水泥稳定碎石基层材料性能参数之研究分析
水泥稳定碎石基层特性及施工质量控制技术
一、引言水泥稳定碎石作为半刚性材料，以其整体性强、承载力高、刚度大、水稳性好等特点在路面基层和底基层施工中被广泛应用。
目前高等级路面如采用沥青混凝土面层的，一般采用多层次的水泥稳定碎石作为路面基层和底基层。
水泥稳定碎石，是以各种规格的碎石作骨料（一般有三至四种规格的碎石再掺入部分石屑），再加上一定数量的胶凝材料（水泥）和足够的灰浆体积填充骨料的空隙，按嵌挤原理摊铺压实。
碾压良好的水泥稳定碎石基层，压实度极为接近通过室内试验确定得最大干密度（约98%），结构强度主要靠碎石间的嵌挤锁结原理，同时有足够的灰浆体积来填充骨料的空隙。
水泥稳定碎石初期强度就比较高，并且强度随龄期而增加很快结成板体，相对于石灰土，始终具有较高的强度。
水泥稳定碎石的水泥用量一般为混合料质量比率的3%～6%，水泥稳定碎石成型后表面坚实，不易松散，总体稳定性良好，且水稳定性较好，基本不透水，是各级公路的理想基层材料。
由于水泥稳定碎石具备上述的优点，在我国目前的公路建设中经常被使用作为路面基层。
相对与石灰稳定土底基层，水泥稳定碎石作为路面基层有很大的优势。
首先，成型后的强度，水泥稳定碎石要大大超过石灰稳定土，根据工程实践经验，一般水泥用量在3%~6%的水泥稳定碎石，其7天无侧限抗压强度结果大致在3.0MPa 到4.5MPa 之间，水泥用量越大，其强度越高（为减少反射裂缝，一般不超过6%），反观石灰稳定土底基层，石灰用量12%的石灰稳定土，其7天无侧限抗压强度结果约1.0MPa~1.5MPa，由于两者强度形成机理不同，所以表现在结果上，差距十分明显。
水泥稳定碎石由于其良好的强度，可以直接作为高速公路、一级公路和其他等级公路的路面基层使用，但石灰稳定土目前已不能直接作为高等级公路的路面基层，仅仅作为相对偏下层的底基层、调平层、加宽路段基础补强处理、台背回填材料等用途。
其次，水稳定性方面，水泥稳定碎石也优于石灰土。
石灰稳定土即使成型后，如表面过湿，仍会出现表层泥泞、松散等现象，如经过车辆碾压，很快就会出现结构层局部破坏，坑槽、松裂等病害，而水泥稳定碎石基层成型后，即使表面过湿，仍不会发生结构破坏现象，除非长时间被大量水浸泡，一般不会产生结构性的损坏。
水泥稳定碎石温度收缩性能研究
水泥稳定碎石温度收缩性能研究发表时间：2019-04-16T14:24:47.277Z 来源：《防护工程》2018年第36期作者：徐寅东[导读] 其温缩系数可以降低10%左右，为了进一步减少基层所产生的的温缩裂缝，建议实际工程应用时采用抗裂嵌挤型级配。
青海省公路建设管理局青海西宁 810000摘要：本文主要研究抗裂嵌挤型水稳碎石和传统型水稳碎石混合料的抗温度收缩性能，分析比较了二者之间的关系，供广大工程建设人员对其有进一步的认识，为进一步减少水稳基层所产生的的温缩裂缝，建议实际工程应用时采用抗裂嵌挤型级配。
关键词：水泥稳定碎石；温度收缩；性能研究引言骨架嵌挤密实型级配可提高水泥稳定碎石的强度，同时大量工程实践也表明：骨架嵌挤型级配对于减少水泥稳定碎石基层的收缩裂缝有较大的作用，而抗收缩性对于水稳碎石基层在工程应用中有着更重要的意义。
本文主要对骨架嵌挤型级配和悬浮密实型级配水稳碎石混合料的抗温度收缩性能进行室内试验研究，供广大工程建设人员对其有进一步的认识，同时在实践工程中加以控制。
1 原材料和级配设计试验所用原材料为P.C32.5级缓凝硅酸盐水泥，青海生产石灰岩碎石和石屑，各种集料和水泥的试验结果均满足技术指标要求。
此外，为了研究抗裂嵌挤型水稳碎石混合料和传统型的水稳碎石混合料抗温度收缩性能的差异，选择了下表1所述的级配A（传统型水泥稳定碎石、骨架悬浮型）和级配B（抗裂型水泥稳定碎石、骨架密实型）两种形式。
