摘 要:随着交通基础建设投资力度的加大,我国公路通车里程逐年快速增长。水泥稳定碎石经过拌和、摊铺、压实、养护成型的形式,具有强度高、稳定性好、扩散应力强、抗冻性好、造价低廉等特点,是基层和底基层的主要材料类型之一。水泥稳定碎石强度满足与否直接影响着工程质量的好坏。本文首先介绍了水泥稳定碎石的检测内容,并从延时时间、水泥掺量、养护条件三方面,对水泥稳定碎石强度检测结果影响因素展开了探究。本文旨在为相关应用与研究提供参考。
关键词:水泥稳定碎石强度;影响因素;水泥掺量;养护时间;延时时间
前言:
因为近些年来路面交通量增大,路面超载现象日趋严重,普通的级配碎石和级配砾石已经很难满足交通负荷的需要,水泥稳定碎石基层底基层整体性强,承载力高、稳定性强且随着时间推移强度不断增强,所以目前在我国的道路建设中得到普遍的应用。其性能参数是否符合要求,这就需要我们对其性能用正确的试验方法进行检测,提供最真实有效的强度数据给使用方,从而保证工程的质量。
1.水泥稳定碎石试验配合比设计步骤和内容
1)对水泥进行检测,宜采用强度等级为32.5或42.5的水泥,初凝时间应大于3h,终凝时间大于6h。
2)对几档碎石进行筛分,得到碎石不同粒径含量,根据碎石含量计算混合含量,混合筛分后确认混合比例。
3)掺配不同水泥剂量,对混合料进行击实试验,得到最佳含水率和最大干密度。
4)用最佳含水率、最大干密度、压实度、损耗率对无机结合料进行成型。成型试件的高度和质量损失满足规范要求。
5)在标准养护室对试件进行养生。且质量损失满足规范要求。
6)进行无侧限抗压强度,标准差、变异系数应满足规范要求。
7)根据设计要求选择最优的水泥掺量。
2.水泥稳定碎石配合比设计的影响因素
2.1不同水泥掺量对水泥稳定碎石配合比设计强度的影响
2.1.1 试验步骤如下:
1)在同一批样品中,按照四分法取(0-5)mm、(5-16)mm、(16-31.5)mm三种规格的碎石,将其合成规范要求级配中值进行掺配。
2)将合成好的级配碎石分别加入2.5%、3.0%、3.5%、4.0%、4.5%的水泥掺量进行掺配。并在规范的时间内完成击实试验。
3)五种不同掺配比例的水泥得到五组最大干密度和最佳含水率的数据。
4)根据五组最大干密度、最佳含水率,在规范的时间内使用同压实度,对五组不同水泥掺配比例的混合料进行成型。同时确保高度误差和质量损失在规范要求范围以内。
5)在相同且标准的养护条件下(温度20℃,湿度≥95%)标养6天,第7天将合格试件浸泡于水中。
6)将浸泡后的五组试件放在同一压力试验机上,用1mm/min进行无侧限抗压强度试验。
7)对五组抗压强度代表值进行总结、归纳。
2.1.2 试验数据如下:
1)不同水泥剂量击实结果见下表
表4 水泥剂量4.0%的击实试验结果
表6 7天无侧限抗压强度试验结果
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2.1.4 结果分析:
1)相同条件下,在一定范围内随着水泥剂量的增加,水泥稳定碎石的最大干密度和最佳含水率也随之变大。
2)相同条件下,在一定范围内随着水泥剂量的增加,水泥稳定碎石的抗压强度也随之增大。
3)对于水泥稳定碎石,在强度满足设计的要求的同时也应控制水泥剂量,合理的水泥剂量不仅对经济效益而且对工程都有好处。
2.2养护时间对水泥稳定碎石强度的影响
2.2.1 试验方案
1)使用同一家料场生产的碎石,碎石合成如下图的级配要求
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2)按掺量4.0%的水泥掺量,成型4组水泥稳定碎石试件,每组13个,尺寸为φ150mm*150mm
3)将试件至于标准养护室进行养护,四组试件分养护7d、14d、22d、28d,在养护结束后,在压力试验机进行无侧线抗压强度试验。试验结果取13个试件的代表值,试验结果如下。
表7 养护7d试件无侧线抗压强度(MPa)
4)由上述四组标准状态下的水泥稳定碎石抗压强度值,可得曲线图如下:
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图1 养护时间与抗压强度关系图
2.2.2结果分析:
1)在标准养护室养护状态下,在28d的养护周期内,随着时间的养护时间的增加,水泥稳定碎石的强度也随之增加。
2)水泥稳定碎石随着养护时间增大,但增长趋势有所不同,7d~14d增长趋势较大,14d以后强度增长趋势较前两周趋势有所减弱,出现这种情况与水泥的水化反应有很大原因。
2.3延时时间对水泥稳定碎石强度的影响
2.3.1 试验方案
1)使用同一厂家的原材料做成型前的准备工作。
2)根据前期试验得到的集市数据、压实度,分别成型4组试件。
3)成型试件时,分别延时0小时、1小时、2小时、3小时。从而探究延时时间对强度的影响。试验结果如下。
表11 延时0小时试件无侧线抗压强度(MPa)
2.3.2 结果分析:
1)相同条件下延迟时间不同,水泥稳定碎石的抗压强度不同,随着延时时间的增加,水泥稳定碎石的强度减小。
2)强度的减弱,究其原因是因为水泥的水化反应,所以在现场施工过程中,应控制好水稳的施工时间,确保其在施工过程中的强度要求。
3.结论与建议
本文就以上几个方面探究发现,延时时间、水泥掺量、养护时间对水泥稳定碎石强度都有着较大的影响。道路建设的相关人员,应熟悉并了解这些性能,在相关工作中尽可能趋利避害,建设优质工程。
参考文献:
[1] 中华人民共和国行业标准.JTG E51-2009.公路工程无机结合料稳定材料试验规程[S].北京:人民交通出版社.2009.
[2] 中华人民共和国行业标准.JTG E42-2005.公路工程集料试验规程[S].北京:人民交通出版社.2005.
撰写日期:2020年3月