基層結(jié)構(gòu)類型對高滲透乳化瀝青性能影響研究

王新民，徐 鵬，彌海晨

(西安公路研究院，陜西西安 710065)

0 引言

透層油是在基層表面灑布的一種起到過渡、粘結(jié)作用的薄層。隨著透層技術(shù)的發(fā)展，近年來高滲透乳化瀝青材料逐漸獲得推廣使用。高滲透乳化瀝青材料比煤油稀釋瀝青環(huán)保性能好，造價低，層間粘結(jié)好;相比乳化瀝青滲透效果好。由于其采用乳化類材料，含有較少的煤油或者不含煤油，滲透效果比煤油稀釋瀝青差，且有時效性，一旦破乳，便不再滲透。因此，其滲透效果受基層結(jié)構(gòu)類型的影響較大。目前國內(nèi)高速公路施工幾乎全部采用半剛性基層結(jié)構(gòu)，水泥穩(wěn)定碎石基層是最常見的半剛性基層材料，一般用于上基層。因此，文章主要針對水泥穩(wěn)定碎石基層半剛性基層，研究基層級配對高滲透乳化瀝青滲透性能影響進(jìn)行研究。

1 水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)類型

材料組成結(jié)構(gòu)決定其性能。水泥穩(wěn)定碎石組成結(jié)構(gòu)取決于礦質(zhì)顆粒特性(包括礦料顆粒的大小、形狀、級配、巖性等)、水泥劑量、含水量和礦料排列方式(受成型方式影響)等。按組成結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，水泥穩(wěn)定碎石可分為懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)、骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)和骨架空隙結(jié)構(gòu)三類，如圖1所示。

1.1 懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)

如圖1a所示，這種結(jié)構(gòu)混合料按照密實(shí)級配原理構(gòu)成，集料尺寸由大到小連續(xù)存在。按粒子干涉理論，為避免次級集料對前級集料密排的干涉，前級集料之間必須留出比次級集料粒徑稍大的空隙供次級集料排布。按此組成的水泥穩(wěn)定碎石，經(jīng)過多級密跺雖然可以獲得最大密實(shí)度，但是各級集料均為次級集料所隔開，不能直接靠攏而形成骨架，有如懸浮于次級集料之間。

圖1 水泥穩(wěn)定碎石典型結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 骨架空隙結(jié)構(gòu)

如圖1b所示，由于礦質(zhì)混合料遞減系數(shù)較大，粗集料所占比例較高，細(xì)集料則很少，甚至沒有。按此組成的混合料，粗集料可以相互靠攏形成骨架，但由于細(xì)料數(shù)量少，不足以填滿粗集料之間的空隙，因此形成骨架空隙結(jié)構(gòu)。

1.3 骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)

如圖1c所示，骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)是綜合以上兩種類型組成的結(jié)構(gòu)?；鶎踊旌狭霞扔幸欢〝?shù)量的粗集料形成骨架，同時又有相當(dāng)數(shù)量的細(xì)集料可填充骨架的空隙，因此形成骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)。

根據(jù)水泥穩(wěn)定碎石級配的類型，選用懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)、骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)和骨架空隙三種類型的級配，成型水泥穩(wěn)定碎石基層試件水泥用量3.5%，級配如圖2、圖3和表1所示，灑布透層油0.8 L/m2進(jìn)行對比。

表1 水泥穩(wěn)定碎石級配對比

圖2 水泥穩(wěn)定碎石級配對比圖

圖3 水泥穩(wěn)定碎石不同結(jié)構(gòu)類型

2 不同級配類型滲透效果對比

不同級配類型水穩(wěn)基層試件灑布透層油，試驗(yàn)結(jié)果見表2所示。

表2 不同級配類型滲透試驗(yàn)結(jié)果 mm

由表2和圖4中不同級配滲透試驗(yàn)結(jié)果分析可知:

1)不同的級配類型，透層油的滲透深度不同。

2)骨架空隙類材料的滲透效果＞骨架密實(shí)＞懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)。這主要是由于試件級配不同，細(xì)集料含量不同。骨架空隙結(jié)構(gòu)細(xì)集料少，內(nèi)部空隙大，滲透效果好，反之，懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)，滲透效果最差。

3)隨著養(yǎng)生齡期的延長，滲透效果逐漸變差。

圖4 不同級配類型滲透試驗(yàn)結(jié)果

3 透層養(yǎng)生的不同級配類型基層強(qiáng)度對比

為模擬工程實(shí)際，將一組試件按正常條件養(yǎng)生，另一組試件成型養(yǎng)生1 d后，用塑料薄膜包裹(頂面不包裹)，頂面灑布透層油，7 d后測定兩組試件抗壓強(qiáng)度，對比透層油的養(yǎng)生效果，試驗(yàn)結(jié)果見表3所示。

表3 不同類型基層透層養(yǎng)生后抗壓強(qiáng)度對比 MPa

由表3和圖5中試驗(yàn)結(jié)果對比分析可知:

1)3種級配類型采用高滲透乳化瀝青養(yǎng)生相比采用水養(yǎng)生的效果略差，但相差不大，基本相同。

圖5 不同類型基層透層養(yǎng)生后抗壓強(qiáng)度對比

2)骨架空隙材料的強(qiáng)度下降最大，分析原因，主要是骨架空隙內(nèi)部空隙較大，在灑布水或透層油時，內(nèi)部空隙沒有完全封住，養(yǎng)生效果差。

3)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度上，骨架空隙結(jié)構(gòu)＜懸浮密實(shí)＜骨架空隙。

4 結(jié)論

1)不同的級配類型，透層油的滲透深度不同。骨架空隙類材料的滲透效果＞骨架密實(shí)＞懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)。這主要是由于試件級配不同，細(xì)集料含量不同。骨架空隙結(jié)構(gòu)細(xì)集料少，內(nèi)部空隙大，滲透效果好，反之，懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)，滲透效果最差。

2)隨著養(yǎng)生齡期的延長，滲透效果逐漸變差。

3)骨架空隙材料的強(qiáng)度下降最大，分析原因，主要是骨架空隙內(nèi)部空隙較大，在灑布水或透層油時，內(nèi)部空隙沒有完全封住，養(yǎng)生效果差，施工時應(yīng)注意養(yǎng)生條件。

綜合對比滲透效果和基層養(yǎng)生抗壓強(qiáng)度，骨架密實(shí)型結(jié)構(gòu)基層既能保證基層的強(qiáng)度，又能達(dá)到較好的滲透效果，因此，建議工程中采用骨架密實(shí)型基層級配，以保證高滲透改性乳化瀝青施工效果。

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