表1 水泥稳定碎石级配组成2 温缩性能试验抗温缩性能一般用温缩系数来表示，温缩系数定义为：温度改变所引起的材料收缩的单位应变值。
为了对比研究二者之间的差异，根据上表1所选定的级配A、B，分别在3.5%、4.0%以及4.5%的水泥剂量下进行温缩试验，试验结果见表2所述。
表2 水泥稳定碎石温度收缩试验结果3 结论从上表2的试验结果可知：随着水泥剂量的增大，不论是传统的悬浮密实型水稳碎石还是骨架嵌挤型水稳碎石混合料，其温缩系数是逐渐增大的。
水泥稳定碎石混合料静压法与振动法的性能对比研究
集料压碎值 为 ｌ ９％ ，０ ６ｍ 以下颗粒 塑性指数 为 ５ ． ｍ （ 砾石压碎值 应不大 于 ２ ８％ ） 。掺配 后 的级 配砂砾试
－
１ ・ ４
一
工 压实工 艺。而振动压实法成型 的混合料 物理 和结 构
性 能明显 优于静压法成型 的混合料相应性 能 。
１ 静 压 法 机 理
些 。 目前市场 上用 于压实的大 中型振动 压路机 的振
动频率范 围是 ：压实路 基 ２ ５～３ ｚ ０ Ｈ ，压 实底基 层 ２ ５
～
４ ｚ ０Ｈ ，对压实材料 和结 合料 的稳 定基 层为 ３ ５ ３～ ５
项目
／ ％
／ ％
含量／ ％
／ ％ … 含量／ ％
侧 限抗压强度试验 结果如表 ５ 。
表 ５ 水 泥稳 定 砂砾 混 合料 ７天静 压 和振 动成 型 强 度试 验 结果
路 基 工 程 Ｓｂｒ ｅ ｎｉ ｅｎ ｕｇ ｄ ｇ ｅｒｇ ａ Ｅ ｎ ｉ
２１ ０ ０年第 ５期 （ 总第 １２期 ） ５
验 结 果 如 表 ２ 。
表 ２ 级 配砂 砾 各项 指 标
比 塑 限
量条件下 ，采用静压法和振动法成 型试 件 ，试件尺寸 为 ｄ ５ ｉ × １０ｍ １０ｍｘ ｈ ５ ｍ，压实度均为 ９ １ ８％。将成型好 的试件标准养生 ６天 ，浸水 １ 天取 出后 ，进行饱水无
３ １ 原 材 料 ．
３ １ １ 水 泥 ．．
实 ，静压成 型试 件 的方法 与 静 力压 路 机 滚压 机 理 相 同。｝ 合料静压成 型时集料只能上下 运动 ，不能重 新 昆 排列 ，因此 即使采用在 体积分析基础之上 的骨架密 实
5%水泥稳定碎石弯沉值
5%水泥稳定碎石弯沉值摘要：1.水泥稳定碎石简介2.弯沉值的定义和重要性3.弯沉值的计算方法4.影响弯沉值的因素5.提高弯沉值质量的策略正文：一、水泥稳定碎石简介水泥稳定碎石是一种常见的基础材料，广泛应用于道路、桥梁等基础设施建设中。
它具有强度高、稳定性好、抗渗性能优良等特点，能够满足各种工程需求。
在水泥稳定碎石结构中，弯沉值是一个重要的技术指标，它反映了基层的承载能力和抗变形性能。
二、弯沉值的定义和重要性弯沉值是指在车辆荷载作用下，水泥稳定碎石基层的沉降变形量。
它是一个衡量基层质量的重要参数，直接关系到道路的使用寿命和行车安全。
弯沉值越小，说明基层的承载能力和抗变形性能越好，道路的使用寿命就越长。
三、弯沉值的计算方法弯沉值的计算方法主要包括贝克曼梁法、回弹仪法等。
其中，贝克曼梁法是最为常见的方法。
检测时，规定后轮轴载重量为100kn的汽车压在测点处，稳定碎石层发生了沉降，在该测点处架设贝克曼梁（利用杠杆放大原理），装上百分表。
当汽车重量离开后，地基回弹，百分表指针转动稳定时，读出的度数（1mm/100），由此得到回弹量。
四、影响弯沉值的因素影响弯沉值的因素主要有以下几点：基层材料的选择、配合比设计、施工工艺、养护条件等。
其中，基层材料的选择是最为关键的因素。
应选择强度高、稳定性好、抗渗性能优良的材料，如水泥、石灰等。
