水泥稳定钢渣碎石抗裂性能影响因素研究
时间：2021-01-09 12:00:06 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要： 本文对水泥稳定钢渣碎石不同水泥剂量、含水量、级配类型、碎石掺量的干缩试验结果进行研究分析，得出影响水泥稳定钢渣碎石抗裂性能的关键因素以及碎石掺配的合理范围，找出减少水泥稳定钢渣碎石基层产生干缩裂缝影响因素。
Abstract： This paper analyzes the drying shrinkage test of the cement stabilized steel slag gravel with different cement dosage， moisture content， grading types and gravel content. The key factors affecting the anti-cracking ability of cement stabilized steel slag gravel and the reasonable range of the gravel blending are obtained， and the factors affecting the shrinkage crack of cement stabilized steel slag gravel are found out.
关键词： 水泥稳定钢渣碎石；干缩；抗裂性能
Key words： cement stabilized steel slag gravel；drying shrinkage；crack resistance
中图分类号：U416.214 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）12-0197-03
0 引言
水泥稳定钢渣碎石基层具有稳定性好、抗冻性能好、结构本身自成板体整体性强、强度高、刚度大以及抗行车疲劳性能较好的特点。但水泥稳定碎石混合料由于对周围环境温度和湿度的变化比较敏感，水泥稳定钢渣碎石材料经拌合压实后，湿度变化时由于蒸发和水泥水化作用，混合料的水分不断减少，在强度形成过程中以及营运期间会产生温缩裂缝，并加剧路面的破坏，缩短路面的使用寿命。
本文对水泥稳定钢渣碎石不同水泥剂量、含水量、级配类型、碎石掺量的干缩试验结果进行研究分析，得出影响水泥稳定钢渣碎石抗裂性能的关键因素以及碎石掺配的合理范围，找出减少水泥稳定钢渣碎石基层产生干缩裂缝的影响因素，旨在通过选择适合的水泥剂量和碎石掺配比例减少干缩对混合料性能的影响，提高水泥稳定钢渣碎石混合料的路用性能。
1 水泥稳定钢渣碎石的干缩性能研究
1.1 干缩机理
干燥收缩的基本原理是由于水分蒸发而发生的“毛细管张力作用”、“吸附水分子间作用”、矿物晶体或胶凝体的“层间水作用”以及“碳化脱水作用”而引起的整体宏观体积的变化。水泥稳定材料经拌合压实后，湿度变化时由于蒸发和混合料内部发生水化作用，混合料的水分不断减少，发生的毛细管作用、吸附作用等引起混合料产生体积收缩。
1.2 试验方法
干缩系数采用千分表测试。采用静压法成型棱柱体试件，制备了100mm×100mm×400mm的梁式试件，在标准的温度25℃和湿度50%左右的条件下养护7天后，将饱水后的试件表面水擦干，按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTG E51-2009）的规定，放置在自制的干缩仪上进行干缩试验，具体步骤如下：
①检测：从移入干燥室的时间起计算，读记千分表读数，第1天为6小时一次，第2～5天为12小时一次，之后24小时一次，直到含水量基本不变为止。
②用毛巾将饱水后的试件表面可见自由水擦干后，用游标卡尺测定其初始长度，并称取试件的初始质量；该过程注意轻拿轻放，不要使试件损失质量。
③收缩仪连同试件一起放入干缩室。用快干胶粘贴小玻璃片在试件的顶端，将千分表头顶到试件的玻璃片上，使表针走动到较大值，待所有试件架好后归零。
④从移入干缩室的时间算起，在开始试验的一个星期内，每天读数1次，记下每个试件的每个表的读数，并称量标准试件的质量；7天后每2～3天读一次数，至30d后。60d、90d读数，结束干缩观测，将试件放入烘箱内烘至恒重；取失水前后千分表的读数差及试件的质量差计算干缩应变及失水率。
⑤利用测得的干缩量和相应的水分损失量进行计算。
2 水泥稳定钢渣碎石干缩性影响因素
2.1 含水量对干缩性能的影响
按骨架密实型级配进行干缩试验，钢渣和碎石比例为60：40，按各粒级通过率取中值，见表1。
试验组合见表2，不同水泥剂量下的最佳含水率——最大干密度曲线图见图2，5.0%水泥含量下不同含水量的干缩试验结果见表3。
由图3可以看出，随着含水量的增大，干缩应变增大；含水量减少，干缩应变减小。但随着时间的推移，干缩应变变化不大，这是因为随着时间的推移水分的蒸发速度减小，最后趋于不变。由图4看出，随着失水率的增大，干缩系数呈增大趋势，含水量越小失水率也越小。最佳含水量状态下干缩系数增加平缓，含水量大，干缩系数随着失水率的增大而增长明显。
2.2 水泥剂量对干缩性能的影响
按骨架型级配配合比A1进行干缩试验，碎石和钢渣比例为40：60，按各粒级通过率取中值，如表4所示，进行不同水泥含量条件下的干缩试验，试验结果见表4。
由图6可以看出，水泥剂量越大，干缩应变也就越大；干缩系数随着时间的增长逐渐趋缓，且不同水泥剂量的干缩应变趋于一致。由图6看出水泥剂量愈高，干缩应变也就愈大；随着水分的散发，水泥稳定碎石混合料干缩应变和干缩系数逐渐增大。随着水泥剂量增加，混合料干缩系数及干缩应变增大，水泥稳定钢渣碎石随着水泥剂量的增加抗干缩能力减弱。水泥剂量的增加使水泥与集料在有水参与下反应生成物数量增加，凝胶孔增多，毛细孔也相应增多，所以整体材料的比表面积和孔隙率增大，扩大了表面张力、吸附力及分子间力以及层间水作用范围，使材料的干燥收缩性变大。
