半柔性沥青混凝土路面水泥胶浆的研发与评价

莫秋旭 于宏明 杨清尘

（1.湛江市公路事务中心， 广东 524043；2.重庆交通大学工程设计研究院有限公司， 广东 400074；3.重庆交通大学， 重庆 400074）

0 引言

半柔性沥青混凝土路面是指在空隙率为 20%-30%大孔隙基体沥青混合料上灌入以水泥为主的灌浆料而形成的路面。此路面兼有水泥混凝土路面的刚性与普通沥青混凝土路面的柔性，可以减少路面车辙、推移等病害的发生并且可以很好的改善路面的使用性能。灌注式半柔性路面适用于各等级公路的长大纵坡路段，平交道口、服务区、收费站及城市道路的公交专用车道等抗车辙性能要求较高的工程。灌浆料作为灌注式半柔性路面的重要组成部分，其配合比设计在灌注式半柔性路面的实际应用中起到关键点的作用，易着色的特点，很好的改善周围环境。因此笔者通过设计水泥浆配合比，并用抗压强度，抗折强度作为评价指标，以此来确定灌浆料的最佳配合比。

1 试验

1.1 原材料

1、复合硅酸盐水泥：采用华润水泥（湛江）有限公司的P.C32.5R硅酸盐水泥，参照《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》（JTG E30-2005）规程进行检验，水泥质量合格，满足《通用硅酸盐水泥》（GB175-2007）要求。

2、粉煤灰：采用广东省化州市粤能化工实业有限公司生产的Ⅱ级粉煤灰，粉煤灰作为副产品是矿物掺合料的一种，与水泥同属于胶凝材料。

3、矿粉：采用广东省电白县霞洞兰兰石米厂生产的矿粉

4、微硅灰：采用四川某公司生产的微硅灰。堆积密度为200～350kg/m3，颜色在浅灰色与深灰色之间，真密度在2.1～2.3g/cm3。硅灰颗粒非常微小，平均粒径0.15μm左右。

1.2 胶浆技术标准

与普通半柔性路面中的水泥基胶浆一样，本研究研发的水泥基胶浆同样需要达到半柔性路面中规定的要求。胶浆须具备如下性质：

①达到一定的抗压强度和抗折；

②流动度要求在10～14s；

③在硬化过程中，体积变化要符合要求；

④干缩、温缩特性要尽可能的小；

⑤能够很好地与混合料结合在一起。

综合考虑以上原则，参照《半柔性路面应用技术指南》[1]，胶浆的流动度、抗折强度、抗压强度等性能指标，应满足下列指标，具体指标见表1.1。

表1.1 胶浆的技术标准

1.3 基于正交试验配合比设计

通过对原材料进行胶浆试配，以水泥为基本材料进行外掺，确定出外掺材料3种掺量水平，确定采用正交试验[2]，各因素水平见表1.2。

表1.2 因素与水平表

1.4 实验方案

1灌浆料的制备

根据《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》[3]，将表 1-7的三组水泥浆配合比材料加入拌和锅内搅拌，得到水泥浆。

2流动度测试

测定水泥砂浆的流动度[4]，以确保施工中可以顺利的灌浆，对于具体流动度测定方法，本研究参考《半柔性路面应用技术指南》[1]。

②试验方法

1)支撑稳定漏斗，用水冲洗干净漏斗的内壁 。

2)将水泥基胶浆搅拌均匀，倒入漏斗内，防止漏斗口堵塞，先让适量水泥胶浆流出管口，然后用手指堵住流出管口，再向漏斗内注入砂浆，直至规定(1725ml)为止。

3)放开手指，水泥砂浆流出的同时开始计时，直至连续流出的水泥砂浆完全流出瞬间计时，读出该瞬间的时间，精确至0.1秒，即为流动度。

2 试件养护及强度测试

根据《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》(JTG E30-2005)中水泥胶砂强度测定方法，制备试件(40mm×40mm×160mm)，标准养生条件(温度 20℃±3℃)，相对湿度》90%)养护到规定龄期，由电动抗折试验机测定其抗折强度，压力试验机测定其抗压强度。

二试验结果分析

根据正交实验的结果采用直观分析法，研究各个因素水平对不同性能的影响[5]。以此来确定最佳配合比。

2.1 流动度性能分析

流动度的主要影响因素是极差值最大的水的含量，主要因为胶浆中，水是提供流动度必要条件。其次是微硅灰，最后是矿粉与粉煤灰。结合正交表中得到的试验结果，可以得出46%的水流动度均远大于14s，不满足指南要求。因此，在流动度方面推荐用水量为48%～50%。

2.2 抗压强度影响因素分析

抗压强度与抗折强度的主要影响因素为水的含量，其极差值最大。粉煤灰，硅灰，矿粉对力学强度的影响程度递减。胶浆抗压与抗压强度与水含量成反比关系，胶浆中的水含量一方面可以降低胶浆的流动度，另一方面会导致抗折抗压强度的降低。但从试验结果可以看出46%～50%含量的水成型胶浆的力学强度依然满足力学性能要求，结合对流动度的分析，可以确定用水量为48%～50%。

3 最佳配合比

在满足流动度的基础上，力学强度越高，其胶浆性能越好。因此，结合力学强度的直观分析表，得出的最佳配合比进行优化，最终确定胶浆的配合比为：水泥100%，粉煤灰10%，微硅粉12%，矿粉15%，水为所有胶凝材料总量的50%。其性能：流动度为11.23s，抗压强度为17.45Mpa，抗折强度为4.77Mpa。

满足表1.3的要求。

表1.3 胶浆的技术标准

4 结论

1、流动度的主要影响因素是水的含量，主要因为胶浆中，水是提供流动度必要条件。其次是微硅灰，最后是矿粉与粉煤灰。结合试验结果，可以得出46%的水流动度均远大于14s，不满足指南要求。因此，在流动度方面推荐用水量为48%～50%。

2、抗压强度与抗折强度的主要影响因素为水的含量，其极差值最大。粉煤灰，硅灰，矿粉对力学强度的影响程度递减。胶浆抗压与抗压强度与水含量成反比关系结合对流动度的分析，可以确定用水量为48%～50%。

3、结合力学强度的直观分析表，得出的最佳配合比进行优化，最终确定胶浆的配合比为：水泥100%，粉煤灰10%，微硅粉12%，矿粉15%，水为所有胶凝材料总量的50%。