柔性路面半剛性基層材料失水速率試驗(yàn)
摘 要:柔性路面半剛性基層材料在鋪筑早期,受養(yǎng)護(hù)不當(dāng)或陽(yáng)光暴曬等因素的影響,基層易失水產(chǎn)生收縮,導(dǎo)致早期裂縫。在石灰粉煤灰穩(wěn)定碎石基層中摻入抗堿玻璃纖維或聚丙烯纖維,均可有效降低其早期失水速率。與素二灰碎石基層試件相比,抗堿玻纖摻量0.10%,可使基層7d失水速率下降35%。當(dāng)聚丙烯纖維摻量在 關(guān)鍵詞:半剛性基層; 失水速率; 收縮; 開(kāi)裂 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 U416. 1 中圖分類(lèi)號(hào) B Experiment on Rate-of-loss of Water of Semi-rigid Base Materials for Flexible Pavement Abstract At early stage of paving of semi-rigid base materials for flexible pavement, by some factors such as bad curing and sunlight exposure etc., water can be easily lost so as to base shrinkage, which can lead to early cracks. When alkali-resistant glass fibers or polypropylene fibers are introduced to stabilized gravel base with lime and fly ash, the rate of water loss can be effectively reduced at early stage. In contrast to plain lime-fly-ash-aggregate, 0.10% alkali-resistant glass fibers can make water loss rate of base materials reduced 35% at 7d. When the content of polypropylene fibers is Keywords semi-rigid base; rate-of-loss of water; shrinkage; crack 概 述 1原材料 纖維材料:鄭州安達(dá)化工有限公司的耐堿標(biāo)準(zhǔn)短切紗(含ZrO2),長(zhǎng) 礦質(zhì)集料:經(jīng)篩分試驗(yàn),集料符合《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ034-2000)對(duì)二灰碎石基層的集料級(jí)配要求。 2試 驗(yàn) 2.1試件配合比及其基本參數(shù) 試驗(yàn)采用石灰粉煤灰穩(wěn)定碎石基層材料(以下簡(jiǎn)稱(chēng)二灰碎石基層),擊實(shí)試驗(yàn)確定其最佳含水量7.4%,最大干密度 按表2配合比制作尺寸為φ15× 2.2 試驗(yàn)方法 按2中方法制作的試件,養(yǎng)護(hù)至60d齡期。試件浸水24h后稱(chēng)取試件飽水質(zhì)量并記錄。然后置于自然干燥環(huán)境中,每個(gè)試件下方墊小木條,使試件架空,保持整個(gè)試件周?chē)諝獾木鶆蛄魍?。然后每?/SPAN>24h稱(chēng)取試件質(zhì)量并作好記錄,當(dāng)24h中失水質(zhì)量小于 3 結(jié)果與分析 干燥失水試驗(yàn)采用二灰碎石基層材料,分別摻入抗堿玻璃纖維和聚丙烯纖維。其中抗堿玻纖采取4個(gè)摻量,聚丙烯纖維采用2個(gè)摻量,素二灰碎石基層材料則為對(duì)比樣。失水試驗(yàn)共進(jìn)行49天,根據(jù)每次稱(chēng)取的試件質(zhì)量,按下式計(jì)算試件的失水質(zhì)量與失水率。 圖1反映了二灰碎石基層試件與摻入抗堿玻纖二灰碎石試件的干燥時(shí)間與失水量的關(guān)系。圖中R曲線為不摻纖維的素二灰碎石試件,其失水曲線處于最高位置,說(shuō)明在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中,失水較快,失水率較大,摻玻璃纖維的全部試件,失水曲線均位于素二灰碎石試件之下,表明玻纖二灰碎石基層試件失水率相對(duì)較低。