水泥乳化沥青稳定碎石劈裂强度试验研究

侯彦明，李国芬，李志刚

(1.南京林业大学土木工程学院，南京210037;2.解放军理工大学土木工程学院，南京210018)

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，经拌合得到的混合料，再经过压实和养生后，当其抗压强度达到规定要求时，称为水泥乳化沥青稳定碎石。目前，在我国这种基层材料还没有实际的应用，它和我国常规的半刚性基层材料有所区别。基层材料的抗拉强度对路面来说很重要，因此本文对水泥乳化沥青稳定碎石混合料的劈裂抗拉强度进行了系统的试验研究，对于该材料的推广和应用有一定的现实意义［1－3］.

1 原材料

(1)水泥。水泥采用河北某水泥股份有限公司的P.O.32.5标号水泥，按照《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》(JTG E30—2005)［4］中相关的方法进行检验，经过测试，测得水泥的标准稠度用水量为28.6%，该结果表明，水泥的质量满足规范要求。

(2)乳化沥青。本试验中的乳化沥青用的是河北广源公路养护公司提供的慢裂型BC－1型阳离子乳化沥青，参考《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ 052—2000)［5］中关于乳化沥青的方法进行检验，实验结果显示该沥青满足相关规范要求。

(3)集料与级配。本试验集料采用的是河北满城地区出厂的石灰岩，经过筛分该集料级配见表1［6］。

表1 集料级配表Tab.1 Aggregates grading

2 劈裂抗拉强度试验方法

本试验是按击实试验得到的干密度用静力压实法制备等干密度试件，如图1所示，每组9个并按规定养生，试件都是直径150mm，高度150mm的圆柱形试件，在MTS材料试验机上进行。试验加载速率:1mm/min，采用半径与试件半径相同的弧面压条，其长度应大于试件的高度。压条宽度18.75mm，弧面半径75mm。

图1 劈裂试验示意图Fig.1 Schematic diagram of splitting experiment

做试验时将已浸水一昼夜的试件从水中取出，用软的旧布吸去试件表面的可见自由水，并称试件的质量。用游标卡尺量试件的高度 H，准确到0.1mm，将试件横置在压条上。实验过程中，使试件的形变等速增加，并保持速率约为1mm/min;然后记录试件破坏时的最大压力P(N)。

计算公式:Ri=

式中:Ri为劈裂强度，MPa;P为试件破坏时的最大压力，N;H为试件的高度，mm;D为试件的直径，mm。

3 试验结果与分析

水泥乳化沥青稳定碎石基层混合料28d、60d劈裂强度试验结果见表2。

对以上试验结果分析如下:

(1)水泥是劈裂强度的决定性因素，随着水泥剂量的增长，劈裂强度也在增长。说明水泥还是混合料强度的主要提供者。从总体上看，劈裂强度随着乳化沥青剂量的增加而减少 (如图2所示)。

表2 水泥乳化沥青稳定碎石的劈裂强度Tab.2 splitting strength of cement and emulsified asphalt stabilized stone mixture

图2 水泥、乳化沥青剂量对劈裂强度的影响Fig.2 Effect of cement and emulsified asphalt stabilized stone mixture on splitting strength

(2)粗级配时混合料的劈裂强度较中值级配高。

(3)水泥乳化沥青混合料的劈裂强度随龄期的增长有一定增长，但不明显，这是由于后期混合料的含水量减少，导致混合料干燥收缩进而使混合料的劈裂强度又有所降低，水泥剂量较高时尤其明显。

［1］沙庆林.高等级公路半刚性基层沥青路面［M］.北京:人民交通出版社，1999.

［2］邓学钧，黄晓明.路面设计原理与方法［M］.北京:人民交通出版社，2001.

［3］银 花，王大明，赵 尘，等.沥青混合料分数导数粘弹性本构关系研究［J］.森林工程，2010，26(2):77 －82.

［4］中华人民共和国行业标准.公路工程水泥及水泥混凝土试验规程(JTG E30 －2005)［S］.北京:人民交通出版社，2005.

［5］中华人民共和国行业标准.公路工程沥青及沥青混合料试验规程(JTJ 052 －2000)［S］.北京:人民交通出版社，2000.

［6］中华人民共和国行业标准.公路工程集料试验规程(JTG E42－2005)［S］.北京:人民交通出版社，2005.

［7］中华人民共和国行业标准《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTJ 057 －94)［S］.北京:人民交通出版社，1994.