不同加载方式下沥青混凝土低温抗裂性能研究

蔡秀敏

摘要：为研究不同加载方式下沥青混凝土的低温抗裂性能，本文通过室内模拟沿海地区沥青混凝土试块，各小试块分别经过质量浓度为0、5%、15%、20%的氯化钠浸泡10d，选择压条的加载速度分别为1mm/min、3mm/min和5mm/min进行试验，结果表明：当试块未经过氯化钠处理时所承受的最大抗拉强度值最大，随氯化钠质量浓度逐渐加大，试块所承受的最大抗拉强度逐渐减小，且在试块变形达到2mm以上是减小幅度较大;加载速度越大，同浓度氯化钠处理的试块所承受的最大抗拉强度越小，综合说明氯盐侵蚀对混凝土试块影响较大，不同加载方式下混凝土的最大抗拉强度也不尽相同。

Abstract： In order to study the low temperature crack resistance of asphalt concrete under different loading modes， this paper simulates the asphalt concrete block in coastal areas through indoors. Each small test block passes through sodium chloride with mass concentration of 0， 5%， 15% and 20% respectively. After soaking for 10 days， the loading speed of the bead was selected as 1mm/min， 3mm/min and 5mm/min respectively. The results showed that the maximum tensile strength value of the test piece was the highest when it was not treated with sodium chloride. The sodium concentration is gradually increased， and the maximum tensile strength of the test piece is gradually reduced， and the deformation is larger when the deformation of the test block reaches 2mm or more. The higher the loading speed， the test block treated with the same concentration of sodium chloride， the smaller the maximum tensile strength is. The comprehensive explanation shows that the chloride salt erosion has a great influence on the concrete test block， and the maximum tensile strength of the concrete under different loading modes is also different.

关键词：沥青混凝土;加载速度;抗拉强度

Key words： asphalt concrete;loading speed;tensile strength

中图分类号：TU528.42                                   文獻标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）11-0108-03

0  引言

随着科技的进步，近年来我国道路工程的建设有着众多丰硕的成果，目前，我国道路路面主要分为水泥混凝土和沥青混凝土，由于沥青混凝土道路具有施工周期短、行车舒适振动小、产生的噪音小等优点慢慢的取代了传统的水泥混凝土路面，被广泛应用于我国大部分城市建设中。有研究报道，在我国目前已通车的高速公路中沥青混凝土路面占到所有高速公路的80%以上，沥青混凝土作为道路的面层，车辆在行驶时直接与其接触，然而随着我国运输量以及汽车载重的增大，我国很多道路路面建设仅一年多就面临路面开裂、损坏等众多现象，这就对道路设计时提出了更高的要求，在设计时要对道路的强度、刚度及稳定性等方面进行严格的复核。

在我国西北以及沿海部分地区，由于土壤中盐渍土较多，这些地区道路的破坏机理与其他地区又不尽相同。其中沿海地区由于海中盐分较多，道路主要面对的是海水的浸蚀，西北地区道路损坏主要是受到盐渍土的影响，盐渍土中氯盐含量较多，一旦跟雨水混合很容易使道路基层土壤软化而丧失承载能力，在昼夜温差的影响下，基层土壤在低温时易结晶进而引起土壤膨胀，高温时会脱水融化进而引起土壤收缩，反复作用下基层土质疏松、面层断裂，从而影响道路的平整度等一系列影响行车安全的问题。随着交通量的增加，为提高土地的利用率，在很多城市均出现了立交桥的道路形式，一旦出现大雨、大雪天气，道路上积雪过多极易引起交通事故，为加快积雪的清除速率，目前大部分国家均是在路面上喷洒融雪剂（主要为氯盐类），在国外一般都把这类融雪剂称为“化冰盐”，主要包括氯化钾、氯化钙、氯化镁等，但氯盐类融雪剂若喷撒过多易造成路面腐蚀，这给道路的维修养护带来了极大的不便，我国每年在道路维修养护方面都投入了大量的经济支持，造成了大量的人力、物力的浪费。混凝土的低温抗裂性能试验主要评价指标是抗拉强度，试验主要加载方法是轴向加载，本文拟通过制作混凝土试块（分别在不同质量浓度的氯化钠中浸泡），研究在加载速率为1mm/min、3mm/min和5mm/min时混凝土试块的抗拉强度，研究结论以期为进一步了解混凝土开裂机理提供理论参考。