五、提高弯沉值质量的策略要提高弯沉值质量，可以采取以下策略：1.选择优质的基层材料，保证材料的均匀性和稳定性。
2.设计合理的配合比，确保基层的强度和稳定性。
3.采用先进的施工工艺，保证基层的密实度和均匀性。
4.加强养护管理，确保基层的湿度、温度等条件满足要求。
5.定期进行检测和评估，及时发现问题并进行整改。
水泥稳定碎石基层试验分析
１２ 水 泥 剂 量 －
１ 施 工过程 中的质量 检测
１１ 含 水 量 ． １ ． 样 质 量 ． Ｉ取 Ｉ 由 于稳 定 中粒 土 和 稳 定 粗 粒 土 中 大 部 分 是 砂 粒 以上 的 颗 粒 ，为提高测得含水量的准确度 ，所取样品数量较大 ，分别为 ５０ ０ ｇ和 ２ ０ ｇ 没有大铝盒时 ， ００ 在 也可 以将这些样 品分成两盒进 行烘干。试验如果应满足平行试验 的误差要求 ，然后取其平均 值。 １ ． 精 度 要求 ．２ １ 由于当前在试验室 中使用 广泛的称量设备 的精 度较高 ， 为 了提高试验过程 中的测试精度 ， 不可用 台秤进行称量 ， 对称量要 求在 ４ ０ ｇ以内的， ００ 统一采用感量为 ０ ｌ ． ｇ的电子天平 ； Ｏ 对称量 要求在 ４ ０ ｇ以上 内的， ００ 统一采用感量为 ０Ｏｇ的电子 天平 。考 ．ｌ 虑到当前大量试验室还沿用原规程 的仪器 ，因此对用于 中粒土 和粗粒土测试的天平惑量放 宽到 ０１ ，但鼓励相关单位采用相 ．ｇ
速 公路 ， 长 ５ ． ３公 里 ， 资预 算 ３ 亿 元 ， ２ １ 全 ８２ ４ 投 ２ 于 ０ ０年 年 底 建 成 通 车 。本 文详 细 分 析 了长 平 高速 公 路 环 城 段路 面 施 工 中 半 刚 性基 层 沥青 路 面 的水 泥稳 定 基 层 试 验 检 测 项 目及 注 意 事项 。 关 键 词 ： 泥 稳定 碎 石 ； 层 ； 验 ； 测 水 基 试 检
度抽检 ， 合格后 才可运输至前场 ， 现场经试验员进行坍落度抽检 合格后才可使用。 （） ４ 更换输送管止 回阀， 由于原来使用的止 回阀发现管 口直 径小中间逐渐变大的现象 ， 易造成在泵送混凝土 时输送管堵塞 。 因此直接使用导管接入拱肋 ， 在靠 近拱肋 的导管处开好小孔 ， 插
对水泥稳定碎石基层施工质量控制的分析
并且摊铺完后 ， 压路机紧跟其后进行碾压 ， 并且做 到摊铺 机不停， 压路机 也 不停 。 （） ２ 碾压速度 一定要慢 ， 一般 ２ ３ ｍｈ即可， －ｋ／ 特别是起步或停止时要 慢， 否则起步 时在驱动轮的作用下， 热料会 向后推移起 台。 而停止时又会 在惯性 的作用下 向前推移起台， 这就会影 响到平整度。 （） ３ 碾压 时一定要采用 阶梯碾 压， 这样 ， 即使 由于压路机换 向停机造 成微观 凸起 ， 也不在 一条线 上， 在行 车时不会同时将两侧轮胎抬起 ， 而造 成 跳车 。 （） ４ 一定要用 轮胎压路机进行终压 。因为路面在摊铺和钢轮碾压 时 表面较 粗糙， 容易压出微观裂纹， 也有钢轮碾压的轮迹存在 。 轮胎压路 用 机 碾压数遍 ， 即可消除轮迹和微观裂纹。 （ 在碾压冷接缝 时先将多余料人工铲 除 ， ５ ） 让压 路机从压 实路面 向 松铺层横 向碾 压 ２ ， 遍 再用筛过的细热料在表面进行刮平 ， 继续碾压 ， 并 且碾压轮以 ２ ｃ Ｏ ｍ左右 的宽度依次 向前推进， 直至全轮到新铺层为』 ｔ。 （） 复压结束后 ， ６在 质量检查员及时用 ６ ｍ靠尺检查其刚碾压过路 面 的平整度 ， 并做好相应记 号， 在终压前 ， 压路 机根据检查员 的记 号， 以采 取相应的处理办法 。 如横 向平整度 问题较大， 则横向强振 ２ ３ ， 纵向 ～遍 如 平整度有问题 ， 则沿纵 向强振 ２ ３ ， ～ 遍 以使平整度达到要求 。
