水泥乳化瀝青穩(wěn)定碎石劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)研究

侯彥明，李國(guó)芬，李志剛

(1.南京林業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院，南京210037;2.解放軍理工大學(xué)土木工程學(xué)院，南京210018)

水泥乳化瀝青穩(wěn)定碎石是以水泥、乳化瀝青和水共同為結(jié)合料，摻入到符合基層規(guī)范級(jí)配的碎石中，經(jīng)拌合得到的混合料，再經(jīng)過壓實(shí)和養(yǎng)生后，當(dāng)其抗壓強(qiáng)度達(dá)到規(guī)定要求時(shí)，稱為水泥乳化瀝青穩(wěn)定碎石。目前，在我國(guó)這種基層材料還沒有實(shí)際的應(yīng)用，它和我國(guó)常規(guī)的半剛性基層材料有所區(qū)別。基層材料的抗拉強(qiáng)度對(duì)路面來說很重要，因此本文對(duì)水泥乳化瀝青穩(wěn)定碎石混合料的劈裂抗拉強(qiáng)度進(jìn)行了系統(tǒng)的試驗(yàn)研究，對(duì)于該材料的推廣和應(yīng)用有一定的現(xiàn)實(shí)意義［1－3］.

1 原材料

(1)水泥。水泥采用河北某水泥股份有限公司的P.O.32.5標(biāo)號(hào)水泥，按照《公路工程水泥及水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E30—2005)［4］中相關(guān)的方法進(jìn)行檢驗(yàn)，經(jīng)過測(cè)試，測(cè)得水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量為28.6%，該結(jié)果表明，水泥的質(zhì)量滿足規(guī)范要求。

(2)乳化瀝青。本試驗(yàn)中的乳化瀝青用的是河北廣源公路養(yǎng)護(hù)公司提供的慢裂型BC－1型陽(yáng)離子乳化瀝青，參考《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTJ 052—2000)［5］中關(guān)于乳化瀝青的方法進(jìn)行檢驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示該瀝青滿足相關(guān)規(guī)范要求。

(3)集料與級(jí)配。本試驗(yàn)集料采用的是河北滿城地區(qū)出廠的石灰?guī)r，經(jīng)過篩分該集料級(jí)配見表1［6］。

表1 集料級(jí)配表Tab.1 Aggregates grading

2 劈裂抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)方法

本試驗(yàn)是按擊實(shí)試驗(yàn)得到的干密度用靜力壓實(shí)法制備等干密度試件，如圖1所示，每組9個(gè)并按規(guī)定養(yǎng)生，試件都是直徑150mm，高度150mm的圓柱形試件，在MTS材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。試驗(yàn)加載速率:1mm/min，采用半徑與試件半徑相同的弧面壓條，其長(zhǎng)度應(yīng)大于試件的高度。壓條寬度18.75mm，弧面半徑75mm。

圖1 劈裂試驗(yàn)示意圖Fig.1 Schematic diagram of splitting experiment

做試驗(yàn)時(shí)將已浸水一晝夜的試件從水中取出，用軟的舊布吸去試件表面的可見自由水，并稱試件的質(zhì)量。用游標(biāo)卡尺量試件的高度 H，準(zhǔn)確到0.1mm，將試件橫置在壓條上。實(shí)驗(yàn)過程中，使試件的形變等速增加，并保持速率約為1mm/min;然后記錄試件破壞時(shí)的最大壓力P(N)。

計(jì)算公式:Ri=

式中:Ri為劈裂強(qiáng)度，MPa;P為試件破壞時(shí)的最大壓力，N;H為試件的高度，mm;D為試件的直徑，mm。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

水泥乳化瀝青穩(wěn)定碎石基層混合料28d、60d劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果見表2。

對(duì)以上試驗(yàn)結(jié)果分析如下:

(1)水泥是劈裂強(qiáng)度的決定性因素，隨著水泥劑量的增長(zhǎng)，劈裂強(qiáng)度也在增長(zhǎng)。說明水泥還是混合料強(qiáng)度的主要提供者。從總體上看，劈裂強(qiáng)度隨著乳化瀝青劑量的增加而減少 (如圖2所示)。

表2 水泥乳化瀝青穩(wěn)定碎石的劈裂強(qiáng)度Tab.2 splitting strength of cement and emulsified asphalt stabilized stone mixture

圖2 水泥、乳化瀝青劑量對(duì)劈裂強(qiáng)度的影響Fig.2 Effect of cement and emulsified asphalt stabilized stone mixture on splitting strength

(2)粗級(jí)配時(shí)混合料的劈裂強(qiáng)度較中值級(jí)配高。

(3)水泥乳化瀝青混合料的劈裂強(qiáng)度隨齡期的增長(zhǎng)有一定增長(zhǎng)，但不明顯，這是由于后期混合料的含水量減少，導(dǎo)致混合料干燥收縮進(jìn)而使混合料的劈裂強(qiáng)度又有所降低，水泥劑量較高時(shí)尤其明顯。

［1］沙慶林.高等級(jí)公路半剛性基層瀝青路面［M］.北京:人民交通出版社，1999.

［2］鄧學(xué)鈞，黃曉明.路面設(shè)計(jì)原理與方法［M］.北京:人民交通出版社，2001.

［3］銀 花，王大明，趙 塵，等.瀝青混合料分?jǐn)?shù)導(dǎo)數(shù)粘彈性本構(gòu)關(guān)系研究［J］.森林工程，2010，26(2):77 －82.

［4］中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).公路工程水泥及水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程(JTG E30 －2005)［S］.北京:人民交通出版社，2005.

［5］中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程(JTJ 052 －2000)［S］.北京:人民交通出版社，2000.

［6］中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程(JTG E42－2005)［S］.北京:人民交通出版社，2005.

［7］中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》(JTJ 057 －94)［S］.北京:人民交通出版社，1994.