沥青路面水泥稳定碎石基层抗冲刷性能影响因素试验分析.docx

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1、第51卷第2期工程科学与技术Vo1.51No.22019年3月ADVANCEDENGINEERINGSCIENCESMar.2019水利与土木工程D0k10.15961j.jsuese.201800221沥青路面水泥稳定碎石基层抗冲刷性能影响因素试验分析沥青路面水泥稳定碎石基层抗冲刷性能影响因素试验分析郭瑞I杨晓娟2,蒋红I刘冲3(I.陕西理工大学土木工程与建筑学院，陕西汉中723001；2.国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心，北京Ioo160：3.西安公路研究院，陕西西安710064)摘要:路面面层与基层界面之间积存的自由水因压力变化而高速流动并产生泵吸效应，将冲刷基层导致路面面层损坏

2、。为分析不同结构类型水泥稳定碎石半刚性基层抗冲刷性能及其影响因素，结合秦巴山区宝汉高速公路工程实例，通过室内抗冲刷模型试验对悬浮密实型、骨架密实型及骨架空隙型3种典型结构水泥稳定碎石半刚性基层材料抗冲刷性能的影响因素、变化规律及机理进行了研究。结果表明：随着水泥胶结料含量和强度等级、养生龄期等增加，3种类型水泥稳定碎石半刚性基层的抗冲刷性能均随之提高；含水量和压实度过高或过低均不利于水泥稳定碎石半刚性基层抗冲刷性能提高，实际工程中应严格控制混合料中含水量和压实度；水泥稳定碎石基层混合料的抗冲刷性能受结构类型影响较大，鉴于工程实际情况建议优先采用骨架密实型结构。关键词:道路工程；抗冲刷性能：模型

3、试验：水泥稳定碎石基层；影响因素中图分类号:TU502文献标志码:A文章编号:2096-3246(2019)02-0078-07Experimenta1Ana1ysisofInf1uencingFactorsonAnti-erosionPerformanceofCementStabi1izedMacadamBaseforAspha1tPavementGUORuii,YANGXiaojuan2,JIANGHongi,1IUChong3(1.Sch1ofCivi1Eng.andArchitecture,ShaanxiUniv,ofTcchno1.Hunzhong723001.China;2.Bci

4、jingCenterofPatentExaminationoftheStateInte11ectua1PropertyOffice,Beijing100160,China;3.Xi,anHighway1nst.,Xian710065,China)Abstract:Thefreewateraccumu1atedatthecontactsurfacebetweenpavementandsubgradeappearstof1owathighspeedandfonpumpingeffectdueiovariationofairpressure,whichresu1tsinscouringsubgrad

5、eanddamagingpavement.Inorder1otreatthisprob1em,theinf1uencingfactors,thechange1awandmechanismoftheanti-erosionperformanceofthreetypica1cementconcretesemi-rigidbasemateria1s(suspendeddensestructure,ske1etondensestructure,ske1eton-gapstructure)wereSysiemaiica11yana1yzedbyindoorscouringexperimentsandhe

6、projectexamp1eofBaohanhighwayinQinbamountainarea.Theresu1tshowedthattheanti-erosionperformanceofthethreesemi-rigidbaseswasincreasedwiththeincreaseofcemen1contentandstrengthgrade,andcuringtime.Itwasunfavorab1etoimproveanti-erosionperformanceofthesemi-rigidbaseswhen(hewatercontentandcompactionweretooh

7、ighortoo1ow,sothatthewatercontentandcompactnesswerestrict1ycontro1inpractica1engineering.Theerosionresistanceofthesemi-rigidbaseswasgreat1yaffeciedbyitsstructura1type.Inviewoftheactua1situationofIheproject,itwassuggestedthattheske1etondensestructureshou1dbeadoptedpreferentia11ybytheengineers.Keyword

8、s:roadengineering;anti-erosionperformance;m(xie1experiments;cementstabi1izedmacadambase;inf1uencingfactors道路基层在整个路面结构中起着承受上部车辆荷载及强度大、抗永久变形能力强及技术和经济上的优势分散轮压应力的作用，其性能好坏直接影响到道路的使用等，但其抗冲刷能力不足，易引起路面出现错台、寿命。当前在中国公路建设中以水泥无机结合料作为胶结裂缝、沉陷及唧泥等病害，致使路面损坏进程加材料的半刚性基层被广泛地应快，损用到各级公路的基层和底基层中I1长期使用实践表明，坏程度也越来越严重比引，且随着

9、车辆载重量增加和与其他基层材料相比尽管半刚性基层具有整体路面交通量呈现出“渠道化”模式，路面病害愈加严重，从而影响到道路正常使用及寿命。鉴于上述问收稿日期:2018-03-03基金项目:国家自然科学基金青年基金资助项目（11702163）；陕西理工大学人才启动项目资助（S1GQDI6-11）作者简介:郭瑞（1982）,男，讲师，博士.研究方向：道路材料与地下结构工程.Emai1:gr1ch2356网络出版时间:2019-02-2016:21:49网络出版地址小1中:川555箝.11永011皿16而1/51.1773.由.20190220.1119.002血1川题，国内外相关学者从不同方面对水泥

