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級(jí)配對(duì)水泥穩(wěn)定碎石路用性能影響研究論文
摘 要:水泥穩(wěn)定碎石基層瀝青路面容易產(chǎn)生裂縫,特別在重載交通條件下,路面結(jié)構(gòu)更容易過(guò)早破壞提出通過(guò)調(diào)整級(jí)配來(lái)改善水泥穩(wěn)定碎石基層的路用性能的思路對(duì)摻粉煤灰水泥穩(wěn)定碎石進(jìn)行配合比設(shè)計(jì);通過(guò)級(jí)配對(duì)水泥穩(wěn)定碎石路用性能影響研究,得出最佳級(jí)配類(lèi)型
關(guān)鍵詞:水泥穩(wěn)定碎石;級(jí)配;路用性能
1 混合料組成及配合比設(shè)計(jì)
1.1 混合料組成
在研究摻粉煤灰水泥穩(wěn)定碎石時(shí),應(yīng)根據(jù)《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ034-2000)中水泥穩(wěn)定碎石的級(jí)配范圍,考慮了規(guī)范范圍內(nèi)典型的五種級(jí)配,即級(jí)配范圍的上限中限下限和上頂下底及下頂上底,見(jiàn)表1本文只采用中限和上頂下底及下頂上底三種級(jí)配,中限級(jí)配采用根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)材料情況調(diào)整趨向規(guī)范中值級(jí)配(GD)混合料配合比中,水泥劑量定為5%,粉煤灰劑量定為10%,即配合比是水泥:粉煤灰:碎石為5:10:85
采用重型擊實(shí)試驗(yàn)方法確定水泥穩(wěn)定碎石混合料最佳含水量和最大干密度具體試驗(yàn)方法參照《公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料實(shí)驗(yàn)規(guī)程》(JTJ057-94),養(yǎng)生溫度20±2℃,養(yǎng)生濕度90%,養(yǎng)生期的最后一天浸水24小時(shí)最佳含水量和最大干密度試驗(yàn)結(jié)果如表2所示:
1.2 設(shè)計(jì)思想
選擇良好的集料級(jí)配,適當(dāng)?shù)乃喾勖夯冶壤?確定混合料合理的集料結(jié)合料含量,從而設(shè)計(jì)出具有良好路用性能的混合料以最大干密度的結(jié)合料來(lái)填充集料間的空隙,提高了混合料的最大干密度,從而改善混合料的力學(xué)性質(zhì),提高了摻粉煤灰水泥穩(wěn)定碎石基層各方面的路用性能指標(biāo)
1.3 設(shè)計(jì)方法步驟
(1)級(jí)配選擇各種不同粒徑的集料,按照一定比例搭配起來(lái),才能達(dá)到較高的密實(shí)度和較大的摩擦力因此,要求碎石集料有一定的級(jí)配但施工時(shí)所用碎石集料顆粒不均勻,原材料級(jí)配基本不符合工程使用要求所以,原材料選定后,要對(duì)集料進(jìn)行級(jí)配設(shè)計(jì)和級(jí)配調(diào)整,使其合成級(jí)配盡量滿足設(shè)計(jì)級(jí)配的要求
(2)水泥粉煤灰結(jié)合料比例的確定結(jié)合料的具體比例,由結(jié)合料的強(qiáng)度試驗(yàn)確定
(3)其他路用性能檢驗(yàn)初步擬定配合比后,綜合考慮混合料的抗拉性剛度耐久性抗疲勞性抗裂性等路用性能,得出最佳粉煤灰含量,從而確定最佳配合比
(4)最佳級(jí)配確定在確定最佳粉煤灰劑量后,變化集料級(jí)配,通過(guò)混合料路用性能驗(yàn)證,分析規(guī)范中三種典型級(jí)配對(duì)混合料路用性能的影響,得出最佳級(jí)配
2 貝雷法在水泥穩(wěn)定碎石級(jí)配設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
根據(jù)貝雷法對(duì)混合料嵌擠狀況的評(píng)價(jià)方法,對(duì)以上所選的5種不同級(jí)配對(duì)應(yīng)的CA值FAc值和FA f值進(jìn)行計(jì)算,計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3:
由表3可以看出,級(jí)配XS和下限的CA值均在0.4～0.8之間,集料級(jí)配所形成的骨架結(jié)構(gòu)較好,混合料比較容易壓實(shí)
級(jí)配GD上限和SX級(jí)配的CA值分別為1.141.12和0.98,大于或接近1.0,表明細(xì)集料較多,粗顆粒較少,互相之間不能完全嵌擠,處于一種懸浮狀態(tài)但同時(shí),FAc和FAf都在建議范圍之內(nèi),說(shuō)明其細(xì)集料均符合嵌擠結(jié)構(gòu)