丁方案 、 工程管理等方面做到精心设计 ， 精心施工 ， 精心管理 ， 并根 据当时 的具体情况进行综合性 比较与分析、 严格执 行规范规定， 控制 各项技术指标 ， 确保 道路基层施工质量 。 关键词 ： 水泥 稳定碎石 ； 基层； 施工质量； 控制
分析影响水泥稳定碎石基层施工质量的因素
分析影响水泥稳定碎石基层施工质量的因素一、水泥稳定碎石基层施工质量的影响因素1.混合料的组成影响施工质量（1）混合料中水泥的掺量。
水泥稳定碎石的强度在很大程度上取决于水泥的含量，随着水泥剂量的增加而增加。
并不是说水泥掺量越多越好，过多的水泥用量，虽然可以增加强度，同时也会产生较大的收缩和较多的裂缝，将会对基层的整体强度产生影响，并给今后面层的反射裂缝留下隐患，而且在经济上也不合理。
所以水泥掺量是关键因素，普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥都可以作为水稳碎石的结合料，通常采用初凝时间在三小时以上，终凝时间应在六小时以上。
要做出合格的水稳基层，除了水泥含量外，还必须保证水泥的质量，这就要选择信誉较好的水泥厂家，同时对每批都要按批次检测其各项物理力学性能是否符合要求。
（2）集料级配。
水泥稳定碎石基层是一种半刚性路面结构，其对于所承受的荷载，具有一定的扩散能力。
对水泥稳定碎石材料而言，集料自身强度及级配组成都是影响水稳基层承载能力的重要因素。
根据施工经验，粗集料（>4.75mm）要占混合料的70%以上，细集料（≤4.75mm）在30%以下合适。
级配偏粗偏多不好，压实空隙率较大，在钻芯取样时，会出现下部松散或出现中间断裂的情况。
这种情况下即使加大水泥剂量，下部松散也无法避免。
若集料偏细，则应整体偏细，即最大粒径变为26.5mm，级配曲线呈一条平滑的曲线，这样施工时强度较偏粗时差一些，但只要水泥剂量合适，仍是可以达到强度要求。
这时水泥剂量越高，强度越高，钻芯芯样越好。
如果集料偏细，基层易开裂。
所以，混合料级配对于水泥稳定碎石基层有重要的影响。
（3）最大粒径。
混合料中最大粒径的影响主要表现在混合料离析上，最大粒径越大混合料越易离析，铺筑层的平整度也越難达到高的要求。
因此，《公路沥青路面设计规范》和《公路路面基层施工技术规范》中，都规定最大粒径不超过31.5mm。
2.含水量影响施工质量含水量对水泥稳定碎石基层的影响主要表现在压实度、强度、延迟时间上。
水泥稳定碎石基层强度控制分析
１０ ０ １０ ０
９ ． ８６ ２ － ８３ ６８ ．０ ３２ ．０ ２－０ ３
１０ ０ １０ ０
ｌ０ ０ ９ ． ５８ ８ ． ３５ ３ ． ６９ １５ ．Ｏ
９ ．２ ６５ ８ ７ ．２ ７１ ７
４ ．７ ７０ ４ ２ ．３ ７７ ４ ２ ．７ ０９ ６ ９５ ４ ．５ １２ ２ ．２
２ 水泥 稳定级 配碎 石强度 形成原 理
水泥稳 定碎石 根据粗集 料和 细集料在 混合料 中的分 布状 态 可以划分 为悬浮 密实结构 、骨架 密实结 构 、骨 架孔 隙结构 和 均匀密实 型结构 。通过机 械碾压 作用水 泥稳定 碎石 能紧密 的嵌 挤在一起 ，并依 靠颗粒 之间 的嵌挤 和摩 阻作用 而形成 的 内摩 阻力使其具 有一 定的强度 和稳定 性 。再 次 ，水 泥加入 集 料 中并 加入一定 量 的水加 以拌 和后 ，水泥 中的各个 组分 与土 中的水 分发生 强烈 的水 解和水 化反应 ，同时从 溶液 中分解 出 氢氧化 钙 ，并形成 具有胶 结 能力 的水 化物 ，这 是水 泥稳定类 混合物 的强 度主要 来源 。水泥水 化后 的主要产 物是碱 性 的硅 酸钙 、铝酸 钙和氢 氧化钙 ，其 中前两种 产物是 主要 的胶结成 分 ，黏结 、形成强 度和体 积变化 主要 由它们来 控制 ，各种水 化产 物可继续 硬化并 在土 中形成水 泥石 骨架 。水 泥水化 生成 的产 物 ，在集 料 的空 隙 中相 互交织搭 接 ，将集料 颗粒包裹 连 接起 来 ，使其 逐渐丧 失 了原 有的塑性 等性 质 ，并 且随着水 化 产物 的增加 ，混合料 也逐渐 坚吲起来 ，在 这一过 程 中主要 包
