的配方設(shè)計(jì)為m級(jí)配料∶m乳化瀝青∶m水∶m填料∶m添加劑=100∶13.5∶10∶0∶0.2。輸入稀漿封層攤鋪機(jī)的供料系統(tǒng)。

(4)按稀漿混合料配合比設(shè)計(jì)，測定粘結(jié)力數(shù)據(jù)可以看出，養(yǎng)生時(shí)間為1 h，即攤鋪1 h后粘結(jié)力可達(dá)2.0 Nm以上，可以開放交通，但實(shí)際施工氣溫偏低時(shí)如早晨、陰天應(yīng)適當(dāng)延長養(yǎng)生時(shí)間。

U416.216

C

1008-3383(2012)02-0017-02

2011-09-11