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淺析舊半剛性基層材料性能的試驗(yàn)論文
采用水泥作為穩(wěn)定劑，通過(guò)再生設(shè)備對(duì)舊半剛性基層材料進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)再生利用是一項(xiàng)先進(jìn)的道路維修技術(shù)。目前，實(shí)際施工中多將舊半剛性基層材料作為新砂石料使用，但由于基層材料水穩(wěn)再生利用過(guò)程中其原材料性能與新砂石料存在差異，若沒(méi)有對(duì)其原材料性能進(jìn)行細(xì)致的分析，而簡(jiǎn)單套用新水泥穩(wěn)定碎石混合料設(shè)計(jì)體系和應(yīng)用場(chǎng)合，可能會(huì)導(dǎo)致再生混合料的實(shí)際性能滿足不了路面結(jié)構(gòu)性能的要求，從而造成維修后路面產(chǎn)生早期損壞現(xiàn)象，出現(xiàn)得不償失的困境。因此本文選取4個(gè)不同工程施工現(xiàn)場(chǎng)提取的舊半剛性基層材料對(duì)其進(jìn)行原材料性能分析，以評(píng)價(jià)其再生可能性及適用性，為實(shí)際施工提供依據(jù)。
1舊半剛性基層材料直觀分析
從4個(gè)不同工程施工現(xiàn)場(chǎng)提取4種舊半剛性基層材料。路面現(xiàn)場(chǎng)銑刨時(shí)先將瀝青面層銑刨裝車(chē)，再將半剛性基層銑刨。
經(jīng)過(guò)對(duì)回收的舊路面基層材料的觀察，發(fā)現(xiàn)少部分集料有新的破碎面，大部分集料被砂漿全部或部分裹附，粗集料呈現(xiàn)出較多的棱角和較粗糙的表面。由于原基層材料中水泥含量低，裹附在集料表面的硬化的砂漿含量較小，且強(qiáng)度極低，手指就能輕易捏碎，形成松散的粉末。這可能會(huì)形成薄弱界面，對(duì)再生過(guò)程產(chǎn)生不利影響。但因強(qiáng)度低，拌和過(guò)程中，輕微拌或攪動(dòng)即可破碎成粉體，不會(huì)對(duì)水泥冷再生材料的強(qiáng)度產(chǎn)生決定性的負(fù)面影響。
由于部分粗集料在銑刨時(shí)會(huì)破碎，因受力而沿紋理開(kāi)裂，產(chǎn)生新的斷面，使顆粒表面更加粗糙，增加了棱角效應(yīng)，從而增大了再生材料內(nèi)摩阻力，有利于其強(qiáng)度的形成=。部分集料表面包裹了砂漿，使再生骨料的表面粗糙程度比天然骨料有較大的提高，而砂漿比表面積大，也會(huì)增大集料間的摩擦力，且表面對(duì)水泥的吸附力會(huì)增強(qiáng)，也會(huì)進(jìn)一步增強(qiáng)再生材料的強(qiáng)度。
2舊半剛性基層材料級(jí)配
將4種舊半剛性基層材料經(jīng)風(fēng)干并通過(guò)水洗法篩分，并將級(jí)配組成與懸浮密實(shí)型和骨架密實(shí)型水泥穩(wěn)定碎石的顆粒組成范圍做對(duì)比。
舊半剛性基層材料經(jīng)過(guò)銑刨后，粗骨料有所減少，產(chǎn)生的碎石使細(xì)骨料有所增加，而大部分材料各篩孔的分計(jì)篩余量的分布較均勻，使其級(jí)配更加連續(xù)，這有利于舊料形成更密實(shí)的骨架結(jié)構(gòu)，保證強(qiáng)度滿足要求。實(shí)際施工可以通過(guò)篩分試驗(yàn)，加入所需集料來(lái)調(diào)整再生骨料的級(jí)配，使基層更密實(shí)，滿足物理力學(xué)指標(biāo)。
3舊半剛性基層材料活性
石灰中氧化鈣和氧化鎂的含量對(duì)二灰類(lèi)材料的強(qiáng)度有明顯的影響，有效鈣鎂含量越高，其活性就越高;有效鈣含量小于20%時(shí)，二灰混合料的強(qiáng)度就會(huì)明顯下降。而水泥中氧化鎂含量是影響水泥性能的品質(zhì)指標(biāo)之一，也是判斷水泥是否合格的重要依據(jù)。
為測(cè)定舊半剛性基層材料中有效氧化鈣、氧化鎂含量，以對(duì)其進(jìn)行活性分析，參照現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)JTGE51一2009《公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》中“石灰有效氧化鈣和氧化鎂簡(jiǎn)易測(cè)定方法”T0813一1994進(jìn)行試驗(yàn)(本試驗(yàn)方法適用于氧化鎂含量在5%以下的低鎂石灰)，
4舊半剛性基層材料骨料強(qiáng)度
這里采用壓碎值指標(biāo)表征舊半剛性基層材料再生骨料的強(qiáng)度。壓碎值是用來(lái)衡量石料在逐漸增加的荷載下抵抗壓碎的能力，它是相對(duì)衡量石料強(qiáng)度的一個(gè)指標(biāo)。壓碎值越小，石料抵抗壓碎的能力也就越大。
