半刚性材料配合比设计及力学性能研究.pdf

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1、第27卷第2期华中科技大学学报(城市科学版)VD】．27No．22010年6月J．ofHUST．(UrbanScienceEdition)Jun．2010半刚性材料配合比设计及力学性能研究张新旺(平顶山市公路管理局，河南平顶山467000)摘要：深入研究分析水泥石灰粉煤灰稳定类与石灰粉煤灰稳定类和水泥稳定类的抗裂性能具有重要的意义。本文在砂砾骨架级配确定的基础上，进行了三灰砂砾细集料级配试验研究，分析细集料级配对三灰砂砾抗裂性能的影响。在级配研究的基础上，选用抗裂性能好的级配，进行常用的半刚性基层结合料最佳配合比试验研究，从而优化石灰粉煤灰砂砾、水泥粉煤灰砂砾以及水泥石灰粉煤灰

2、砂砾配合比。最后，研究了纤维的掺量、截面形状、界面粗糙度对三灰砂砾劈裂强度的影响。关键词：半刚性材料；配合比；级配；结合料；劈裂强度；纤维中图分类号：U416．2文献标识码：A文章编号：1672-7037(2O：0)02-O021-05半刚性材料主要由水泥、石灰、粉煤灰和集料的影响很大。试验选择了五种二灰比例，即石灰组合而成，常用的组合有水泥+集料和石灰+粉：粉煤灰=1：2，1-2．5，1：3，1-3．5，1：4(质量煤灰+集料，即水泥稳定类和二灰稳定类基比)，进行抗压强度试验，并以强度最大值对应的层¨。但是对于水泥+石灰+粉煤灰+集料组二灰比例作为最佳二灰配比。得到二灰比例在

3、1合成的水泥石灰粉煤灰稳定类基层研究很：2．3左右的7天抗压强度最大，因此本研究采用少J。深入研究分析水泥石灰粉煤灰稳定类与石灰：粉煤灰=1：2．3(质量比)，由内插法得到其石灰粉煤灰稳定类和水泥稳定类的抗裂性能优劣最大干密度为1．25g／cm，最佳含水量为27．8％。问题具有十分重要的意义J。按w．B富勒(Fuller)的最大干密度曲线公半刚性材料开裂的产生，不管是荷载型还是式，得到的初定级配见表I所示。非荷载型裂缝，其主要原因是收缩应力或荷载应表1砂砾初定级配力超过材料最大的抗弯拉应力，因此提高半刚性堡!竺!!：：!!：!：!：!：!：：通过率(％)100957050403

4、020100材料抗弯拉应力也是提高抗裂性能的一个重要方法。而从理论上讲，在半刚性材料中加筋(纤维)现以初定砂砾级配为基准级配W一1，细集料是提高其抗弯拉应力的一种有效方法。采用逐级替代，得到六种砂砾级配见表2，旨在研基于此，本研究在砂砾骨架级配确定的基础究细集料级配对半刚性材料抗裂性能的影响。根上，主要进行三灰砂砾细集料级配研究，深入分析据级配理论，针对平顶山地区原材料，可得二灰的细集料级配对三灰砂砾抗裂性能的影响；在级配合理填充量。研究的基础上，选用抗裂性能好的级配，进行常用表2六种集料级配汇总表(％)的半刚性基层结合料最佳配合比研究，从而优化代号百石灰粉煤灰砂砾、水泥粉煤灰

5、砂砾以及水泥石灰W．】粉煤灰砂砾配合比；选用最佳抗裂性能的级配和W一2配合比作为基体材料，通过添加不同性能的聚丙W-3烯纤维，进行半刚性复合材料抗裂性能研究。W4W-51试验配合比组成W．6为了研究不同结合料对半刚性基层材料性能石灰粉煤灰(简称二灰)比例对混合料强度的影响，进行了不同结合料的半刚性材料力学性收稿日期：2010-04-06作者简介：张新旺(1966一)，男，河南人，高级工程师，研究方向是道路与桥梁工程建设与管理，gljzxw@163．com。·22‘华中科技大学学报(城市科学版)2010年能试验，结合料类型如表3所示。对三灰砂砾劈裂强度的影响，还进行了掺加纤维通过

6、掺加纤维可以提高半刚性材料的抗拉强带和纤维网的试验，如表4所示。度，为了分析纤维的掺量、截面形状、界面粗糙度表3不同结合料稳定砂砾的代号配比1．5：4．5：14：80(加纤维丝)复合材料类别纤维丝纤维带纤维网添加量(质量比)0％o0．05％00．1％o0．15‰0．2‰0．3‰(经试验确定的最佳掺量)0．15％o(经试验确定的最佳掺量)代号J-2J-2一lJ-2—2J-2—3J-24J-2．IIJ-2一a2力学性能试验及分析作为路面主要承重层的半刚性基层必须具备足够的强度和刚度，才能够承受外力，并具有抵抗外力作用下的变形能力。同时还须具备一定的抗拉强度，才能使材料具有一定的抗裂

7、性能。因此，图2不同结合料稳定砂砾抗压强度随龄期增长曲线在室内对各种方案的基层材料进行无侧限抗压强度、抗压回弹模量、抗弯拉强度试验。山邑2．1抗压强度试验结果及分析爆2．1．1不同细集料级配三灰砂砾抗压强度试验不同细集料级配三灰砂砾的抗压强度试验结果见图I所示。由图1可知：合理的细集料级配对粗集料骨图3不l司水泥剂量稳定砂砾抗压强度随龄期增长曲线架的形成起到重要的作用，细集料过细对骨架结从图2、图3可知：各类半刚性基层的抗压强构存在干涉现象，致使内摩擦角减小，细集料过粗度均随龄期的增长而增大