多功能水泥稳定碎石基层材料外加剂研发研究论文电子版下载

多功能水泥稳定碎石基层材料外加剂研发研究论文电子版多功能水泥稳定碎石基层材料外加剂研发研究论文电子版 下载下载 RoAD C0NSTRUCTION AND M ACHINEIY1000033X xx 08 0061 04多功能水泥稳定碎石基层材料外加剂研发赵庆权 内蒙古通辽市交 通工程局 内蒙古通辽028000 摘要从掺加外加剂的角度 研究了掺 加外加剂对水泥稳定碎石基层易密性的影响 并分析了单掺减水剂 和粉煤灰 双掺减水剂和粉煤灰在最大干密度时减水剂和粉煤灰的 掺量 结果表明最能改善骨架密实型水泥稳定碎石易密性的几种外加剂掺 量 同时也可以起到改善水泥稳定碎石的路用效果 关键词水泥稳定碎石 外加剂 易密性 掺量U414 1文献标志码B Researchand Developmentof Multifunctional Additivefor CementStabilized Macadam BaseZHA0Qing quan Tongliao TrafficEngineering Bureauof Inner M ongolia Tongliao028000 InnerMongolia China AbstractThe impactof mixingadditive on pactability ofcement stabilized macadam basewas studied and them ixingam ountsof waterreducing agentand flyash whenm ixedrespectively oraltogether undermaxim umdry densitywere analyzed The resultsshow thatseveral additivescan notonly enhancethe pactability ofdense skeletontype ofcement stabilizedmacadam base but alsoimprove theroad performance Key wordscementstabilizedmacadam additive pactability mix amount0引言1集料级配的确定骨架密实型水泥稳定碎石混合料具有 良好的路用性能 尤其是能够改善水泥稳定碎石的收缩特性 目前 已被广泛采用 1 但是在骨架密实结构水泥稳定碎石基层使用过程中 也存在着一些 问题在最大干密度确定的前提下 路面基层的压实度受混合料中粗 集料的影响很大 在粗集料较多时 即使实测时压实度达到甚至超过100 也不能确定 基层已经被压到最佳密实度 骨架密实结构的水泥稳定碎石与其他结构类型的水泥稳定碎石相比 粗集料含量相对高些 因此 即使压实度达到要求 而实际上达 不到最密实状态的情况就更为普遍 3 所以 对于骨架密实结构的水泥稳定碎石 需要采取措施来弥补由 于结构类型对密实性造成的不利影响 收稿Et期2O12 12 02外加剂是为改善新拌及硬化后的砂浆或混凝土性质而掺人的物质l 4 在混凝土中掺人外加剂可改善混凝土的和易性和耐久性 达到节约 水泥 加快工程进度 保证工程质量 方便施工及提高设备利用率 的效果 技术经济效益十分显著 本文采用的是连续级配骨架密实结构 所用的集料有四种规格3O 1 5mm 20 10mm 10 5mm 5 0mm 分别称为1 2 3 4料 参考 沥青路面设计规范 JTG D5O xx 规定的骨架密实型水泥稳定类半刚性基层的级配范围中线 将四 档料按1 2 3 4一0 330 240 230 2的比例 质量比 进行配比 集料合成级配见表1和图1 根据研究内容 首先确定水泥剂量为4 5 本61RoAD CONSTRUCTION AND MACHINERY文所用的减水剂是CT高效减水剂 其最佳掺量为0 8 1 0Yo 占水泥质量的百分比 因此 拟定3个减水剂掺量 即0 8 1 0 1 2 在本文中 粉石的外加剂使用 因此用量不能太多 应小于100g 所以拟定了4个粉煤灰的掺量 即 10 209 6 30 4O 占水泥质量的百分比 混合料类型的区别在煤灰不作为水泥的替代物掺加 而是作为水泥 稳定碎于这两种不同组合所掺加的外加剂和掺量不同 