1  试验材料及方法

根据《沥青混合料制作试验规程》TO7O3-1993中混凝土制作相关方法，使用SBS改性沥青作为材料，制作出长宽高分别为250mm、30mm和30mm的混凝土试块若干块，采用游标卡尺检验试块制作的质量，将卡尺卡在试块各断面的两端，当高程差与标准值相差2mm时试块作废，随后将制作好的试块分别放在质量浓度为0、5%、10%、15%、20%的氯化钠溶液中浸泡10天，浸泡完成后取出让其自然风干，将试块置于温度为00C的环境箱中。采用压条加载于混凝土的轴向方向，不同的试块分别采用1mm/min、3mm/min和5mm/min的加载速率施压，研究各试块的抗拉强度，本试验主要仪器为微机控制材料试验机（武汉佳美工业有限公司  WHST-4103 150kW），该仪器的主要优点是可以实现数据的自动输出。

试验步骤：选用50kN、测定精密度为10N的力传感器安装于试验机上，从环境箱中取出试块置于试验机操作平台上，在试块的上下方均放置压条（放置时压条应与试件端面的标记对齐），分别以1mm/min、3mm/min和5mm/min的加载速率施压制作试件断裂，记录试件断裂时的最大荷载PA，试块抗拉强度计算公式如下：

式中：RA为试件的抗拉强度（MPa）;PB为试件断裂时最大荷载（N）;h为试件的高度（mm）。

2  结果与分析

不同加载速度下各浓度氯化钠试块的荷载-变形曲线见图1，由图1（a）分析可知：当加载速度为1mm/min时，变形为0mm时，各浓度氯化钠试块均没有施加荷载，当变形为0.5mm时，质量浓度为0、5%、10%、15%、20%的氯化钠试块施加的荷载分别为3310N、2680N、1520N、2450N和1727N;当变形为1mm时，质量浓度为0、5%、10%、15%、20%的氯化钠试块施加的荷载分别为12128N、14375N、6721N、14362N和16840N;当变形为1.5mm时，质量浓度为0、5%、10%、15%、20%的氯化钠试块施加的荷载分别为24352N、29300N、16731N、19214N和23650N;当变形为2mm时，质量浓度为0、5%、10%、15%、20%的氯化钠试块施加的荷载分别为31245N、8150N、25320N、16537N和10145N;当变形为2.5mm时，质量浓度为0、5%、10%、15%、20%的氯化钠试块施加的荷载分别为2435N、29300N、9138N、7540N和7821N;当变形为3mm时，质量浓度为0、5%、10%、15%、20%的氯化钠试块施加的荷载分别为1357N、3124N、8250N、5234N和7241N;進一步分析可知：未添加氯化钠的试块在变形为2mm左右时施加的荷载最大，经过质量浓度为5、15%、20%的氯化钠处理的试块在变形为1.5mm左右时施加的荷载最大，经过质量浓度为10%的氯化钠处理的试块在变形为2mm左右时施加的荷载最大。

由图1（b） 分析可知：当加载速度为3mm/min时，变形为0mm时，各浓度氯化钠试块均没有施加荷载，当变形为0.5mm时，质量浓度为0、5%、10%、15%、20%的氯化钠试块施加的荷载分别为3750N、4335N、2723N、1858N和1418N;当变形为1mm时，质量浓度为0、5%、10%、15%、20%的氯化钠试块施加的荷载分别为9128N、12364N、4916N、13625N和16583N;当变形为1.5mm时，质量浓度为0、5%、10%、15%、20%的氯化钠试块施加的荷载分别为23348N、27516N、4916N、13627N和16583N;当变形为2mm时，质量浓度为0、5%、10%、15%、20%的氯化钠试块施加的荷载分别为31874N、27518N、19463N、14380N和10124N;当变形为2.5mm时，质量浓度为0、5%、10%、15%、20%的氯化钠试块施加的荷载分别为1876N、5724N、6713N、8243N和6738N;当变形为3mm时，质量浓度为0、5%、10%、15%、20%的氯化钠试块施加的荷载分别为1936N、2845N、5430N、2517N和4615N;进一步分析可知：未添加氯化钠的试块在变形为2mm左右时施加的荷载最大，经过质量浓度为5、20%的氯化钠处理的试块在变形为1.5mm左右时施加的荷载最大，经过质量浓度为10%、15%的氯化钠处理的试块在变形为2mm左右时施加的荷载最大。