為測(cè)定舊半剛性基層材料中粗骨料的壓碎值，參照現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)JTG E42一2005《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》中“粗集料壓碎值試驗(yàn)”T0316一2005進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表40
5舊半剛性基層材料吸水率
當(dāng)骨料吸水飽和時(shí)，其含水率稱為吸水率。為測(cè)定舊半剛性基層材料的吸水率，參照現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)JTG E42一2005《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》中“粗集料密度及吸水率試驗(yàn)(網(wǎng)籃法)" T0304一2005進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果如下:
舊半剛性基層材料的吸水率較天然骨料的吸水率高，主要是由于天然骨料的孔體積含量很低，一般低于3%，極少超過(guò)10%，所以常用的天然骨料吸水率都很低。對(duì)于舊半剛性基層材料而言，其顆粒棱角多，表面粗糙，組分中包含相當(dāng)數(shù)量的硬化水泥漿體(包裹在骨料的表面或以碎屑的形式存在)，由于漿體自身的孔隙率較大，加上在破碎的過(guò)程中產(chǎn)生了大量的微裂縫，使得舊半剛性基層材料的吸水率要比天然骨料高得多。
舊半剛性基層材料的吸水性好，與新骨料相比較，在配合比相同的條件下，水灰比會(huì)更小，有利于增加基層強(qiáng)度。其表面被砂漿包裹以后，增大了比表面積，增加的縫隙使水泥容易進(jìn)入，吸附力、粘聚力隨之增強(qiáng)。而一些銑刨后的大粒徑粗骨料產(chǎn)生新斷面，斷面更加粗糙，使級(jí)配增加了連續(xù)性，可見(jiàn)舊半剛性基層材料再生的可能性很大。
6舊半剛性基層材料再生后適用性評(píng)價(jià)
以水泥作為穩(wěn)定劑，不摻加新骨料，對(duì)4種半剛性基層材料進(jìn)行再生，最終測(cè)定其無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度，以此作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。
6. 1確定最佳含水率及最大干密度
混合料的最佳含水量和最大干密度的確定依據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)JTG E51一2009《公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》中“無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料擊實(shí)試驗(yàn)方法”(T0804一1994)的丙法進(jìn)行。4種舊半剛性基層材料按3% ,4% ,5%三種不同水泥摻量進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)，確定最大干密度和最佳含水量。
7結(jié)語(yǔ)
本文對(duì)4種不同工程舊半剛性基層材料原材料性能進(jìn)行試驗(yàn)分析以及再生后適用性能評(píng)價(jià)，得出了以下結(jié)論:
(1)回收的舊路面基層材料少部分集料有新的破碎面，大部分集料被砂漿全部或部分裹附，這使得集料表面更為粗糙，比表面積增加，增大了集料之間的摩擦力以及對(duì)水泥的吸附力，有助于再生料強(qiáng)度的形成。
(2)舊半剛性基層材料經(jīng)銑刨后，其級(jí)配較為連續(xù)，基本滿足傳統(tǒng)懸浮密實(shí)型級(jí)配范圍的要求，同時(shí)滿足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)JTG F41一2008《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》中高速公路和一級(jí)公路的級(jí)配范圍要求。
(3)舊半剛性基層材料中有效氧化鈣和氧化鎂的含量己很少，殘留活性己基本喪失。
(4)再生粗骨料的壓碎值較天然粗骨料的壓碎值大，但仍然滿足規(guī)范中的骨料壓碎值的范圍要求，說(shuō)明再生骨料具有一定的強(qiáng)度。
(5)舊半剛性基層材料的吸水率較天然碎石的吸水率高，表明舊半剛性基層材料的吸水性好，與新骨料相比較，在配合比相同的條件下，水灰比會(huì)更小，有利于增加基層強(qiáng)度。
(6) 4種舊半鋼性基層材料水穩(wěn)再生后的強(qiáng)度均滿足規(guī)范中各等級(jí)公路底基層的強(qiáng)度要求，可以采用摻加新骨料以優(yōu)化再生混合料級(jí)配、適當(dāng)增加水泥用量等技術(shù)手段來(lái)提高再生混合料的力學(xué)性能以滿足各等級(jí)公路基層的強(qiáng)度要求。
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