表 １ 水泥稳 定碎 石筛 分结果
水泥稳定碎石基层配合比设计及施工注意事项
水泥稳定碎石基层配合比设计及施工注意事项一、水泥稳定碎石基层的配合比设计1.确定水泥掺量：水泥的掺量是水泥稳定碎石基层设计中的关键参数。
一般来说，掺水比（水泥与干碎石的质量比）在4%~6%之间，较为常见。
但具体的掺量要根据材料的性能和设计要求进行确定。
2.确定碎石粒径：基层碎石的粒径需要根据设计要求确定。
一般来说，碎石的最大粒径应小于基层厚度的1/3~1/2，并且要求粒径分布合理，以提高基层的均匀性和稳定性。
3.确定水灰比：水泥稳定碎石基层中的水灰比是指水与水泥质量比。
该比例会影响到水泥的水化反应和基层的强度发展。
一般来说，水灰比在0.23~0.28之间较为常见，但具体数值需要根据材料性能和设计要求确定。
4.考虑温度和湿度因素：温度和湿度是水泥水化反应的重要影响因素。
在配合比设计时，需要考虑到当地的气候条件，控制水泥含水量和施工时间，以保证水泥的正常水化反应和基层的强度发展。
1.基床处理：在施工前，需要对基床进行处理，去除沥青、油污等杂质，并进行地面平整处理，以确保基层的均匀性和稳定性。
2.原材料的质量控制：在施工过程中，要对采购的碎石和水泥进行质量检验，确保材料的质量符合设计要求，并注意保存和保护材料，防止受到外界因素的影响。
3.搅拌均匀：水泥稳定碎石基层的搅拌应均匀充分，以保证碎石和水泥的充分混合。
可采用机械搅拌或人工搅拌的方式，注意搅拌时间和搅拌强度的控制。
4.施工温度控制：水泥稳定碎石基层的施工温度对基层的强度和质量有影响。
施工时要避免在高温或低温条件下施工，以免影响水泥的正常水化反应和基层强度的发展。
5.压实密度和强度控制：水泥稳定碎石基层的压实密度和强度是衡量基层质量的重要指标。
在施工过程中要进行密实度和强度的检测和控制，可采用静压力板进行压实试验，以确保基层的稳定性和承载能力。
6.施工环境保护：水泥稳定碎石基层施工时要注意环境保护，避免污染土壤和水源。
施工结束后，要对施工现场进行清理和修整，确保施工过程对环境的影响降到最低。
水泥稳定碎石基层芯样分析及施工控制措施
水泥稳定碎石基层芯样分析及施工控制措施摘要：本文以318国道湖州南浔至吴兴段改建项目水稳施工为例，通过配合比、原材、拌和、摊铺、碾压、养生、交通管制等方面的质量控制措施，确保钻芯取样顺利，质量合格。
关键词：水泥稳定碎石基层；钻芯取样；质量控制措施1 前言水泥稳定碎石基层作为沥青路面的下承层，因其具有良好的板体性、水稳性和抗冻性、整体承载能力强、初期强度较高且随龄期增长而增长等优点，近年来在我国高等级公路建设中得到了广泛应用。
但水稳基层不足之处也非常明显：性脆、抗变形能力差、在温度和湿度变化及荷载作用下易产生裂缝等，从而导致路面早期破坏，缩短道路的使用寿命。
若施工过程不严格控制基层质量，易导致沥青面层过早损坏，将造成严重质量隐患和经济损失。
为保证水稳基层使用寿命、提高施工质量，必须在原材选择、配合比设计及拌和、运输、摊铺、碾压、养护等各环节严格把控。
同时，必须通过有效的质量检验方法及时对施工质量进行检测，不满足要求时，及时分析原因并采取必要措施，保证水稳基层施工质量。
