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                半柔性瀝青混凝土路面水泥膠漿的研發與評價

                發布時間:2021-02-22 22:06人氣:
                    要:

                本研究為了降低成本,采用水泥、硅灰、礦粉、粉煤灰等原材料,通過正交試驗確定出高性能水泥基膠漿配合比。并且對其性能進行評價。進而得到,流動度的主要影響因素是水的含量,其次是微硅灰,最后是礦粉與粉煤灰??箟簭姸扰c抗折強度的主要影響因素為水的含量。粉煤灰,硅灰,礦粉對力學強度的影響程度依次遞減。

                作者簡介: 莫秋旭(1973.11-),高級工程師(路橋),本科,研究方向路橋工程建設管理。;

                0引言

                半柔性瀝青混凝土路面是指在空隙率為20%-30%大孔隙基體瀝青混合料上灌入以水泥為主的灌漿料而形成的路面。此路面兼有水泥混凝土路面的剛性與普通瀝青混凝土路面的柔性,可以減少路面車轍、推移等病害的發生并且可以很好的改善路面的使用性能。灌注式半柔性路面適用于各等級公路的長大縱坡路段,平交道口、服務區、收費站及城市道路的公交專用車道等抗車轍性能要求較高的工程。灌漿料作為灌注式半柔性路面的重要組成部分,其配合比設計在灌注式半柔性路面的實際應用中起到關鍵點的作用,易著色的特點,很好的改善周圍環境。因此筆者通過設計水泥漿配合比,并用抗壓強度,抗折強度作為評價指標,以此來確定灌漿料的最佳配合比。

                1試驗

                1.1原材料

                1、復合硅酸鹽水泥:采用華潤水泥(湛江)有限公司的P.C32.5R硅酸鹽水泥,參照《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規程》(JTG E30-2005)規程進行檢驗,水泥質量合格,滿足《通用硅酸鹽水泥》(GB175-2007)要求。

                2、粉煤灰:采用廣東省化州市粵能化工實業有限公司生產的Ⅱ級粉煤灰,粉煤灰作為副產品是礦物摻合料的一種,與水泥同屬于膠凝材料。

                3、礦粉:采用廣東省電白縣霞洞蘭蘭石米廠生產的礦粉

                4、微硅灰:采用四川某公司生產的微硅灰。堆積密度為200~350kg/m3,顏色在淺灰色與深灰色之間,真密度在2.1~2.3g/cm3。硅灰顆粒非常微小,平均粒徑0.15μm左右。

                1.2膠漿技術標準

                與普通半柔性路面中的水泥基膠漿一樣,本研究研發的水泥基膠漿同樣需要達到半柔性路面中規定的要求。膠漿須具備如下性質:

                (1)達到一定的抗壓強度和抗折;

                (2)流動度要求在10~14s;

                (3)在硬化過程中,體積變化要符合要求;

                (4)干縮、溫縮特性要盡可能的??;

                (5)能夠很好地與混合料結合在一起。

                綜合考慮以上原則,參照《半柔性路面應用技術指南》[1],膠漿的流動度、抗折強度、抗壓強度等性能指標,應滿足下列指標,具體指標見表1.1。

                表1.1膠漿的技術標準     下載原表

                表1.1膠漿的技術標準

                1.3基于正交試驗配合比設計

                通過對原材料進行膠漿試配,以水泥為基本材料進行外摻,確定出外摻材料3種摻量水平,確定采用正交試驗[2],各因素水平見表1.2。

                表1.2因素與水平表     下載原表

                表1.2因素與水平表

                注:上表中膠凝材料的摻量均為水泥總量的百分比,水為所有膠凝材料的占比。

                1.4實驗方案

                1灌漿料的制備

                根據《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規程》[3],將表1-7的三組水泥漿配合比材料加入拌和鍋內攪拌,得到水泥漿。

                2 流動度測試

                測定水泥砂漿的流動度[4],以確保施工中可以順利的灌漿,對于具體流動度測定方法,本研究參考《半柔性路面應用技術指南》[1]。

                (2)試驗方法

                1)支撐穩定漏斗,用水沖洗干凈漏斗的內壁。

                2)將水泥基膠漿攪拌均勻,倒入漏斗內,防止漏斗口堵塞,先讓適量水泥膠漿流出管口,然后用手指堵住流出管口,再向漏斗內注入砂漿,直至規定(1725ml)為止。

                3)放開手指,水泥砂漿流出的同時開始計時,直至連續流出的水泥砂漿完全流出瞬間計時,讀出該瞬間的時間,精確至0.1秒,即為流動度。

                2試件養護及強度測試

                根據《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規程》(JTG E30-2005)中水泥膠砂強度測定方法,制備試件(40mm×40mm×160mm),標準養生條件(溫度20℃±3℃),相對濕度》90%)養護到規定齡期,由電動抗折試驗機測定其抗折強度,壓力試驗機測定其抗壓強度。

                二試驗結果分析

                根據正交實驗的結果采用直觀分析法,研究各個因素水平對不同性能的影響[5]。以此來確定最佳配合比。

                2.1 流動度性能分析

                流動度的主要影響因素是極差值最大的水的含量,主要因為膠漿中,水是提供流動度必要條件。其次是微硅灰,最后是礦粉與粉煤灰。結合正交表中得到的試驗結果,可以得出46%的水流動度均遠大于14s,不滿足指南要求。因此,在流動度方面推薦用水量為48%~50%。

                2.2 抗壓強度影響因素分析

                抗壓強度與抗折強度的主要影響因素為水的含量,其極差值最大。粉煤灰,硅灰,礦粉對力學強度的影響程度遞減。膠漿抗壓與抗壓強度與水含量成反比關系,膠漿中的水含量一方面可以降低膠漿的流動度,另一方面會導致抗折抗壓強度的降低。但從試驗結果可以看出46%~50%含量的水成型膠漿的力學強度依然滿足力學性能要求,結合對流動度的分析,可以確定用水量為48%~50%。

                3最佳配合比

                在滿足流動度的基礎上,力學強度越高,其膠漿性能越好。因此,結合力學強度的直觀分析表,得出的最佳配合比進行優化,最終確定膠漿的配合比為:水泥100%,粉煤灰10%,微硅粉12%,礦粉15%,水為所有膠凝材料總量的50%。其性能:流動度為11.23s,抗壓強度為17.45Mpa,抗折強度為4.77Mpa。

                滿足表1.3的要求。

                表1.3膠漿的技術標準     下載原表

                表1.3膠漿的技術標準

                4結論

                1、流動度的主要影響因素是水的含量,主要因為膠漿中,水是提供流動度必要條件。其次是微硅灰,最后是礦粉與粉煤灰。結合試驗結果,可以得出46%的水流動度均遠大于14s,不滿足指南要求。因此,在流動度方面推薦用水量為48%~50%。

                2、抗壓強度與抗折強度的主要影響因素為水的含量,其極差值最大。粉煤灰,硅灰,礦粉對力學強度的影響程度遞減。膠漿抗壓與抗壓強度與水含量成反比關系結合對流動度的分析,可以確定用水量為48%~50%。

                3、結合力學強度的直觀分析表,得出的最佳配合比進行優化,最終確定膠漿的配合比為:水泥100%,粉煤灰10%,微硅粉12%,礦粉15%,水為所有膠凝材料總量的50%。


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