不同養生條件水泥穩定碎石強度與模量研究

秘林源　葉　青　王燕芳

(貴州省交通規劃勘察設計研究院股份有限公司，貴州 貴陽　550016)

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不同養生條件水泥穩定碎石強度與模量研究

秘林源葉青王燕芳

(貴州省交通規劃勘察設計研究院股份有限公司，貴州 貴陽550016)

通過室內試驗，對不同養生溫度與齡期下水泥穩定碎石的性能進行了研究，揭示了其無側限抗壓強度、劈裂強度和模量隨齡期的變化規律，為水泥穩定碎石基層施工提供了依據。

水泥穩定碎石，養生條件，抗壓強度，模量，劈裂強度

0　引言

在水泥穩定碎石基層(底基層)施工過程中，合適的養生條件可以促使水泥穩定碎石材料強度、模量的增長，并避免干縮裂縫的產生。但是，由于自然環境條件的復雜，水泥穩定碎石底基層(基層)碾壓成型后經歷的養生環境也是多變的。基于這種情況，本文通過室內試驗，研究了不同養生溫度、齡期下水泥穩定碎石材料的抗壓強度、劈裂強度和抗壓回彈模量發展規律，為施工提供一定的指導。

1　試件成型與試驗準備

水泥穩定碎石原材料選用的水泥為亞泰集團哈爾濱水泥廠生產的P.O32.5級水泥，經檢測其技術指標均滿足規范規程要求，如表1所示。集料采用哈爾濱正大碎石廠生產的石灰巖粗細集料，其技術指標如表2所示。

表1　水泥技術指標

表2　集料技術指標

水泥穩定碎石采用骨架密實級配，如表3所示[1-4]。

根據表3確定的礦料合成級配，采用振動法確定不同水泥劑量下水泥穩定碎石的最佳含水量和最大干密度，而后通過各水泥劑量下的無側限抗壓強度試驗確定滿足要求的水泥劑量，最終結果見表4。

表3　水泥穩定碎石礦料合成級配

表4　水泥穩定碎石基本參數

根據以上基本參數，運用振動成型法制作無側限抗壓強度試驗、劈裂強度及抗壓回彈模量試件：φ150 mm×150 mm的圓柱體試件，成型后，試件在不同的養生溫度下(5 ℃，10 ℃，15 ℃，20 ℃)進行不同齡期的養生。

達到規定的齡期即進行強度、模量試驗，試驗設備均采用MTS810材料試驗機。

2　不同養生條件強度與模量發展規律

2.1無側限抗壓強度發展規律

將成型好的φ150 mm×150 mm的圓柱體試件放入選定的養生條件下，分別進行不同齡期(7 d，14 d，21 d，28 d)的養生。養生完畢，按照規范中的試驗方法進行抗壓強度試驗，抗壓強度試驗后試件形態如圖1所示。

無側限抗壓強度試驗結果如表5所示。

表5　無側限抗壓強度試驗結果

從表5及圖2中可以得出以下結論：

1)養生溫度對水泥穩定碎石材料的強度有很大影響。當溫度較低時(5 ℃)，水泥穩定碎石材料的強度水平較低，其強度水平僅為正常養生溫度下的70%左右，隨著養生溫度的升高，其強度水平與正常養生溫度越接近，當養生溫度升高到15 ℃時，其強度能達到正常養生的90%～98%，與正常養生強度幾乎沒有差距。

2)養生溫度相同時，水泥穩定碎石材料的抗壓強度隨齡期的延長而不斷增長，但其增長速率在不同階段有所不同，在7 d～14 d期間，其抗壓強度增長較快，14 d～28 d其抗壓強度增長速率趨于平緩。產生這種現象的主要原因與水泥的水化反應有關，由于水泥水化反應呈現先快后慢的特點，前期水化產物產生較快，膠結能力增長較快，后期水化產物產生變慢，膠結能力增長變慢，因此導致水泥穩定碎石材料的強度前期增長較快后期增長放緩的現象。

