水泥劑量及級配對水穩(wěn)碎石抗壓強(qiáng)度的影響

施 磊

(遼寧省交通廳公路管理局，遼寧 沈陽 110005)

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水泥劑量及級配對水穩(wěn)碎石抗壓強(qiáng)度的影響

施 磊

(遼寧省交通廳公路管理局，遼寧 沈陽 110005)

通過試驗(yàn)，研究了不同水泥摻量的水泥穩(wěn)定碎石的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，分析了不同水泥摻量對水泥穩(wěn)定碎石基層力學(xué)性質(zhì)的影響規(guī)律，為瀝青路面反射裂縫成因分析及防治技術(shù)研究提供參考依據(jù)。

水泥穩(wěn)定碎石，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，水泥摻量，反射裂縫

0 引言

近年來，我國公路交通事業(yè)得到迅速發(fā)展，為國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展提供了有力的交通保障。隨著重載交通的日益增長，半剛性基層瀝青路面以其各方面優(yōu)點(diǎn)滿足了公路建設(shè)經(jīng)濟(jì)與技術(shù)方面的要求，在我國公路建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用[1]。但是其自身卻存在著嚴(yán)重缺陷，主要表現(xiàn)為瀝青路面反射性裂縫及其衍生出的一系列問題。對于瀝青路面反射裂縫成因分析及防治技術(shù)相關(guān)問題的研究，水泥穩(wěn)定碎石無側(cè)限抗壓強(qiáng)度是其中重要的部分之一。本文分別采用水泥摻量為3%，4%和4.5%水泥穩(wěn)定碎石，進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，就水泥摻量的不同對水泥穩(wěn)定碎石無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響進(jìn)行研究分析。得出不同水泥摻量對水泥穩(wěn)定碎石基層力學(xué)性質(zhì)的影響及影響規(guī)律。并且為瀝青路面反射裂縫成因分析及防治技術(shù)研究室內(nèi)試驗(yàn)中試件制備提供參考價值。

1 水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 混合料中碎石的級配設(shè)計(jì)

水泥穩(wěn)定級配碎石作為基層材料，其抗裂性能取決于水泥穩(wěn)定碎石混合料的組成及結(jié)構(gòu)，包括原材料性能、礦料級配等。而良好的礦料級配對水泥穩(wěn)定碎石抗裂性能的提高具有重要的作用。因此可通過對影響水泥穩(wěn)定碎石抗裂性能的各方面因素進(jìn)行控制，尤其是確定合理的礦料級配，來提高水泥穩(wěn)定碎石基層混合料抗裂性能。針對水泥穩(wěn)定碎石和級配碎石特點(diǎn)，對級配進(jìn)行綜合優(yōu)化并針對我省路面狀況提出試驗(yàn)路的級配范圍。

1.2 水泥摻量設(shè)計(jì)

現(xiàn)通過對其數(shù)據(jù)的分析對比可得：隨基層水泥摻量下降，百米裂縫數(shù)呈明顯下降趨勢，試驗(yàn)路段每百米裂縫數(shù)量，相比于對比路段水泥摻量為4%和4.5%的，呈現(xiàn)出明顯減少的趨勢，說明降低水泥摻量對抑制路面反射裂縫的作用是十分明顯的。隨著時間及荷載作用的增長，通過試驗(yàn)分析對比可知：水泥摻量在2%～4%之間時，分析得出摻量為3%的效果較好，其具體級配范圍(Ⅰ型)如表1所示，4%和4.5%劑量的水泥穩(wěn)定碎石級配范圍(Ⅱ型)采用JTG D50—2006公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范懸浮密實(shí)型水泥穩(wěn)定類集料級配見表2。

表1 低水泥劑量穩(wěn)定級配碎石級配范圍(Ⅰ型)

表2 水泥穩(wěn)定級配碎石級配范圍(Ⅱ型)

2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.1 試驗(yàn)方案

為了進(jìn)行更好地對比，本文選取新民葉苗線和撫順寶上線兩段試驗(yàn)路進(jìn)行取料試驗(yàn)，分別對3%，4%，4.5%水泥摻量的試件進(jìn)行無側(cè)限抗壓試驗(yàn)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果對比分析不同水泥摻量無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的大小以及何種級配具有更佳的力學(xué)性能。

2.2 試驗(yàn)方法

無機(jī)結(jié)合料無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)是按照J(rèn)TG E51—2009公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程[2]中無機(jī)結(jié)合穩(wěn)定材料無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)方法(T0805—1994)來制作。為了保證試驗(yàn)結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性，每組試件的個數(shù)不應(yīng)少于13個。

2.3 試驗(yàn)過程

首先，按照J(rèn)TG E51—2009公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程[2]中(T0804—1994)給出的方法來完成擊實(shí)試驗(yàn)。以此確定水泥穩(wěn)定碎石無機(jī)結(jié)合料的最大干密度和最優(yōu)含水率。