表1集料的颗粒组成规范中级配范围 集料规格 筛孔尺寸 mm合成 级配 上限中限下限30 15mm20 10mm l0 5Elm5 3mm31 51OO1OO1OO1OO1OO1OO1OO10O198677684596 11 OO lOO80 99 55848382 212 397 41OO46 14 753227220 060 1361OO28 32 362822160 060 111 41OO22 70 61511 58O O60 16 846 210 80 07531 5O O O60 12 46 41 9集料用量比0 33O 240 230 2粒径 r am注为方便绘制 横坐标未按比例标注 图1集料级配曲线为了避免试验设备吸收水而造成拌和用水量的减少 在开始之前要用100mL水将设备润湿 集料掺加顺序如下将粗集料 砂和部分水混合 然后加入水泥和粉 煤灰 将剩下的水 除了为溶解高效减水剂留出的水之外 加入到拌 和物中 然后拌和2r ain 直到拌和均匀为止 将溶解的高效减水剂加入到拌和物中 拌 和3min 静置2r ain 然后再拌和2r ain 避免假凝结 拌和方法是将矿粉和砂在标准的拌和设备中拌和1r ain 加入3 4的水再拌和1min 最后加入化学外加剂和剩余的水 再制成的砂浆拌和3r ain 本文所采用的掺加外加剂的方法为在实验室以人工拌和 为了弥补 在拌和过程中水分的散失 应预先在铁板上洒上适量的水 然后称 取需要质量的材料 加料顺序为集料一水泥一 搅拌均匀后 水一 搅拌均匀后 粉煤灰一 搅拌均匀后静置2r ain 高效减水剂一拌和均匀一装料一成型 按照这种掺加方法将混合料拌和均匀后 就可以进行击实试验62或 者成型试验 2易密性研究易密性即易压实特性 压实是公路建设中必不可少的一道工序 压实效果的好坏直接影响 到路面的质量 在一定的压实功下达到最好的压实效果 或者在达到一定压实效果 的前提下 尽量减少压实功 非常必要 本文主要是考察骨架密实结构的水泥稳定碎石的易压实特性 按照 公路沥青路面设计规范 JTG D50 xx 的规定 骨架密实结构水泥稳定碎石 昆合料应采用振动成型方 法 用振动法确定压实标准 最佳含水量和最大干密度 并成型试件 进行无侧限抗压强度等试验 在振动压实的过程中 被压实材料在振动冲击力的作用下 由静止 状态转为运动状态 材料颗粒的位置发生了相对移动 并相互填充 空隙 被压实材料的空气含量明显减少 被压实材料逐渐密实 随 着振动时间的延长 材料达到要求的密实状态 7 同时 压实效果还与被压实材料本身的性质有关 在材料未达到最 密实状态之前 随着压实时间的延长 材料的密实度也随之增加 对于同一种配合比的材料 其组成相同 在振动压实过程中固定其 静压力 振动频率和偏心块夹角 进行振动压实成型 从开始振动 到回弹跳起 用的时间越短表示所需要的压实功越少 即越容易密 实I9 因此 本文提出将振动击实试验所得的最大干 舳 如加如如m0 斟赠ROAD CONSTRUCTIONANDMACHINERY密度和振动压实时间作为评价骨架密实 结构水泥稳定碎石易密性的指标 3振动击实试验及结果分析为了研究减水剂对于水泥稳定碎石混合料 最佳含水量和最大干密度的影响 本文拟定了4个减水剂掺量 即O O 8 1 0 1 2 掺加这4种掺量CT高效减水剂的水泥稳定碎石混合 料分别编号为A B C D 混合料组成见表2 表2掺加减水剂的水泥稳定碎石混合料组成编号集料水泥水泥减水剂 粉煤灰A95 54 5100B95 54 510 OO8O C95 54 510 010D95 54 510 0120首先调节振动成型机上 下 车的配重块数 偏心块夹角和变频器的频率 选用上车配重为3块 下车配重为6块 偏心块夹角为60 静压力为104MPa 振动频率为28 1Hz的振动条件 然后按照外加剂掺加顺序加水拌和 进行振动击实试验 4种不同高效减水剂掺量的水泥稳定碎石的最佳含水量和最大干密度 见表3 从表3可以看出 掺加减水剂后 最佳含水量明显减小 最大干密度 提高 表34种混合料的最佳含水量和最大干密度混合料种类最佳含水量 最大干密度 g cri2一 A6 2772 2727B6 2502 2775C6 0562 2829D6 0602 2831随 着减水剂掺量的增加 最佳含水量继续减少 