3)對于不同的養生溫度，水泥穩定碎石抗壓強度隨養生齡期的發展呈現出相似的趨勢，即隨著齡期的延長，其增長速率逐漸變緩，區別是不同的養生溫度下強度存在差距。

2.2抗壓回彈模量發展規律

將成型好的φ150 mm×150 mm的圓柱體試件放入選定的養生條件下，分別進行不同齡期(7 d，14 d，21 d，28 d)的養生。養生完畢，按照規范中的試驗方法[5,11]進行抗壓回彈模量試驗，實驗設備采用材料試驗系統MTS810。試驗結果如表6所示。

表6　抗壓回彈模量試驗結果

從表6及圖3可得出以下結論：1)水泥穩定碎石材料的抗壓回彈模量受溫度影響較大，低溫養生條件下抗壓回彈模量處于很低的水平，這主要是由于在低溫條件下水泥水化反應較慢，對集料的粘結作用變小，導致整體性較差，因此模量較小。2)養生溫度相同時，抗壓回彈模量隨齡期增長而增大，在養生的初期，抗壓回彈模量隨齡期的增長速度比較快，14 d齡期后增長趨勢變緩。

2.3劈裂強度發展規律

本文分別進行了四個養生溫度(5 ℃，10 ℃，15 ℃，20 ℃)和四個養生齡期(7 d，14 d，21 d，28 d)下水泥穩定碎石圓柱體試件劈裂強度強度試驗，試驗設備采用材料試驗系統MTS810，試件破壞形狀如圖4所示。試驗完畢對試驗結果進行分析，得出不同養生條件下劈裂強度發展規律。

表7　劈裂強度試驗結果

結構類型齡期/d養生溫度/℃5101520骨架密實型70.480.530.580.69140.590.650.720.82210.680.760.810.9280.750.830.911

從表7和圖5中可以得到以下結論：

1)在溫度相同時，水泥穩定碎石的劈裂強度隨養生齡期的延長而增大，其增長規律大致為線性；其增長速率在不同階段有所不同，在7 d～21 d期間，其劈裂強度增長較快，21 d～28 d其劈裂強度增長速率趨于平緩。產生這種現象的主要原因與水泥的水化反應有關，由于水泥水化反應呈現先快后慢的特點，前期水化產物產生較快，膠結能力增長較快，后期水化產物產生變慢，膠結

能力增長變慢，因此導致水泥穩定碎石材料的強度前期增長較快后期增長放緩的現象。

2)隨著養生溫度的升高，水泥穩定碎石材料的劈裂強度隨之增大。當養生溫度為5 ℃時，水泥穩定碎石的劈裂強度與養生溫度為20 ℃相比，其比值范圍為0.52～0.90，尤其在低溫低齡期下，其強度僅為正常養生條件下的0.52～0.78；隨著養生溫度的提高，水泥穩定碎石的劈裂強度與正常養生條件下的劈裂強度越接近。

3　結語

1)養生齡期對水泥穩定碎石基層材料的強度與模量有顯著影響，其強度與模量均隨齡期的增長而增大。抗壓強度和模量隨著溫度的升高，增長速率逐漸變緩，而劈裂強度在溫度由5 ℃升高到15 ℃時，增長速率較慢，再升高到20 ℃時，劈裂強度陡然增加，說明低溫對劈裂強度的影響較大。2)養生溫度對水泥穩定碎石材料的強度、模量影響同樣顯著，當溫度較低(5 ℃)時，各個指標的水平都比標準養生條件下低很多。因此，在施工過程中，如遇低溫天氣，一定要適當延長基層的養生齡期。

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On strength of cement stabilized gravel under various maintenance conditions and modulus

Bi LinyuanYe QingWang Yanfang

(GuizhouCommunicationsPlanning,SurveyandDesignInstituteCo.,Ltd,Guiyang550016,China)

According to the indoor tests, the paper researches the performance of the cement stabilized gravel under various maintenance temperature and ages, and discloses its unconfined compressive strength, splitting strength, and change rules for the modulus along with ages, it provides basis for cement stabilized gravel base construction.

cement stabilized gravel, maintenance condition, compressive strength, modulus, splitting strength

1009-6825(2016)19-0099-02

2016-04-16

秘林源(1990- )，男，助理工程師；葉青(1987- )，男，工程師；王燕芳(1985- )，女，高級工程師

TU521.25

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