10、稳定碎石基层材料抗冲刷性能影响因素进行了研究。郝培文、胡力群等研究了集料级配对水泥稳定碎石基层材料抗冲刷性能的影响。何小兵等研究了水泥用量和养护龄期等对水泥稳定碎石基层材料抗冲刷性能影响，HanSen、朱唐亮生灯等研究了含水量、压实度及http:理，进而才能用于指导路基工程设计与施工。作者结合秦巴山区宝汉高速公路工程实例，通过室内模型试验对3种结构类型水泥稳定碎石基层（悬浮密实型、骨架密实型及骨架空隙型）抗冲刷性能影响因素进行了系统深入研究，以为类似工程的设计与施工提供参表1水泥主要技术性能指标Tab.1Technica1performanceindexofusedcement强度等级细度/%

11、初凝时间min终凝时间min安定性（雷氏夹法）烧失量/%标准稠度用水量/%28d抗压强度/MPa32.53.8171228合格3.327.744.7042.55.1173238合格5.028.051.15冲刷动水压力等对水泥稳定碎石基层材料抗冲刷性考和依据。1原材料性能与试验方法能影响：何小兵“】、邓云潮等研窕了外加剂对水泥稳定碎石基层材料抗冲刷性能影响；H1耀刚等“2】研究了成型方式对水泥稳定碎石基层材料抗冲刷性能影响。水泥稳定碎石基层是由多种材料形成的一种复合体，其抗冲刷性能受多种因素制约1，需对各影响因素进行系统全面研究才能明确其变化规律，揭示其机1.1 原材料性能1.1.1 水泥试验主

12、要采用秦岭牌P.O.32.5普通硅酸盐水泥，为进行对比另外选用了同类品牌BO.42.5普通硅酸盐水泥。严格按照公路工程水泥及水泥混凝土试验规筛孔尺寸mm程(JTGE302005)中的操作要求，经室内试验测1.1.2 矿料试验用矿料采用汉中地区某采石场生产的砂岩，按照公路工程集料试验规程(JTGE422(X)5)中试验方法，经测定其主要技术性能见表2,满足公路路面基层施工技术规范(JTJ0342(XX)中强度要求。为分析混合料类型对水泥稳定碎石抗冲刷性能影响试验选取了3种矿料级配，级配组成见图Io表2集料主要技术性能指标Thb.2Maintechnica1performanceofusedagg

13、regate项目测定值吸水率/%1.20与沥青粘附性等级5.00洛杉矶磨耗损失7%20.43针片状含量现9.50矿粉密度/(gcm-3)2.8110-30mm矿料表观密度/(gcm3)3.51510mm矿料表观密度/(gcm3)1.50石屑矿料表观密度/(gcm-3)1.431.1.3 配合比和抗压强度根据公路路面基层施工技术规范(JTJ0342000)中有关无机结合料稳定基层配合比的建议，并考虑到混合料类型和试验的对比性，每种级配类型确定了3种水泥含量：悬浮密实型和骨架密实型为3%、4%、5%；骨架空隙型为5%、6%、7%O按照设计配图1矿料级配曲线Fig.1Aggregategradati

14、oncomposition合比精确称量材料并拌合均匀，根据公路工程无机结合料稳定材料试验规程中规定的试验方法进行重型击实试验，确定不同配合比混合料的最大干密度和最佳含水量(表3)。依据所确定的最大干密度和最佳含水量，按照98%压实度采用静压法制备无侧限抗压强度试件(圆柱形直径615cm,高度与直径之比为2:1),为减小试验误差，每种工况制作3个平行试件。试件脱模后放置于温度(202)C、湿度90%的养生室中养生28d,并在测试前置于常温水中浸泡1d,然后根据规范中规定方法测定无侧限抗压强度，试验结果见表3。表3水泥稳定碎石混合料击实试验结果Tab.3Compactiontestresu1tso

15、fcement-stabi1izedmacadam混合料水泥含最大干密度/最佳含水抗压强度/类型S%(g.cm-3)fi%MPaI32.035.912.962悬浮密实42.065.954.35352.076.015.06432.085.463.115骨架密实42.155.484.76652.195.515.18752.184.903.888骨架空隙62.214.984.79972.265.5.011.2 试验方法1.2.1 试脸条件对于沥青混凝土路面，其基层顶面承受车辆轮轴单位压力随着沥青面层的厚度不同而变化般在050.7MPH川。结合秦巴山区宝汉高速公路所穿越区域内的降雨量、温度、设计交通量等状况及室内初步试验结果，最终确定本次试验的冲刷压力为0.5MPa,冲刷频率为IOHz,冲刷时间为30min,试验温度为20C。基于表3确定出的最大干密度、最佳含水量及压实度，并考虑到对比试验最佳含水量上