大粒径沥青碎石材料抗压回弹模量的测定

樊友川

(武汉经济技术开发区（WEDZ）城乡建设局建设工程服务中心，湖北武汉 430056)

大粒径沥青碎石材料抗压回弹模量的测定

樊友川

(武汉经济技术开发区（WEDZ）城乡建设局建设工程服务中心，湖北武汉 430056)

基于《公路沥青路面设计规范》（JTC D50-2006）要求，采用大型马歇尔试件作为试验构件，对大粒径沥青碎石材料在0℃、10℃、15℃、20℃、30℃5个温度下对其抗压回弹模量进行了试验，试验表明大粒径沥青混合料具有较好的抗压性能。

大粒径沥青碎石材料；大型马歇尔试件；抗压回弹模量

大粒径沥青碎石材料是一种粘弹性材料，其抗压回弹模量与温度及加载历史有关。我国《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）中T0713-2000介绍了抗压回弹模量的测定方法，《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2006）也提出了相关规定：“对于弯沉指标和容许拉应力指标，试验温度为15℃和20℃可作为LSM的回弹模量的试验温度“。考虑到路面在使用过程中温度变化范围较广，本次室内试验分别采用0℃、10℃、15℃、20℃、30℃5个温度作为LSM（大粒径沥青碎石材料）强度试验的温度。

1 试件尺寸

普通混合料的回弹模量试验上下加载板直径为120mm。根据美国NCHRP和NCAT的研究成果，试件的最小尺寸不得小于集料最大公称粒径4倍的要求（NCHRP REPORT，2000）。参照《公路沥青路面设计规范》（JTC D50-2006）提出的：“公称最大粒径等于或大于26.5mm的大粒径沥青碎石混合料宜采用大型马歇尔试件进行试验，其试件尺寸为152mm×95.3mm”，因此，本次研究决定采用152mm×95.3mm的大型马歇尔试件。如图1.1所示。

图1.1 大型马歇尔试件

2 试验准备

首先调整试验机台座的高度，使加载顶板与压头中心轻轻接触。然后以2mm/min的速率加载至0.2P进行预压，保持1min。观察两侧千分表增值是否接近，若两个千分表读数反向或增值大于3倍，则表明试件是偏心受压，应敲动球座适当调整，至读数大致接近，然后卸载，并重复预压一次。卸载至零后，记录两个千分表的原始读数。

3 加载试验

实验准备完后，进行抗压回弹模量的测定。

首先需要进行抗压强度试验。在万能材料试验机上加载，采用2mm/min的加载速率，均匀加载直至试件破坏，读取荷载峰值P。

由此，将峰值荷载大致分为10级，分别取0.1P、0.2P，…，0.7P七级作为试验荷载。绘制Pi—△i曲线，修正原点，取0.5P时的模量作为设计参数。加载方式如图3.1所示。

图3.1 试验加载及变形

4 试验结果计算

记录各级荷载大小与回弹变形△Li，将Pi—△i绘制成一条平顺的连续曲线，使之与坐标轴相交，得出修正原点。根据此修正原点坐标轴从第5级荷载（0.5P）读取压力及相应的△L5。沥青混合料试件的抗压回弹模量按照式4.1计算：

式中：Pi——施加于试件的各级荷载值（N）；

E——抗压回弹模量（MPa）；

h——试件轴心高度；

ΔE5——相应于第5级荷载时经原点修正后的回弹模量。

计算不同温度（0℃、10℃、15℃、20℃、30℃）下得出的间接抗拉强度如图4.1所示。

图4.1 不同温度下的抗压回弹模量

具体数据如表4.1所示。

表4.1 不同温度下的回弹模量

5 试验总结

由以上计算可知，在20℃试验温度下，LSM-30的抗压回弹模量为1890MPa，对比水泥稳定碎石基层72h的抗压回弹模量为1656MPa。LSM-30的抗压回弹模量比半刚性基层材料大12.4%，表明大粒径沥青混合料具有较好的抗压性能，能够有效减少由于采用半刚性基层出现的抗拉强度不足问题，从而能够在保证道路使用性能的前提下通车。

[1]公路沥青路面设计规范（JTG D50-2006）, 中华人民共和国行业标准,人民交通出版社,2006,北京.

[2]《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）,中华人民共和国行业标准,人民交通出版社, 2011,北京.

[3]黄仰贤. 路面设计理论与方法.人民交通出版社, 2006.

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1007-6344（2016）02-0074-01