3 性能研究
3.1 強(qiáng)度特性研究
水泥穩(wěn)定碎石基層的力學(xué)性能主要包括無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度和劈裂強(qiáng)度筆者通過(guò)不同齡期混合料的力學(xué)性能指標(biāo),來(lái)研究隨著級(jí)配的變化混合料的力學(xué)性能變化
(1)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度
三種混合料強(qiáng)度隨著齡期的增長(zhǎng)而增大,但是強(qiáng)度隨齡期的增長(zhǎng)的幅度不同
混合料要形成較好的強(qiáng)度,既要有足夠的結(jié)合料粘結(jié)集料,又要有合理級(jí)配的集料形成堅(jiān)實(shí)的骨架水泥穩(wěn)定碎石7天抗壓強(qiáng)度順序大小依次為XS-10>GD-10>SX-10其中XS級(jí)配骨架結(jié)構(gòu)較好,說(shuō)明骨架結(jié)構(gòu)對(duì)早期強(qiáng)度起主要作用180天抗壓強(qiáng)度由大到小依次為GD-10>SX-10>XS-10其中,級(jí)配GD和SX密實(shí)型較好由此可見(jiàn),結(jié)構(gòu)密實(shí)性對(duì)混合料的后期強(qiáng)度影響較大
骨架結(jié)構(gòu)對(duì)混合料早期強(qiáng)度其主要原因是,在抗壓試驗(yàn)中,初期的破壞主要現(xiàn)象是石料與石料之間的分離,破壞的原因是硬化后的水泥細(xì)集料部分強(qiáng)度不是很高,不能給粗集料骨架提供必要的約束初期時(shí)粗集料骨架的約束作用在逐漸增強(qiáng),粗集料骨架作用得以發(fā)揮所以混合料粗集料形成良好的骨架結(jié)構(gòu),在齡期較短時(shí)混合料的抗壓強(qiáng)度比懸浮密實(shí)混合料的抗壓強(qiáng)度高一些
(2)劈裂強(qiáng)度
三種水泥穩(wěn)定碎石混合料強(qiáng)度隨著齡期的增長(zhǎng)而增大,但是強(qiáng)度隨齡期的增長(zhǎng)的幅度不同不同級(jí)配的水泥穩(wěn)定碎石劈裂強(qiáng)度的順序大小依次為GD-10>SX-10>XS-10其一般規(guī)律是級(jí)配越粗,劈裂強(qiáng)度就越低
產(chǎn)生這樣規(guī)律的原因是,與抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)不同,混合料中粗集料是否相互嵌擠形成骨架,以及集料之間內(nèi)磨阻力對(duì)劈裂強(qiáng)度影響不大對(duì)無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定粒料土劈裂強(qiáng)度影響更多的是混合料中的粘結(jié)力以及水泥石與集料交界面過(guò)渡區(qū)的抗拉強(qiáng)度
3.2 剛度特性研究
水泥穩(wěn)定碎石剛度特性主要研究其抗壓回彈模量值
隨著齡期的增長(zhǎng),水泥穩(wěn)定碎石混合料的抗壓回彈模量總體上呈上升的趨勢(shì)齡期為90天的抗壓回彈模量其大小順序?yàn)?GD-10>XS-10>SX-10摻10%粉煤灰水泥穩(wěn)定碎石的抗壓回彈模量值1500MPa附近波動(dòng),即隨著級(jí)配的變化抗壓回彈模量值變化不大
產(chǎn)生這樣規(guī)律的原因是,集料的彈性模量及它在整個(gè)混合料中的所占的體積,對(duì)無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定粒料土的模量有很大的影響集料的剛度影響集料約束水泥石應(yīng)變的能力,堅(jiān)硬致密的集料彈性模量大,用它們配制的水泥穩(wěn)定碎石模量較高,通常集料彈性模量比水泥水化后形成的水泥石彈性模量大因此,集料在混合料中所占的體積不變時(shí),混合料的抗壓回彈模量變化不大
3.3 溫縮特性研究
(1)溫縮系數(shù)隨溫度的變化關(guān)系
試驗(yàn)結(jié)果可以得出:
齡期為28天,水泥粉煤灰劑量相同條件下,根據(jù)摻粉煤灰水泥穩(wěn)定碎石基層在低溫段高溫段和總體上的平均溫度收縮系數(shù)變化情況,可以得出平均溫度收縮系數(shù)大小排序?yàn)?XS-10>GD-10>SX-10
影響水泥穩(wěn)定材料熱脹縮性的主要因素包括各組成礦物的含量和熱脹縮性質(zhì)以及結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度將水泥穩(wěn)定類(lèi)的各組成部分的熱脹縮系數(shù)匯總?cè)缦?
