半柔性瀝青混凝土路面水泥膠漿的研發(fā)與評(píng)價(jià)

莫秋旭 于宏明 楊清塵

（1.湛江市公路事務(wù)中心， 廣東 524043；2.重慶交通大學(xué)工程設(shè)計(jì)研究院有限公司， 廣東 400074；3.重慶交通大學(xué)， 重慶 400074）

0 引言

半柔性瀝青混凝土路面是指在空隙率為 20%-30%大孔隙基體瀝青混合料上灌入以水泥為主的灌漿料而形成的路面。此路面兼有水泥混凝土路面的剛性與普通瀝青混凝土路面的柔性，可以減少路面車轍、推移等病害的發(fā)生并且可以很好的改善路面的使用性能。灌注式半柔性路面適用于各等級(jí)公路的長(zhǎng)大縱坡路段，平交道口、服務(wù)區(qū)、收費(fèi)站及城市道路的公交專用車道等抗車轍性能要求較高的工程。灌漿料作為灌注式半柔性路面的重要組成部分，其配合比設(shè)計(jì)在灌注式半柔性路面的實(shí)際應(yīng)用中起到關(guān)鍵點(diǎn)的作用，易著色的特點(diǎn)，很好的改善周圍環(huán)境。因此筆者通過設(shè)計(jì)水泥漿配合比，并用抗壓強(qiáng)度，抗折強(qiáng)度作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，以此來(lái)確定灌漿料的最佳配合比。

1 試驗(yàn)

1.1 原材料

1、復(fù)合硅酸鹽水泥：采用華潤(rùn)水泥（湛江）有限公司的P.C32.5R硅酸鹽水泥，參照《公路工程水泥及水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E30-2005）規(guī)程進(jìn)行檢驗(yàn)，水泥質(zhì)量合格，滿足《通用硅酸鹽水泥》（GB175-2007）要求。

2、粉煤灰：采用廣東省化州市粵能化工實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)的Ⅱ級(jí)粉煤灰，粉煤灰作為副產(chǎn)品是礦物摻合料的一種，與水泥同屬于膠凝材料。

3、礦粉：采用廣東省電白縣霞洞蘭蘭石米廠生產(chǎn)的礦粉

4、微硅灰：采用四川某公司生產(chǎn)的微硅灰。堆積密度為200～350kg/m3，顏色在淺灰色與深灰色之間，真密度在2.1～2.3g/cm3。硅灰顆粒非常微小，平均粒徑0.15μm左右。

1.2 膠漿技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

與普通半柔性路面中的水泥基膠漿一樣，本研究研發(fā)的水泥基膠漿同樣需要達(dá)到半柔性路面中規(guī)定的要求。膠漿須具備如下性質(zhì)：

①達(dá)到一定的抗壓強(qiáng)度和抗折；

②流動(dòng)度要求在10～14s；

③在硬化過程中，體積變化要符合要求；

④干縮、溫縮特性要盡可能的小；

⑤能夠很好地與混合料結(jié)合在一起。

綜合考慮以上原則，參照《半柔性路面應(yīng)用技術(shù)指南》[1]，膠漿的流動(dòng)度、抗折強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度等性能指標(biāo)，應(yīng)滿足下列指標(biāo)，具體指標(biāo)見表1.1。

表1.1 膠漿的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

1.3 基于正交試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)

通過對(duì)原材料進(jìn)行膠漿試配，以水泥為基本材料進(jìn)行外摻，確定出外摻材料3種摻量水平，確定采用正交試驗(yàn)[2]，各因素水平見表1.2。

表1.2 因素與水平表

1.4 實(shí)驗(yàn)方案

1灌漿料的制備

根據(jù)《公路工程水泥及水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程》[3]，將表 1-7的三組水泥漿配合比材料加入拌和鍋內(nèi)攪拌，得到水泥漿。

2流動(dòng)度測(cè)試

測(cè)定水泥砂漿的流動(dòng)度[4]，以確保施工中可以順利的灌漿，對(duì)于具體流動(dòng)度測(cè)定方法，本研究參考《半柔性路面應(yīng)用技術(shù)指南》[1]。

②試驗(yàn)方法

1)支撐穩(wěn)定漏斗，用水沖洗干凈漏斗的內(nèi)壁 。

2)將水泥基膠漿攪拌均勻，倒入漏斗內(nèi)，防止漏斗口堵塞，先讓適量水泥膠漿流出管口，然后用手指堵住流出管口，再向漏斗內(nèi)注入砂漿，直至規(guī)定(1725ml)為止。