然后，按照J(rèn)TG E51—2009公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程中(T0843—2009)的方法制作無側(cè)限抗壓強(qiáng)度圓柱形試件。我們采用粗集料，試件尺寸為直徑150 mm×高150 mm，為研究不同水泥摻量對水泥穩(wěn)定碎石基層力學(xué)性質(zhì)的影響及影響規(guī)律，本試驗(yàn)分別對試件摻入3%，4%，4.5%的水泥進(jìn)行無側(cè)限抗壓試驗(yàn)。

試件制作完成后，放置3 h～4 h后進(jìn)行脫模，試件稱量后應(yīng)立即放入塑料袋中或使用塑料薄膜進(jìn)行封閉保存，同時使用潮濕的毛巾覆蓋在表面，放入養(yǎng)生室內(nèi)。養(yǎng)護(hù)過程如圖1所示。20 ℃的條件下潮濕養(yǎng)護(hù)6 d，浸水1 d后做7 d齡期的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)[3]。

在進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)之前，應(yīng)先將試件的兩端各抹一層甘油和滑石粉的混合物并用蠟油密封，以減小摩擦力。

然后，將試件放在萬能試驗(yàn)機(jī)的底座上，操作儀器，使底座緩慢上升，試樣與加壓板剛好接觸，將測力計(jì)讀數(shù)調(diào)整為零。根據(jù)試樣的軟硬程度選用不同量程的測力計(jì)，進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。試驗(yàn)過程中，應(yīng)保持加載速率為1 mm/min。記錄試件破壞時的最大壓力。圖2為萬能試驗(yàn)機(jī)的儀器。

當(dāng)儀器讀數(shù)出現(xiàn)峰值時，繼續(xù)進(jìn)行3%～5%的應(yīng)變后停止試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)束，取下試樣，描述試樣破壞后的形狀。無側(cè)限抗壓壓完的試件如圖3所示。

3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

經(jīng)試驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)如表3～表5所示。

表3 低水泥無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表4 4%水泥無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表5 4.5%水泥無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)數(shù)據(jù)

運(yùn)用origin軟件對表中得出的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到如圖4所示的對比曲線。

4 結(jié)語

從表4，表5及圖4可以知道，水泥摻量為4%時，葉苗線和寶上線無側(cè)限抗壓強(qiáng)度分別為2.76 MPa和3.63 MPa，水泥摻量為4.5%時，葉苗線和寶上線無側(cè)限抗壓強(qiáng)度分別為3.16 MPa和4.02 MPa。由此可得，同種級配下隨著水泥劑量的增加，7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度呈增長趨勢。

由于低水泥劑量穩(wěn)定級配碎石和4%，4.5%水泥穩(wěn)定碎石采用不同級配，Ⅰ型和Ⅱ型級配特點(diǎn)不同，3%低水泥劑量穩(wěn)定級配碎石所用級配(Ⅰ型)葉苗線抗壓強(qiáng)度是3.07 MPa，寶上線抗壓強(qiáng)度是3.65 MPa，而4%水泥穩(wěn)定碎石所用級配(Ⅱ型)葉苗線和寶上線分別為2.76 MPa和3.63 MPa，得出3%低水泥抗壓強(qiáng)度均大于4%劑量的抗壓強(qiáng)度，這說明級配(Ⅰ型)強(qiáng)度高于級配(Ⅱ型)強(qiáng)度，級配(Ⅰ型)具有更優(yōu)的力學(xué)性能。

分析得出了不同水泥摻量對水泥穩(wěn)定碎石基層力學(xué)性質(zhì)的影響及影響規(guī)律，并且為瀝青路面反射裂縫成因分析及防治技術(shù)研究室內(nèi)試驗(yàn)中試件制備提供參考。

[1] 張 毅.水泥穩(wěn)定碎石配合比及無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的完整性[J].山西建筑,2014，40(34)：125-126.

[2] JTG E51—2009，公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程[S].

[3] 陳偉東，陳 偉，劉運(yùn)蘭.水泥穩(wěn)定碎石無側(cè)限抗壓強(qiáng)度影響因素試驗(yàn)研究[J].施工技術(shù),2014(11):72-75.

Effect of cement dosage on unconfined compressive strength of cement stabilized crushed stone

Shi Lei

(RoadAdministrativeBureau,LiaoningJiaotongDivision,Shenyang110005,China)

The unconfined compressive strength of cement stabilized crushed stone with different cement content was studied by test, analysis different cement dosage effect on the mechanical properties of cement stabilized macadam base and the influence law， and provide reference for the research on the cause of formation and prevention of reflection cracks in the asphalt pavement.

cement stabilized crushed stone, unconfined compressive strength, cement content, reflection crack

1009-6825(2016)13-0121-03

2016-02-26

施 磊(1982- )，男，工程師

TU525

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