有关调查表明，沥青面层的局部网裂、形变，甚至空洞常与基层不成整体有关，而检查基层整体性的最好办法是钻取芯样。
通过对芯样质量的分析，可及时发现质量问题，提出改进措施。
我项目部结合《公路路面基层施工技术细则》（JTG/T F20-2015）对水稳基层施工及质量检验的规定，重视钻芯取样检测方法，及时分析芯样质量情况，制定有针对性的水稳质量控制措施，提前预防，取得了良好效果。
2 工程概况318国道湖州南浔至吴兴段改建工程起点在江苏、浙江两省交界处，与老318 国道相交，向北通过南浔跨线桥与规划道路相接，向南通过南浔五桥互通跨长湖申Ⅲ级航道，终点接湖州申苏浙皖至申嘉湖高速公路连接线，与湖盐公路相交。
本工程主线长约28.764km，双向六车道，主线路面宽度32米（其中K6+500~K13+763.206段宽为48.5m）。
本工程设计行车道路面结构总厚度65cm：12cm（5cmAC-13C沥青混凝土+7cmAC-20C沥青混凝土）沥青混凝土面层+下封层+35cm水泥稳定碎石基层+18cm低剂量水泥稳定碎石底基层。
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水泥稳定碎石基层材料性能参数之研究分析
1、原材料及混合料组成
1.1试验材料水泥采用安徽芜湖海螺集团生产的普硅325#(海螺牌);集料采用芜宣高速公路实际使用的由芜湖荆山石料厂生产的石灰岩碎石,共分0~4.75、4.75~9.5、9.5~19、19~37.5mm(方孔筛)四档规格。
1.2混合料配合比试验级配如表1所示。
对模量、强度试验采用配合比设计中3种级配进行比较;对于收缩性能试验,为了解水泥碎石在水泥小剂量范围变化的情况下收缩特性,采用推荐的级配2并分别取用3个不同水泥掺量(4%、5%、6%)进行分析比较。
1.3试件制作与养护试件采用静压法成型,试件尺寸分为2种规格[1],一种为Φ15×15cm圆柱体试件,进行抗压模量和劈裂模量、抗压强度和劈裂强度试验;另一种为10cm×10cm×40cm中梁试件,进行干缩和温缩试验,试件成型参数如表2所示。
试件成型后用塑料袋密封,放置于标准养护室(温度为20±3℃,相对湿度90%以上)保湿养护。
2、回弹模量(静态、动态)试验半刚性基层模量是路面设计和分析中的一个重要参数,它反映了半刚性材料在荷载作用下的变形特性。
国内路面材料模量的测定多以静态实验为主,这种方法中试件受
力状态与路面结构真实应力状态差异较大,不能真正反映路面材料实际的力学性质。
本次实验采用MTS810材料实验系统,进行了半刚性基层抗压回弹模量(静态、动态)、劈裂模量(静态、动态)试验。
MTS试验系统具有比较完善的动态试验功能,可根据试验需要自行设定动载程式(波形、频率、加载序列、荷载间歇时间等)。
系统加载由液压伺服系统控制,荷载频率不宜超过30Hz.国外研究表明路面材料的实际受力频率一般在10Hz左右,适合MTS试验系统的要求。
试验的最大荷载为试件抗压强度的30%并在试验中作适当调整,保证实验过程产生足够的弹性变形同时也可以与同类实验的研究成果相比较。
按照《公路沥青路面设计规范》(JTJ014-97),水泥稳定碎石3个月后逐步趋于稳定,设计参数测定以3个月龄期为准。
本次试验测定3个月龄期的模量值,试验结果如表3所示。
同一级配不同的水泥用量对模量的影响并不是很大,另外可知压缩试验的动态模量为静载条件下的回弹模量的5.3~6倍;劈裂试验的动态模量为静态模量的3倍左右,显然动态模量和静态模量之间存在明显不同,采用何种模量参数进行路面结构分析,对疲劳寿命影响很大[2],因此在路面设计中应对拟建道路实际所用材料的性能参数进行系统试验,以反映符合实际情况的参数值。
