评价水泥乳化沥青稳定基层材料性能研究.doc

评价水泥乳化沥青稳定基层材料性能研究 史 景 (中交远洲交通科技集团有限公司 石家庄 050051) 摘 要：针对当前水泥稳定碎石基层干缩、温缩较大引起的反射裂缝问题，提出了一种抗收缩能力较强的新型基层材料：水泥乳化沥青复合胶浆稳定碎石。分析半刚性基层的收缩机理和水泥乳化沥青稳定碎石的微观结构后，进行了与基层性能相关的室内试验，获取了最后利用室内试验结果计算了水泥稳定碎石和水泥乳化沥青稳定碎石两种混合料作为基层应用时的干缩应力和温缩应力。通过分析比较，水泥乳化沥青稳定碎石的干缩应力和温缩应力更小，表明其抗收缩性能更好，能较好地延缓基层开裂。 关键词：水泥乳化沥青稳定碎石；温缩；干缩；试验；应力 作为一种新型的半刚性路面基层材料, 国内外对水泥乳化沥青复合材料进行了较多的研究。但其作为面层材料使用并不成功。当前的半刚性基层材料不可避免地存在着干缩裂缝的问题, 用水泥乳化沥青复合胶浆稳定碎石, 将它作为一种新型的基层混合料加以研究, 将是一种新的尝试。水泥乳化沥青稳定碎石是以水泥、乳化沥青和水共同为结合料，掺入到符合基层规范级配的碎石中，是一种以水泥材料为主，形成水泥为连续相，沥青为分散相的复合材料，经拌合得到的混合料经过压实和养生, 使其抗压强度达到规定要求。 根据水泥乳化沥青的微观结构的分析，使它具备拥有较低温度敏感性、较大抗压强度、较高的耐久性和较长的疲劳寿命的初步条件后，只要设计合理，添加适量，就能充分发挥沥青材料刚度较低、韧性较高的特点，从而降低混合料的刚度，提高其干缩性能，这对减少甚至消除基层的反射裂缝起到了重要作用，具有较高的工程应用价值。由于目前规范没有关于这种混合料基层的设计性能参数，为此本文通过试验来评价水泥乳化沥青稳定基层材料的各项性能指标。 1 水泥乳化沥青碎石基层性能参数设计 基层的强弱和好坏对整个路面的强度、使用质量和使用寿命都有十分重要的影响。因此水泥乳化沥青碎石基层作为路面基层的一种结构形式，同样需要具备以下几个基本条件： ⑴有足够的强度和刚度 ⑵有足够的水温性和冰冻稳定性 ⑶有足够的抗冲刷能力 ⑷收缩性小（干缩、温缩） ⑸有足够的平整度 ⑹与面层结合良好 根据上述要求，评价基层混合料的性能参数有强度、刚度指标和收缩性能指标。 材料的强度包括两个方面：一方面是石料本身的强度，可用集料压碎值或集料磨耗值表示；另一方面是材料整体（混合料）的强度或刚度，如回弹模量、承载比、抗压强度、抗剪切强度、抗弯拉强度或抗拉强度等。水泥乳化沥青碎石作为基层材料在没有自己的评价指标的情况下，可参照同样为基层材料的水泥稳定碎石的评价来实施，仅是技术要求略有差别，因此强度、刚度指标采用无侧限抗压强度，间接拉伸强度即劈裂强度和抗压回弹模量，收缩指标采用干缩和温缩指标。 2 性能参数试验 2.1集料级配[6][7] 集料级配是影响混合料性质的重要因素。本次试验选取了两种级配，分别为：现场水稳基层施工级配——规范中值级配，如表1所示。 表1 集料的级配范围 筛孔尺寸（mm） 31.5 26.5 19 9.5 4.75 2.36 0.6 0.075 规范中值 100.0 95.0 80.5 57.0 39.0 26.0 15.0 3.5 施工级配 100.0 99.2 86.0 60.0 37.8 24.6 9.4 0.2 2.2无侧限抗压强度 图1-a 中级配7d无侧限抗压强度 图1-b 中级配28d无侧限抗压强度 从两种混合料无侧限强度的试验结果可以得出如下结论： （1）水泥剂量是影响无侧限抗压强度的决定性因素，随着水泥剂量的增加，混合料的无侧限抗压强度不断增大；添加乳化沥青后，水泥剂量对强度的影响有所减弱。 （2）加入乳化沥青，混合料的无侧限抗压强度降低，乳化沥青剂量越多，降低越大；无侧限抗压强度的降低说明掺加乳液可增强基层的柔性，但乳液含量不宜过高，否则强度过低。 （3）水泥乳化沥青稳定碎石的早期强度不如水稳碎石，但随着龄期的增长，其强度增长幅度较水稳碎石大，到了60天以后强度已经接近水稳碎石，这应是随着乳化沥青中水分的挥发，强度逐渐增长。 2.3劈裂强度 图2-a 28d劈裂强度 Figure 2-a 28d cleavage strength 图2-b 60d劈裂强度 Figure 2-b 60d cleavage strength 从图中可以看出，在水泥剂量相同时，加入不同剂量的乳化沥青，对混合料的劈裂强度影响不大，说明乳化沥青剂量的高低对劈裂强度影响不大。此外，两种混合料的劈裂强度都随着水泥剂量的增多而增强，随着龄期的增长有所增长，但幅度不大。总体说来两种混合料的劈裂强度相当，也说明水泥乳化沥青稳定碎石混合料能够提供水泥稳定碎石相应的抗拉