3)放開手指，水泥砂漿流出的同時(shí)開始計(jì)時(shí)，直至連續(xù)流出的水泥砂漿完全流出瞬間計(jì)時(shí)，讀出該瞬間的時(shí)間，精確至0.1秒，即為流動(dòng)度。

2 試件養(yǎng)護(hù)及強(qiáng)度測(cè)試

根據(jù)《公路工程水泥及水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E30-2005)中水泥膠砂強(qiáng)度測(cè)定方法，制備試件(40mm×40mm×160mm)，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)生條件(溫度 20℃±3℃)，相對(duì)濕度》90%)養(yǎng)護(hù)到規(guī)定齡期，由電動(dòng)抗折試驗(yàn)機(jī)測(cè)定其抗折強(qiáng)度，壓力試驗(yàn)機(jī)測(cè)定其抗壓強(qiáng)度。

二試驗(yàn)結(jié)果分析

根據(jù)正交實(shí)驗(yàn)的結(jié)果采用直觀分析法，研究各個(gè)因素水平對(duì)不同性能的影響[5]。以此來(lái)確定最佳配合比。

2.1 流動(dòng)度性能分析

流動(dòng)度的主要影響因素是極差值最大的水的含量，主要因?yàn)槟z漿中，水是提供流動(dòng)度必要條件。其次是微硅灰，最后是礦粉與粉煤灰。結(jié)合正交表中得到的試驗(yàn)結(jié)果，可以得出46%的水流動(dòng)度均遠(yuǎn)大于14s，不滿足指南要求。因此，在流動(dòng)度方面推薦用水量為48%～50%。

2.2 抗壓強(qiáng)度影響因素分析

抗壓強(qiáng)度與抗折強(qiáng)度的主要影響因素為水的含量，其極差值最大。粉煤灰，硅灰，礦粉對(duì)力學(xué)強(qiáng)度的影響程度遞減。膠漿抗壓與抗壓強(qiáng)度與水含量成反比關(guān)系，膠漿中的水含量一方面可以降低膠漿的流動(dòng)度，另一方面會(huì)導(dǎo)致抗折抗壓強(qiáng)度的降低。但從試驗(yàn)結(jié)果可以看出46%～50%含量的水成型膠漿的力學(xué)強(qiáng)度依然滿足力學(xué)性能要求，結(jié)合對(duì)流動(dòng)度的分析，可以確定用水量為48%～50%。

3 最佳配合比

在滿足流動(dòng)度的基礎(chǔ)上，力學(xué)強(qiáng)度越高，其膠漿性能越好。因此，結(jié)合力學(xué)強(qiáng)度的直觀分析表，得出的最佳配合比進(jìn)行優(yōu)化，最終確定膠漿的配合比為：水泥100%，粉煤灰10%，微硅粉12%，礦粉15%，水為所有膠凝材料總量的50%。其性能：流動(dòng)度為11.23s，抗壓強(qiáng)度為17.45Mpa，抗折強(qiáng)度為4.77Mpa。

滿足表1.3的要求。

表1.3 膠漿的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

4 結(jié)論

1、流動(dòng)度的主要影響因素是水的含量，主要因?yàn)槟z漿中，水是提供流動(dòng)度必要條件。其次是微硅灰，最后是礦粉與粉煤灰。結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果，可以得出46%的水流動(dòng)度均遠(yuǎn)大于14s，不滿足指南要求。因此，在流動(dòng)度方面推薦用水量為48%～50%。

2、抗壓強(qiáng)度與抗折強(qiáng)度的主要影響因素為水的含量，其極差值最大。粉煤灰，硅灰，礦粉對(duì)力學(xué)強(qiáng)度的影響程度遞減。膠漿抗壓與抗壓強(qiáng)度與水含量成反比關(guān)系結(jié)合對(duì)流動(dòng)度的分析，可以確定用水量為48%～50%。

3、結(jié)合力學(xué)強(qiáng)度的直觀分析表，得出的最佳配合比進(jìn)行優(yōu)化，最終確定膠漿的配合比為：水泥100%，粉煤灰10%，微硅粉12%，礦粉15%，水為所有膠凝材料總量的50%。