半柔性瀝青混凝土路面水泥膠漿的研發與評價

莫秋旭 于宏明 楊清塵

（1.湛江市公路事務中心， 廣東 524043；2.重慶交通大學工程設計研究院有限公司， 廣東 400074；3.重慶交通大學， 重慶 400074）

0 引言

半柔性瀝青混凝土路面是指在空隙率為 20%-30%大孔隙基體瀝青混合料上灌入以水泥為主的灌漿料而形成的路面。此路面兼有水泥混凝土路面的剛性與普通瀝青混凝土路面的柔性，可以減少路面車轍、推移等病害的發生并且可以很好的改善路面的使用性能。灌注式半柔性路面適用于各等級公路的長大縱坡路段，平交道口、服務區、收費站及城市道路的公交專用車道等抗車轍性能要求較高的工程。灌漿料作為灌注式半柔性路面的重要組成部分，其配合比設計在灌注式半柔性路面的實際應用中起到關鍵點的作用，易著色的特點，很好的改善周圍環境。因此筆者通過設計水泥漿配合比，并用抗壓強度，抗折強度作為評價指標，以此來確定灌漿料的最佳配合比。

1 試驗

1.1 原材料

1、復合硅酸鹽水泥：采用華潤水泥（湛江）有限公司的P.C32.5R硅酸鹽水泥，參照《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規程》（JTG E30-2005）規程進行檢驗，水泥質量合格，滿足《通用硅酸鹽水泥》（GB175-2007）要求。

2、粉煤灰：采用廣東省化州市粵能化工實業有限公司生產的Ⅱ級粉煤灰，粉煤灰作為副產品是礦物摻合料的一種，與水泥同屬于膠凝材料。

3、礦粉：采用廣東省電白縣霞洞蘭蘭石米廠生產的礦粉

4、微硅灰：采用四川某公司生產的微硅灰。堆積密度為200～350kg/m3，顏色在淺灰色與深灰色之間，真密度在2.1～2.3g/cm3。硅灰顆粒非常微小，平均粒徑0.15μm左右。

1.2 膠漿技術標準

與普通半柔性路面中的水泥基膠漿一樣，本研究研發的水泥基膠漿同樣需要達到半柔性路面中規定的要求。膠漿須具備如下性質：

①達到一定的抗壓強度和抗折；

②流動度要求在10～14s；

③在硬化過程中，體積變化要符合要求；

④干縮、溫縮特性要盡可能的小；

⑤能夠很好地與混合料結合在一起。

綜合考慮以上原則，參照《半柔性路面應用技術指南》[1]，膠漿的流動度、抗折強度、抗壓強度等性能指標，應滿足下列指標，具體指標見表1.1。

表1.1 膠漿的技術標準

1.3 基于正交試驗配合比設計

通過對原材料進行膠漿試配，以水泥為基本材料進行外摻，確定出外摻材料3種摻量水平，確定采用正交試驗[2]，各因素水平見表1.2。

表1.2 因素與水平表

1.4 實驗方案

1灌漿料的制備

根據《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規程》[3]，將表 1-7的三組水泥漿配合比材料加入拌和鍋內攪拌，得到水泥漿。

2流動度測試

測定水泥砂漿的流動度[4]，以確保施工中可以順利的灌漿，對于具體流動度測定方法，本研究參考《半柔性路面應用技術指南》[1]。

②試驗方法

1)支撐穩定漏斗，用水沖洗干凈漏斗的內壁 。

2)將水泥基膠漿攪拌均勻，倒入漏斗內，防止漏斗口堵塞，先讓適量水泥膠漿流出管口，然后用手指堵住流出管口，再向漏斗內注入砂漿，直至規定(1725ml)為止。

3)放開手指，水泥砂漿流出的同時開始計時，直至連續流出的水泥砂漿完全流出瞬間計時，讀出該瞬間的時間，精確至0.1秒，即為流動度。

2 試件養護及強度測試

根據《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規程》(JTG E30-2005)中水泥膠砂強度測定方法，制備試件(40mm×40mm×160mm)，標準養生條件(溫度 20℃±3℃)，相對濕度》90%)養護到規定齡期，由電動抗折試驗機測定其抗折強度，壓力試驗機測定其抗壓強度。

二試驗結果分析

根據正交實驗的結果采用直觀分析法，研究各個因素水平對不同性能的影響[5]。以此來確定最佳配合比。

2.1 流動度性能分析

流動度的主要影響因素是極差值最大的水的含量，主要因為膠漿中，水是提供流動度必要條件。其次是微硅灰，最后是礦粉與粉煤灰。結合正交表中得到的試驗結果，可以得出46%的水流動度均遠大于14s，不滿足指南要求。因此，在流動度方面推薦用水量為48%～50%。

2.2 抗壓強度影響因素分析

抗壓強度與抗折強度的主要影響因素為水的含量，其極差值最大。粉煤灰，硅灰，礦粉對力學強度的影響程度遞減。膠漿抗壓與抗壓強度與水含量成反比關系，膠漿中的水含量一方面可以降低膠漿的流動度，另一方面會導致抗折抗壓強度的降低。但從試驗結果可以看出46%～50%含量的水成型膠漿的力學強度依然滿足力學性能要求，結合對流動度的分析，可以確定用水量為48%～50%。

3 最佳配合比

在滿足流動度的基礎上，力學強度越高，其膠漿性能越好。因此，結合力學強度的直觀分析表，得出的最佳配合比進行優化，最終確定膠漿的配合比為：水泥100%，粉煤灰10%，微硅粉12%，礦粉15%，水為所有膠凝材料總量的50%。其性能：流動度為11.23s，抗壓強度為17.45Mpa，抗折強度為4.77Mpa。

滿足表1.3的要求。

表1.3 膠漿的技術標準

4 結論

1、流動度的主要影響因素是水的含量，主要因為膠漿中，水是提供流動度必要條件。其次是微硅灰，最后是礦粉與粉煤灰。結合試驗結果，可以得出46%的水流動度均遠大于14s，不滿足指南要求。因此，在流動度方面推薦用水量為48%～50%。

2、抗壓強度與抗折強度的主要影響因素為水的含量，其極差值最大。粉煤灰，硅灰，礦粉對力學強度的影響程度遞減。膠漿抗壓與抗壓強度與水含量成反比關系結合對流動度的分析，可以確定用水量為48%～50%。

3、結合力學強度的直觀分析表，得出的最佳配合比進行優化，最終確定膠漿的配合比為：水泥100%，粉煤灰10%，微硅粉12%，礦粉15%，水為所有膠凝材料總量的50%。