3、强度试验及增长规律本次试验测试了3种级配的抗压强度和劈裂强度,以资比较。
对于推荐级配2,分别测试了6个龄期(7d、14d、28d、60d、90d、180d)的无侧限抗压强度和劈裂强度,平行试件3个,以分析强度随龄期的增长规律。
对于级配2,从各个不同龄期看,在本试验水泥用量4~6%的范围内,抗压强度和劈裂强度均随着水泥掺量增加而增加;抗压强度和劈裂强度之间存在着良好的关系,抗压强度与劈裂强度的比值均在7.833~9.830之间范围内变化。
4、室内收缩试验
4.1干缩试验芜宣高速公路线路区内属长江水系,地表水系较发达,年降雨量较大,年平均湿度为80%,因而研究水泥稳定碎石基层的干缩试验尤为重要。
关于半刚性基层材料的干缩特性目前还没有统一的测定标准,本次试验主要利用手持应变仪(精度0.001mm)测量小梁在一定失水率下的收缩变形。
将级配2的三个不同水泥用量(4%、5%、6%)在室内制备试件,试件成型压力为500——550KN,试件经过7d保温保湿养护后取出,以20cm为标距,在试件的顶面安装测头,放在天然湿度下风干,本次试验室内温度始终保持在20℃左右。
观测不同时间试件的重量和变形,直至含水量不再减小,试件体积基本维持不变为止。
;本次干缩试验共测试了14d的变形,根据累积干缩应变计算干缩系数αd:αd=∑Δεdi/∑Δεωi(公式1)
式中:∑Δεdi累计干缩应变(10-6);∑ΔεωI失水量。
4.2温缩试验
1)本次试验采用同济大学道路与交通工程教育部重点实验室研制的JNZS-2001A路面材料胀缩试验仪测定。
将养护14d的试件取出后,安装20cm的测头,然后放置于路面材料温缩试验仪中。
2)温度范围根据芜宣高速公路所经过地段的气候、水文资料,区内多年平均气温16.6℃,多年平均最冷月气温 2.7℃~2.0℃,极限最低温度为-8.9℃,多年平均最高月气温为27℃~28.6℃,因此将温度控制范围划为25℃~-5℃,每5℃为一级,每级温度至少静置6h,可以认为试件内外温度达到一致。
3)温缩试验的起始温度为25℃。
在设定温度下放置6h后将试件取出,用手持应变仪快速测定试件变形。
然后将试件放回温缩仪中,使温缩试验仪密封,调至下一温度设定值,进行下一级试验。
4)根据公式(2)计算温度收缩系数αT,其中∑ΔεT为温度间隔Ti+1-TO条件下的试验变形,相同试件的温缩系数取平行试验的平均值。
αT=ΔεT/(Ti+1-T0)公式(2)
式中:ΔεT累计温缩应变(×10-6);Ti+1当前温度(℃);T0起始温度(℃)。
从表7和图3中可以看到,水泥稳定级配碎石的温缩应变随温度的降低而逐渐增大,在25℃~-5℃温区之间,水泥掺量的变化对水泥碎石的温缩特性的影响并不明显。
从总体看,半刚性基层材料的干缩应变与温缩应变相比,在正温度范围内由温度引起的应变相对要小得多。
5、结论
通过对芜宣高速公路水泥稳定碎石基层混合料的模量、强度、收缩性能的试验,建立了抗压强度、劈裂强度随龄期的增长规律方程,
具有良好的相关性,可为今后工程施工质量的控制提供参考依据;半刚性基层材料通过不同的试验方法测得的弹性模量相差较大,静态模量和动态模量之间也存在着明显差别;强度指标也存在一定的差异,而路面结构的实际工作状态(力学模型、材料的性质)都与现行的静态力学体系有着较大的差距,因此研究动态荷载作用下的路面结构的动力特性和动力参数显得尤为重要。
半刚性基层材料在温度或湿度的变化时会发生收缩,易产生开裂,当沥青路面面层较薄时,易形成反射裂缝,通过干缩和温缩特性的测试,为今后的施工提供重要的指导作用,也为路面开裂的进一步分析提供依据。