各種膠結(jié)物粘土礦物及次生礦物具有較大的熱脹縮系數(shù),而集料中的原生礦物一般有較小的熱脹縮系數(shù)
級(jí)配的0.075mm及以下填料含量的排列順序是:XS-10> GD-10>SX-10可見(jiàn),溫縮系數(shù)與填料含量有非常明顯的相關(guān)性,填料含量多,則溫縮系數(shù)大;填料含量少,則溫縮系數(shù)小這其中的主要原因可能與填料中的次生礦物有關(guān),因?yàn)榇紊V物的溫縮系數(shù)較大還有,隨著填料含量的增加,集料總體比表面積增加,從而水泥穩(wěn)定材料中新生膠結(jié)物質(zhì)的分散度增加,導(dǎo)致膠結(jié)物質(zhì)對(duì)溫縮性的貢獻(xiàn)增加,宏觀表現(xiàn)為溫縮系數(shù)增大
4 混合料路用性能綜合分析
我國(guó)《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTJ014-97)規(guī)定:以設(shè)計(jì)彎沉值為路面整體剛度的設(shè)計(jì)指標(biāo),計(jì)算路面結(jié)構(gòu)層厚度對(duì)高速公路一級(jí)公路二級(jí)公路的瀝青混凝土面層和半剛性材料的基層底基層應(yīng)進(jìn)行層底拉應(yīng)力的驗(yàn)算
《公路工程基層施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ034-2000)對(duì)于半剛性基層材料僅僅規(guī)定了7天的飽水抗壓強(qiáng)度這一個(gè)指標(biāo),其他指標(biāo)沒(méi)有作具體的明文規(guī)定,因此有必要對(duì)各種指標(biāo)進(jìn)行綜合分析,以確定各種指標(biāo)間的關(guān)系,使得在設(shè)計(jì)施工時(shí),對(duì)各種指標(biāo)都有所考慮另外,綜合考慮了抗壓強(qiáng)度劈裂強(qiáng)度抗壓回彈模量溫縮開(kāi)裂系數(shù)干縮開(kāi)裂系數(shù)抗沖刷性能等一系列的指標(biāo)后,能否找到一種滿足上面各種性能的一種配合比
水泥穩(wěn)定碎石各種路用性能在要求往往是互相矛盾或互相制約的,照顧了某一種性能,很可能降低另一方面的性能因此,為了使水泥穩(wěn)定碎石基層在使用過(guò)程中各種性能找到一個(gè)最佳結(jié)合點(diǎn),使用簡(jiǎn)單加權(quán)的方法對(duì)多指標(biāo)進(jìn)行綜合分析
該種方法就是在考慮水泥穩(wěn)定碎石的各種性能同等重要的前提下(權(quán)值相同),以不同試驗(yàn)方案在試驗(yàn)過(guò)程中所得的各性能優(yōu)劣簡(jiǎn)單排序,然后數(shù)值相加,根據(jù)總積分值來(lái)討論不同方案的綜合使用性能,總積分值越小,則該方案的綜合路用性能越好
參考文獻(xiàn)
[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,2005.
[2]@胡力群沙愛(ài)民.瀝青路面水泥穩(wěn)定類(lèi)基層材料抗沖刷性能試驗(yàn)及機(jī)理研究[J].中國(guó)公路學(xué)報(bào),2004,(1).
[3]@中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范(JTJ034-2000)[M].北京:人民交通出版社,2000.
[4]@徐江萍,黃琪,李煥武.摻粉煤灰的水泥穩(wěn)定碎石抗裂性能的研究[J].河南交通科技,2005,(4).
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