超大粒径砾石混合料强度试验研究

2020-06-11崔建卫

建材与装饰 2020年14期

崔建卫

（河北工程大学河北邯郸 056038）

0 引言

半刚性路面基层具有强度高、刚度大、水稳定性好等特点，在路面基层建设中被广泛应用。随着半刚性基层应用越来越广泛，同时也出现了亟待解决的问题，主要集中在路面基层强度低，裂缝明显。对超大粒径嵌挤结构水稳砂砾石混合料配比进行理论和试验分析，找到了形成嵌挤结构路面基层的合理配比（粗砂：细砾（0～10mm）：粗砾（30～60mm）=0.20：0.24：0.56）。本文在前期研究成果的基础上，通过击实、振动压实、无侧限抗压强度等试验对原混合料配比进行改性和配比优化，以进一步提高超大粒径嵌挤结构砂砾石基层的强度和抗裂性能。

1 混合料配比方案

试验按照表1进行混合料配比，试验水泥取最低水泥配比：混合料质量的3%；粉煤灰掺量分别取水泥质量的10%、20%、30%、40%；不同长度聚丙烯纤维掺量为水泥质量的1.3%（纤维掺量由混合料击实、压实试验所得，篇幅所限，此不赘述）。

表1 混合料配比方案（g）

2 试验方法

按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTG E51—2009）步骤制作直径150mm高150mm试件。

3 试验结果与分析

3.1 掺加粉煤灰、纤维对强度影响

依据配比编号1、3、10抗压强度结果绘制龄期-抗压强度曲线图1。

图1 龄期与强度关系曲线

图1得出：随着试件龄期的增长，无侧限抗压强度（以下简称强度）升高，其原因是随着水化反应的进行，水化产物增多，胶凝产物增强了试件强度；配比编号1（原配比）试件的抗压强度小于配比编号3（掺加粉煤灰）试件的强度，分析原因：粉煤灰颗粒在试件振动压实制备的过程中起到润滑作用的同时并将试件的毛细孔有效填充，增强了试件的密实性，在试件养护后期，粉煤灰与氢氧化钙反应产生水化硅酸铝、水化硅铝酸钙等胶凝物质增大了凝结性；配比编号1试件的强度小于配比编号10（掺加粉煤灰、纤维）试件的强度是因为纤维在试件中形成加筋网，每根纤维与水泥粉煤灰浆体之间形成握裹力，增强了试件的整体性。

3.2 纤维长度对强度影响

依据配比编号6-10抗压强度结果绘制纤维长度-抗压强度曲线图2。

图2 纤维长度与强度关系曲线

图2看出：随着纤维长度的增大，无论哪个龄期的试件抗压强度都呈现出先增后减的趋势，掺加长度为12mm纤维对应抗压强度最大。纤维的加筋作用主要取决于纤维与水泥浆体之间的锚固长度、粘结力和握裹力，纤维长度较小时，与水泥浆体之间的锚固长度较短，试件受压过程中纤维与水泥粉煤灰浆体之间形成的握裹力难以抵抗较大粒径砾石错动，随着纤维长度的增大，纤维加筋作用越来越明显，握裹力也随之增大，抵抗粒径错动的能力逐渐增强；但当纤维长度超过12mm时，纤维在混合料搅拌过程中不易分散，导致强度降低。

3.3 粉煤灰掺量对强度影响

依据配比编号1-5抗压强度结果绘制粉煤灰掺量-抗压强度曲线图3。

图3 粉煤灰掺量与强度关系曲线

图3显示：在水泥质量相同条件下，粉煤灰掺量增加，同龄期试件强度增长，但粉煤灰掺量超过30%时，各龄期试件强度增长极其缓慢。究其原因：随着粉煤灰掺量增加，粉煤灰颗粒填充作用和润滑作用越来越明显，但不会无限的增大，所以粉煤灰掺量超过30%，试件强度不再增长，但是，当粉煤灰掺量超过30%，28d龄期强度提高，这是由于随着水化反应进行，粉煤灰颗粒表面生成低铝C-S-H胶凝物质，增强了试件的整体性。