由图1（c） 分析可知：当加载速度为5mm/min时，变形为0mm时，各浓度氯化钠试块均没有施加荷载，当变形为0.5mm时，质量浓度为0、5%、10%、15%、20%的氯化钠试块施加的荷载分别为3124N、5417N、3689N、1642N和1315N;当变形为1mm时，质量浓度为0、5%、10%、15%、20%的氯化钠试块施加的荷载分别为7326N、14375N、5263N、15712N和18439N;当变形为1.5mm时，质量浓度为0、5%、10%、15%、20%的氯化钠试块施加的荷载分别为21216N、29314N、19417N、13298N和15263N;当变形为2mm时，质量浓度为0、5%、10%、15%、20%的氯化钠试块施加的荷载分别为12530N、4735N、11450N、6721N和8540N;当变形为2.5mm时，质量浓度为0、5%、10%、15%、20%的氯化钠试块施加的荷载分别为2535N、8721N、4917N、11350N和8540N;当变形为3mm时，质量浓度为0、5%、10%、15%、20%的氯化钠试块施加的荷载分别为2435N、5726N、9138N、6540N和8517N;进一步分析可知：未添加氯化钠的试块在变形为2mm左右时施加的荷载最大，经过质量浓度为0、5%、15%的氯化钠处理的试块在变形为2mm左右时施加的荷载最大，经过质量浓度为20%的氯化钠处理的试块在变形为1.5mm左右时施加的荷载最大。

不同加载速度下试块抗拉强度与浓度的关系如图2所示，分析可知：未经过氯化钠的试块，当加载速度为1mm/min、3mm/min、5mm/min时试块承受的最大抗拉强度分别为3.1MPa、2.83MPa、2.51MPa;经过质量浓度为5%的氯化钠处理的试块，当加载速度为1mm/min、3mm/min、5mm/min时试块承受的最大抗拉强度分别为2.84MPa、2.62MPa、2.19MPa，经过质量浓度为1%的氯化钠处理的试块，当加载速度为1mm/min、3mm/min、5mm/min时试块承受的最大抗拉強度分别为2.53MPa、2.31MPa、1.82MPa;经过质量浓度为10%的氯化钠处理的试块，当加载速度为1mm/min、3mm/min、5mm/min时试块承受的最大抗拉强度分别为2.53MPa、2.31MPa、1.82MPa;经过质量浓度为15%的氯化钠处理的试块，当加载速度为1mm/min、3mm/min、5mm/min时试块承受的最大抗拉强度分别为2.35MPa、2.19MPa、1.6MPa;经过质量浓度为20%的氯化钠处理的试块，当加载速度为1mm/min、3mm/min、5mm/min时试块承受的最大抗拉强度分别为2.21MPa、2.13MPa、1.43MPa。

对图1和图2综合分析表明：当试块未经过氯化钠处理时所承受的最大抗拉强度值最大，随氯化钠质量浓度逐渐加大，试块所承受的最大抗拉强度逐渐减小，且在试块变形达到2mm以上是减小幅度较大;加载速度越大，同浓度氯化钠处理的试块所承受的最大抗拉强度越小，表明氯盐侵蚀对混凝土试块影响较大，不同加载方式下混凝土的最大抗拉强度也不尽相同。

3  结论

为研究不同加载方式下沥青混凝土的低温抗裂性能，本文通过室内模拟沿海地区沥青混凝土试块，各小试块分别经过质量浓度为0、5%、15%、20%的氯化钠浸泡10d，选择压条的加载速度分别为1mm/min、3mm/min和5mm/min进行试验，结果表明：当试块未经过氯化钠处理时所承受的最大抗拉强度值最大，随氯化钠质量浓度逐渐加大，试块所承受的最大抗拉强度逐渐减小，且在试块变形达到2mm以上是减小幅度较大;加载速度越大，同浓度氯化钠处理的试块所承受的最大抗拉强度越小，综合说明氯盐侵蚀对混凝土试块影响较大，不同加载方式下混凝土的最大抗拉强度也不尽相同。

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