超大粒徑礫石混合料強(qiáng)度試驗研究

崔建衛(wèi)

（河北工程大學(xué) 河北邯鄲 056038）

0 引言

半剛性路面基層具有強(qiáng)度高、剛度大、水穩(wěn)定性好等特點，在路面基層建設(shè)中被廣泛應(yīng)用。隨著半剛性基層應(yīng)用越來越廣泛，同時也出現(xiàn)了亟待解決的問題，主要集中在路面基層強(qiáng)度低，裂縫明顯。對超大粒徑嵌擠結(jié)構(gòu)水穩(wěn)砂礫石混合料配比進(jìn)行理論和試驗分析，找到了形成嵌擠結(jié)構(gòu)路面基層的合理配比（粗砂：細(xì)礫（0～10mm）：粗礫（30～60mm）=0.20：0.24：0.56）。本文在前期研究成果的基礎(chǔ)上，通過擊實、振動壓實、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度等試驗對原混合料配比進(jìn)行改性和配比優(yōu)化，以進(jìn)一步提高超大粒徑嵌擠結(jié)構(gòu)砂礫石基層的強(qiáng)度和抗裂性能。

1 混合料配比方案

試驗按照表1進(jìn)行混合料配比，試驗水泥取最低水泥配比：混合料質(zhì)量的3%；粉煤灰摻量分別取水泥質(zhì)量的10%、20%、30%、40%；不同長度聚丙烯纖維摻量為水泥質(zhì)量的1.3%（纖維摻量由混合料擊實、壓實試驗所得，篇幅所限，此不贅述）。

表1 混合料配比方案（g）

2 試驗方法

按照《公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程》（JTG E51—2009）步驟制作直徑150mm高150mm試件。

3 試驗結(jié)果與分析

3.1 摻加粉煤灰、纖維對強(qiáng)度影響

依據(jù)配比編號1、3、10抗壓強(qiáng)度結(jié)果繪制齡期-抗壓強(qiáng)度曲線圖1。

圖1 齡期與強(qiáng)度關(guān)系曲線

圖1得出：隨著試件齡期的增長，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度（以下簡稱強(qiáng)度）升高，其原因是隨著水化反應(yīng)的進(jìn)行，水化產(chǎn)物增多，膠凝產(chǎn)物增強(qiáng)了試件強(qiáng)度；配比編號1（原配比）試件的抗壓強(qiáng)度小于配比編號3（摻加粉煤灰）試件的強(qiáng)度，分析原因：粉煤灰顆粒在試件振動壓實制備的過程中起到潤滑作用的同時并將試件的毛細(xì)孔有效填充，增強(qiáng)了試件的密實性，在試件養(yǎng)護(hù)后期，粉煤灰與氫氧化鈣反應(yīng)產(chǎn)生水化硅酸鋁、水化硅鋁酸鈣等膠凝物質(zhì)增大了凝結(jié)性；配比編號1試件的強(qiáng)度小于配比編號10（摻加粉煤灰、纖維）試件的強(qiáng)度是因為纖維在試件中形成加筋網(wǎng)，每根纖維與水泥粉煤灰漿體之間形成握裹力，增強(qiáng)了試件的整體性。

3.2 纖維長度對強(qiáng)度影響

依據(jù)配比編號6-10抗壓強(qiáng)度結(jié)果繪制纖維長度-抗壓強(qiáng)度曲線圖2。

圖2 纖維長度與強(qiáng)度關(guān)系曲線

圖2看出：隨著纖維長度的增大，無論哪個齡期的試件抗壓強(qiáng)度都呈現(xiàn)出先增后減的趨勢，摻加長度為12mm纖維對應(yīng)抗壓強(qiáng)度最大。纖維的加筋作用主要取決于纖維與水泥漿體之間的錨固長度、粘結(jié)力和握裹力，纖維長度較小時，與水泥漿體之間的錨固長度較短，試件受壓過程中纖維與水泥粉煤灰漿體之間形成的握裹力難以抵抗較大粒徑礫石錯動，隨著纖維長度的增大，纖維加筋作用越來越明顯，握裹力也隨之增大，抵抗粒徑錯動的能力逐漸增強(qiáng)；但當(dāng)纖維長度超過12mm時，纖維在混合料攪拌過程中不易分散，導(dǎo)致強(qiáng)度降低。

3.3 粉煤灰摻量對強(qiáng)度影響

依據(jù)配比編號1-5抗壓強(qiáng)度結(jié)果繪制粉煤灰摻量-抗壓強(qiáng)度曲線圖3。

圖3 粉煤灰摻量與強(qiáng)度關(guān)系曲線

圖3顯示：在水泥質(zhì)量相同條件下，粉煤灰摻量增加，同齡期試件強(qiáng)度增長，但粉煤灰摻量超過30%時，各齡期試件強(qiáng)度增長極其緩慢。究其原因：隨著粉煤灰摻量增加，粉煤灰顆粒填充作用和潤滑作用越來越明顯，但不會無限的增大，所以粉煤灰摻量超過30%，試件強(qiáng)度不再增長，但是，當(dāng)粉煤灰摻量超過30%，28d齡期強(qiáng)度提高，這是由于隨著水化反應(yīng)進(jìn)行，粉煤灰顆粒表面生成低鋁C-S-H膠凝物質(zhì)，增強(qiáng)了試件的整體性。

4 結(jié)論與結(jié)語

（1）隨著粉煤灰摻量的增加，超大粒徑水穩(wěn)破口礫石混合料試件強(qiáng)度增長幅度逐漸減小，粉煤灰摻量達(dá)到30%時，強(qiáng)度不再增長，確定粉煤灰最佳摻量為水泥質(zhì)量的30%。

（2）隨著摻加聚丙烯纖維長度的增加，超大粒徑水穩(wěn)破口礫石混合料試件強(qiáng)度呈先增大后減小的趨勢，纖維長度12mm時，抗壓強(qiáng)度最大。