最大干密度继续增大 减水剂主要以三种形式存在于水泥稳定碎石混合料中有机矿物 与水 化矿物进行化学反映所形成的 被吸附在水泥颗粒表面的吸附点上 存在于液相中 当掺入减水剂的量很少时 一部分减水剂与水泥矿物发生化学反应 生成了有机矿物 另一部分用于释放被包裹在水泥絮凝结构中的自 由水 因此 只有很少量的减水剂被吸附在水泥颗粒表面的吸附点上 并 且 随着反应的进行 减水剂逐渐被消耗 减水剂得不到补充 减 水剂对水泥颗粒絮凝结构的解体作用逐渐减弱 当减水剂掺量增大时 被覆盖的吸附点增多 减水剂也得到补充 可以起到完全分散作用 但如过量后 多余的减水剂就失去了作用 而且还会导致泌水现象 影响工作性能 因此 减水剂掺量不是越大越好 而是存在一个 最佳掺量 根据振动击实试验结果可以得出 本文所采用的减水剂相对于所采 用的水泥而言 最佳掺量为1 0 在振动压实过程中 需要注意两个问题 1 水泥稳定碎石加水拌和后 水泥会发生水化反应 并且出现硬化 如果拌和后长时间不压实 水化和硬化程度会加重 因此 要在加水拌和后尽快压实 最好在1h之内进行 2 在振动过程中 要注意观察振动压头是否跳起 如果跳起应立即停止振动压实 因为压头跳起说明被压实材料已经 达到了密实状态 如果继续压实 则会造成已密压的石料被压碎 从而改变了原定的集料级配 同时也会损伤振动成型仪 4易密性试验及试验结果分析本文所采用的易密性指标是振动击实试 验得出的最大干密度和在最佳含水量和最大干密度下成型圆柱试件 所用的振动压实时间 从开动机器到压头回弹跳起的时间间隔 因 此要用振动压实仪 按照最佳含水量和最大干密度来成型试件 并 测定振动压实时间 在本文中 每种混合料成型l3个试件 记录振动成型时间 然后取 其平均值作为该种混合料的振动成型时间 采用振动击实试验标准 然后按照胡力群教授振动法成型试件方法 进行振动成型试验 得出以下结论 1 与不掺加减水剂的水泥稳定碎石相比 掺加减水剂后最大干密度 提高 振动成型时间缩短 如当掺加1 0减水剂时 振动成型时间缩短31 27 说明掺加减水 剂后 水泥稳定碎石更容易压实 同时 减水剂掺加过多 会造成混合料出现泌水现象 当只掺加减水剂时 最能改善水泥稳定碎石易密性的减水剂掺量为1 0 2 与不掺加粉煤灰的水泥稳定碎石相比 掺加粉煤灰后最大干密度 提高 振动成型时间缩短 如掺加309 6粉煤灰时 振动成型时间 缩短25 16 说明掺加粉煤灰后 水泥稳定碎石更容易压实 当只掺加粉煤灰时 最能改善水泥稳定碎石易密性的粉煤灰掺量为3 0 63ROAD CONSTICTIONANDMACHINERY 3 与不掺加外加剂和单掺减水剂或者粉煤灰的水泥稳定碎石相比 复合掺加减水剂和粉煤灰后 最大干密度提高 振动成型时间缩短 如同时掺加1 09 6减水剂和2O粉煤灰后 振动成型时间缩短了38 14 说明掺加减水剂后 水泥稳定碎石更容易压实 当复合掺加减水剂和粉煤灰时 最能改善水泥稳定碎石易密性的外 加剂掺量为减水剂1 0 粉煤灰20 4 固定减水剂的掺量为1 0 为了改善水泥稳定碎石的易密性 粉 煤灰的掺量不大于2O 最能改善水泥稳定碎石易密性的减水剂与粉 煤灰的掺加比例为120 5结语本文通过系统的理论分析 大量的试验 并查阅了国内外大量 文献 确定了水泥稳定碎石外加剂的掺加顺序 并新提出了评价骨 架密实型水泥稳定碎石易密性的新指标 试验确定了最能改善水泥稳定碎石易密性的外加剂掺量 针对能够 改善水泥稳定碎石易密性几种外加剂掺量 进行了路用性能试验 得到如下结论 1 提出外加剂掺加顺序以后掺法效果最优 并在本文的试验过程中 加以采用 2 针对不同外加剂掺量的水泥稳定碎石进行振动击实试验 得出减 水剂和粉煤灰掺量适当时 都有减少用水量 提高密实度的作用 并且减水剂和粉煤灰的效果可以叠加 3 在已有的评价易密性方法的基础上 提出了以振动成型时间作为 评价材料易密性的指标 4 单掺减水剂或粉煤灰时 水泥稳定碎石的各个龄期的强度 刚度 都有提高 同时掺加减水剂和粉煤灰时 二者的效果叠加 强度 刚度提高的幅度更大 5 双掺减水剂和粉煤灰时 水泥稳定碎石的疲劳寿命得到更大幅度 的延伸 而且其疲劳寿命对应力比的变化敏感性减小 6 干温缩试验结果表明 掺加减水剂或者粉煤灰都有助于改善于缩 温缩特性 并且当二者掺量适当时 减水剂掺量不