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：1007—6921(2008)08—0087—01

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。

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制作两种规格的试件，一种为7cm×7cm×24cm，进行弯拉、断裂、干缩和疲劳试验；另一种为515cm×15cm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］.建筑材料学报，2001，4(4)：385～3901.
［2］ JTJ057O94.公路工程无机结合料材料试验规程［S］.
［3］ 沙爱民.半刚性路面材料结构与性能［M］.北京：人民交通出版社，1981.

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