半刚性基层材料路用性能的试验研究.docx

半刚性基层材料路用性能的试验研究 (1.内蒙古建筑职业技术学院市政工程系；2.内蒙古交 通设计研究院有限责任公司，内蒙古 呼和浩特 010010) 摘 要：研究了水泥稳定碎石、水泥粉煤灰稳定碎石、 二灰碎石三种半刚性基层材料的路用性能。试验结果表明： 半刚性基层材料的断裂韧度与弯拉强度有关；二灰碎石与 水泥粉煤灰稳定碎石相比，强度和断裂韧度较低，干缩性 能和疲劳性能较好；用粉煤灰代替部分水泥，有广泛的工 程应用前景。 关键词：二灰碎石；基层强度；级配；路用性能 中图分类号：TU502 文献标识码：A 文章编号： 10076921(XX)08008701 半刚性基层具有强度高、稳定性好、板体性好且经济 等优点，被广泛应用于修建高等级公路沥青路面的基层。 但它也有不足之处，即容易出现反射裂缝或对应裂缝，造 成路面早期损坏。本文选取了水泥稳定碎石、水泥粉煤灰 稳定碎石和二灰碎石三种半刚性基层材料作为研究对象， 研究了它们的强度、韧度、干缩及疲劳等物理力学性质。 1 试件成型 混合料的级配均采用规范的相应中值，其组成见表 1。 进行试验前，首先用重型击实试验测出各混合料的最佳含 水量和最大干密度，其结果见表 2。 740)this.width=740“ border=undefined 制作两种规格的试件，一种为 7cm7cm24cm，进行 弯拉、断裂、干缩和疲劳试验；另一种为 515cm15cm 的 圆柱体试件，进行抗压强度试验。试件采用静压成型，压 实度控制在 98%；弯拉疲劳试件养生采用水浴快速养生的方 法，养生温度为 60，误差1，水泥类稳定碎石养生 3d，石灰类稳定碎石养生 6d。养生试件外包三层密封塑料 袋，以防养生时水浸入试件。各测试结果以四组试件的平 均值为准。 2 强度指标 经试验分析，混合料无侧限抗压强度与时间因素有关。 水泥稳定碎石、水泥粉煤灰稳定碎石和二灰碎石三种半刚 性基层材料的前期强度依次减小，但后期强度均能满足要 求。在二灰碎石半刚性基层材料中，粉煤灰所占的比例较 大，而粉煤灰来源广泛且价格便宜，有广泛的工程应用前 景。 3 干缩试验 本次试验对二灰类和水泥类稳定碎石的干缩变形性能 作了较详细的研究。试验结果表明：水泥稳定碎石、二灰 碎石和水泥粉煤灰稳定碎石三种材料的干缩应变均随着时 间的延长而不断增大，以二灰碎石的干缩应变最小，水泥 稳定碎石的干缩应变稍大于二灰碎石，以水泥粉煤灰稳定 碎石的干缩应变最大。一般来说，水泥稳定碎石的干缩应 变大于石灰类稳定碎石，所以在水泥稳定粒料的配合比组 成设计中，最为关键的就是要确定水泥的掺量，如果水泥 掺量过少则无法形成稳定的半刚性材料；如果水泥掺量过 多则会大大增加材料的干缩性造成材料的过分开裂，影响 路面的使用性能。另外以上三种材料的失水率均随着时间 的延长而不断增 大，但变化的速度不相同，水泥粉煤灰稳定碎石的失 水率最小；二灰碎石的失水率最大，水泥稳定碎石的失水 率介于其间。因此二灰碎石的平均干缩系数最小，水泥粉 煤灰稳定碎石的平均干缩系数最大，水泥稳定碎石的平均 干缩系数介于其间。平均干缩系数小，说明干缩应变对失 水率的敏感性小。 4 疲劳性能 国内外一般采用梁弯拉试验来测定基层材料的疲劳寿 命。梁的加载模式有两种：一是应力控制，二是应变控制。 半刚性材料一般采用应力控制模式。大量的研究表明，在 相同的应力水平条件下，抗疲劳能力依次是二灰碎石、水 泥稳定碎石和水泥粉煤灰稳定碎石。这说明，水泥稳定碎 石和水泥粉煤灰稳定碎石抗弯拉强度比二灰碎石高。 5 结论 5.1 二灰碎石的强度和断裂韧度要低于水泥类稳定碎 石，水泥粉煤灰稳定碎石和水泥稳定碎石的强度、断裂韧 度值相差不大。用粉煤灰代替部分水泥，并不降低材料的 路用性能，有着广泛的工程应用前景。 5.2 二灰碎石干缩性能较好，水泥类稳定粒料的失水 率小于二灰类稳定粒料，但是干缩应变大于二灰类稳定粒 料。所以二灰碎石的平均干缩系数最小，水泥类稳定粒料 介于两者之间。 5.3 三种半刚性基层材料抗疲劳能力依次是二灰碎石、 水泥稳定碎石和水泥粉煤灰稳定碎石。 参考文献 1 丛林，等.半刚性基层材料性能参数的试验研究 J.建