水泥乳化瀝青穩定碎石劈裂強度試驗研究

侯彥明，李國芬，李志剛

(1.南京林業大學土木工程學院，南京210037;2.解放軍理工大學土木工程學院，南京210018)

水泥乳化瀝青穩定碎石是以水泥、乳化瀝青和水共同為結合料，摻入到符合基層規范級配的碎石中，經拌合得到的混合料，再經過壓實和養生后，當其抗壓強度達到規定要求時，稱為水泥乳化瀝青穩定碎石。目前，在我國這種基層材料還沒有實際的應用，它和我國常規的半剛性基層材料有所區別。基層材料的抗拉強度對路面來說很重要，因此本文對水泥乳化瀝青穩定碎石混合料的劈裂抗拉強度進行了系統的試驗研究，對于該材料的推廣和應用有一定的現實意義［1－3］.

1 原材料

(1)水泥。水泥采用河北某水泥股份有限公司的P.O.32.5標號水泥，按照《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規程》(JTG E30—2005)［4］中相關的方法進行檢驗，經過測試，測得水泥的標準稠度用水量為28.6%，該結果表明，水泥的質量滿足規范要求。

(2)乳化瀝青。本試驗中的乳化瀝青用的是河北廣源公路養護公司提供的慢裂型BC－1型陽離子乳化瀝青，參考《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》(JTJ 052—2000)［5］中關于乳化瀝青的方法進行檢驗，實驗結果顯示該瀝青滿足相關規范要求。

(3)集料與級配。本試驗集料采用的是河北滿城地區出廠的石灰巖，經過篩分該集料級配見表1［6］。

表1 集料級配表Tab.1 Aggregates grading

2 劈裂抗拉強度試驗方法

本試驗是按擊實試驗得到的干密度用靜力壓實法制備等干密度試件，如圖1所示，每組9個并按規定養生，試件都是直徑150mm，高度150mm的圓柱形試件，在MTS材料試驗機上進行。試驗加載速率:1mm/min，采用半徑與試件半徑相同的弧面壓條，其長度應大于試件的高度。壓條寬度18.75mm，弧面半徑75mm。

圖1 劈裂試驗示意圖Fig.1 Schematic diagram of splitting experiment

做試驗時將已浸水一晝夜的試件從水中取出，用軟的舊布吸去試件表面的可見自由水，并稱試件的質量。用游標卡尺量試件的高度 H，準確到0.1mm，將試件橫置在壓條上。實驗過程中，使試件的形變等速增加，并保持速率約為1mm/min;然后記錄試件破壞時的最大壓力P(N)。

計算公式:Ri=

式中:Ri為劈裂強度，MPa;P為試件破壞時的最大壓力，N;H為試件的高度，mm;D為試件的直徑，mm。

3 試驗結果與分析

水泥乳化瀝青穩定碎石基層混合料28d、60d劈裂強度試驗結果見表2。

對以上試驗結果分析如下:

(1)水泥是劈裂強度的決定性因素，隨著水泥劑量的增長，劈裂強度也在增長。說明水泥還是混合料強度的主要提供者。從總體上看，劈裂強度隨著乳化瀝青劑量的增加而減少 (如圖2所示)。

表2 水泥乳化瀝青穩定碎石的劈裂強度Tab.2 splitting strength of cement and emulsified asphalt stabilized stone mixture

圖2 水泥、乳化瀝青劑量對劈裂強度的影響Fig.2 Effect of cement and emulsified asphalt stabilized stone mixture on splitting strength

(2)粗級配時混合料的劈裂強度較中值級配高。

(3)水泥乳化瀝青混合料的劈裂強度隨齡期的增長有一定增長，但不明顯，這是由于后期混合料的含水量減少，導致混合料干燥收縮進而使混合料的劈裂強度又有所降低，水泥劑量較高時尤其明顯。

［1］沙慶林.高等級公路半剛性基層瀝青路面［M］.北京:人民交通出版社，1999.

［2］鄧學鈞，黃曉明.路面設計原理與方法［M］.北京:人民交通出版社，2001.

［3］銀 花，王大明，趙 塵，等.瀝青混合料分數導數粘彈性本構關系研究［J］.森林工程，2010，26(2):77 －82.

［4］中華人民共和國行業標準.公路工程水泥及水泥混凝土試驗規程(JTG E30 －2005)［S］.北京:人民交通出版社，2005.

［5］中華人民共和國行業標準.公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程(JTJ 052 －2000)［S］.北京:人民交通出版社，2000.

［6］中華人民共和國行業標準.公路工程集料試驗規程(JTG E42－2005)［S］.北京:人民交通出版社，2005.

［7］中華人民共和國行業標準《公路工程無機結合料穩定材料試驗規程》(JTJ 057 －94)［S］.北京:人民交通出版社，1994.