但在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中失水率最低的試件編號(hào)為R-B2,此時(shí)玻纖摻量為0.10%(wt.)。 圖2是玻纖二灰碎石基層試件的早期失水曲線,可以進(jìn)一步說(shuō)明纖維摻量與試件失水率之間的關(guān)系。 圖2表明了早期(7d)玻纖摻量與試件失水率之間的關(guān)系。圖中可見(jiàn)1d曲線較平緩,表明試件失水率大致相同,失去的主要是表面水,纖維在1d時(shí)沒(méi)有發(fā)揮明顯作用;隨著干燥時(shí)間增長(zhǎng),摻玻璃纖維的試件失水率逐漸小于素二灰碎石試件并形成一定規(guī)律,曲線呈一V字形狀。從2d開(kāi)始,逐步失去試件內(nèi)部水分,這時(shí)玻璃纖維的存在有效地阻止了水分的散失,即失水速率迅速降低。當(dāng)玻纖摻量從0增加至0.05%、0.10%時(shí),失水率大大下降,但玻纖摻量再增加時(shí),圖中表明的0.15%和0.20%時(shí),失水率卻有所增長(zhǎng),但未超過(guò)素二灰試件。表明就失水率而言,并不是玻纖摻量越高,失水率越低,存在著玻纖最佳摻量,此處為0.10%,最有利于失水率的降低。
圖4是二灰碎石基層試件早期(7d)失水率與聚丙烯纖維摻量的關(guān)系。圖中可見(jiàn)1d時(shí)三種試件失水率大致相同,此時(shí)失去的主要是表面水,纖維在1d時(shí)沒(méi)有發(fā)揮明顯作用;隨著干燥時(shí)間增長(zhǎng),摻聚丙烯纖維的試件失水率逐漸小于素二灰碎石試件并形成一定規(guī)律,圖中每條曲線呈近似直線,其斜率絕對(duì)值的大小反映了試件失水率與聚丙烯纖維摻量的變化關(guān)系。斜率絕對(duì)值愈大,表明隨著聚丙烯纖維摻量的增加,失水率愈小。由于試驗(yàn)中只采用聚丙烯纖維兩個(gè)摻量,試件失水率與纖維摻量曲線并沒(méi)有像圖2那樣出現(xiàn)V字形狀,可見(jiàn)隨著聚丙烯纖維摻量的增加可使失水率進(jìn)一步降低。 纖維半剛性基層材料失水率降低的意義在于,在道路工程中,半剛性基層材料的收縮一般發(fā)生在道路基層鋪筑后的初期,一是由于此時(shí)暴露在表面的基層材料水分急劇蒸發(fā),引起失水收縮;二是造成基層表面和內(nèi)部含水率的差值,干濕差太大則產(chǎn)生拉應(yīng)力,基層材料在早期尚未形成足夠強(qiáng)度時(shí),則產(chǎn)生早期裂縫,形成道路使用后粗大裂縫的發(fā)源地。在基層材料中摻入纖維后,與未摻纖維的基層材料相比,首先,由于表層材料中存在纖維,使其失水面積減小,水分遷移較為困難,從而使毛細(xì)管失水收縮形成的毛細(xì)管張力有所減少;其次,纖維在基層材料中的三維分布形式大大有助于削弱基層材料在早期的塑性收縮,收縮的能量被分散到數(shù)千萬(wàn)條具有高抗拉強(qiáng)度而彈性模量相對(duì)較低的纖維單絲上,從而有效地增加了半剛性基層材料的韌性,抑制了基層材料輕微裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展。此外,依靠纖維和基材中無(wú)機(jī)結(jié)合料之間的界面吸附粘結(jié)力,機(jī)械嚙合力等,增加了材料抵抗塑性開(kāi)裂的能力,從而使失水收縮產(chǎn)生的應(yīng)力小于材料抗拉強(qiáng)度,材料內(nèi)部開(kāi)裂狀況有效減輕。 4 結(jié) 論 (2) 抗堿玻纖摻量在0.05%(wt.)~0.20%(wt.)范圍內(nèi),能使二灰碎石基層材料的早期失水速率下降。但并不是玻纖摻量越高,試件失水率越低。就失水速率而言,二灰碎石中抗堿玻纖最佳摻量為0.10%左右。與素二灰碎石基層試件相比,可使7d失水速率下降35%。 (4) 柔性路面半剛性基層材料早期干縮與其失水速率存在一定關(guān)系?;鶎硬牧现欣w維的存在使其失水面積減小,水分遷移困難,從而使基層內(nèi)毛細(xì)管失水收縮形成的毛細(xì)管張力下降,抑制了基層材料早期塑性收縮,這對(duì)于提高道路結(jié)構(gòu)的抗裂性能有著積極意義 |
原作者: 韓靜云,董蘇波 |
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