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)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
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。
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。
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[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.