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掺加橡胶粉的水泥稳定碎石劈裂抗拉强度性能研究

范文

张家俊

摘要：随着我国经济高速发展，汽车日渐成为一种家用品，路面上的汽车越来越多，与之俱来的是大量废旧轮胎。如何合理利用这些废旧轮胎，俨然已经成为了当今社会急需解决的问题。环保型胶粉在公路施工中的应用对减少污染、保护自然资源和环境具有无可替代的现实意义。本课题主要研究掺加橡胶粉的水泥稳定碎石基层材料的劈裂抗拉强度。所做的主要工作和取得的成果如下： ①原材料性能的分析：包括水泥、碎石和胶粉。采用胶砂试验测试水泥强度、凝结时间、筛分仪进行碎石筛分、测出碎石表观密度、吸水率以及压碎值。②进行击实试验，确定不同水泥剂量对应的最佳含水量及最大干密度。③进行 7d 无侧限抗压强度试验，确定合适的水泥剂量为 4.8%，对应的最佳含水量为 4.3%，最大干密度为 2.305g/cm3。成型胶粉掺量不同的试件，进行劈裂抗拉试验，发现掺加胶粉不利于水泥稳定碎石力学性能，力学性能与胶粉掺量呈负相关，胶粉掺量越高，力学性能越差。

Abstract： With the rapid development of China's economy， the automobile has become a kind of household goods， more and more cars on the road， with a lot of waste tires. How to make rational use of these waste tires has become an urgent problem in today's society. The application of environmental protection rubber powder in highway construction has irreplaceable practical significance for reducing pollution and protecting natural resources and environment. This paper mainly studies the splitting tensile strength of cement stabilized macadam base material mixed with rubber powder. The main work done and the results achieved are as follows：①Analysis of raw material properties： including cement， gravel and rubber powder. The cement-sand test was used to test the strength and setting time of cement， and the sieve was used to screen gravel， and the apparent density， water absorption and crushing value of gravel were measured. ②The optimum moisture content and maximum dry density of different cement doses were determined by compaction test. ③The 7d unconfined compressive strength test was conducted to determine the appropriate cement dose of 4.8%， the corresponding optimal moisture content of 4.3%， and the maximum dry density of 2.305g/cm3. Split and tensile tests were carried out on the samples with different dosage of molded rubber powder. It was found that the addition of rubber powder was not conducive to the mechanical properties of cement stabilized gravel.

關键词：橡胶粉;水泥稳定碎石;劈裂抗拉强度

0? 引言

废旧橡胶污染问题一直困扰着人们，如何合理解决对世界各国来说都是一大难题。早在二十世纪初，世界各地的科研人员针对废弃轮胎等橡胶制品的回收再利用方法相继进行了探讨。废旧轮胎出于各种原因无法发挥其原来的作用，但其良好的弹性和良好的可塑性仍然存在，且没有粘性，橡胶制品表面的堕水性还能确保其难以吸收水分。若将其制成橡胶粉掺加在混合料中，这些优点有助于提高水泥稳定碎石基层的抗冻性;在外力荷载作用下，橡胶颗粒可以产生可恢复的形变，将其掺加到混合料中，甚至可以赋予水泥稳定碎石基层一定的韧性。

1? 原材检测

1.1 水泥原材检测

水泥是一种水硬性胶凝材料，在水中能很好的硬化，并且强度可以持续增长，所以被人们广泛应用于各种工程建设中，是一种现代工程建设中不可或缺的胶结材料。依据《公路路面基层施工技术细则》（JTG/ T F20-2015），对水泥进行细度、标准稠度用水量、凝结时间、安定性和胶砂强度等技术性质试验。检测结果如表1。

1.2 碎石原材检测

在水泥稳定碎石基层中，其强度来源主要是靠集料之间的嵌挤作用和水泥的胶结强度来实现的，集料质量的好坏直接关系到水泥稳定基层的质量。一般来说，具有良好级配的集料与适当的水泥剂量在最佳含水量状态下，通过机械压实，养生后能得到优良的水泥稳定碎石基层。碎石原材检测结果见表2。

2? 试验方法及实验结果分析

2.1 试件的制备

本试验采用的集料公称最大粒径小于19mm，属于中粒土，根据《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTG E51—2009），采用规格为？覬100mm×100mm的圆柱体试模成型试件，采用静压成型法制作试件。然后用塑料薄膜包覆，放入到恒温室内（温度保持在25±2℃）进行保湿养生，养生期的最后一天，将试件浸泡在水中24小时后进行试验。

2.2 劈裂抗拉强度试验

2.2.1 试验过程

把养生至规定龄期（28d）且水中浸泡24小时的试件用软的旧布吸取表面水至表干状态备用，在压力机底座上放置一根压条，然后将试件横置在压条上，在试件顶面平行放置一根压条，上下压条要保持平行，且两根压条形成的面必须经过试件上下底面的直径，并与升降台垂直。在试验过程中，在控制液压机的微机上将速率设置为1mm/min 以保证使试件的形变速度恒定。本文使用华龙WAW-600 微机电液伺服试验机进行试验，记录试件破坏时的最大压力 P（N）。

2.2.2 试验结果

试验结果见表3。

2.2.3 试验结果分析

《公路路面基层施工技术细则》（JTG /TF 20-2015）要求每组试件的抗压强度变异系数不得大于 10%。由表可知，胶粉掺量为 0%、0.5%、1%、1.5%和 2%的混合料，其28 天劈裂强度变异系数均未超过 10%，变异系数小说明试件制作过程比较规范，由此测得的抗压强度数据更有准确性，由表可知： ①各组试件的劈裂强度的最小劈裂强度为 0.4MPa。劈裂强度的形成都是初期速度快，后期增长慢。劈裂强度的增长趋势和无侧限抗压强度的增长趋势相一致。②掺加橡胶粉的水泥稳定碎石基层试件的劈裂强度要明显低于没有添加橡胶粉的试件，且随着橡胶粉掺量的增加，试件的劈裂强度下降的越多。

3? 结论与展望

3.1 结论

掺加橡胶粉会降低混合料的劈裂强度，且橡胶粉的掺量越多，力学性能越差。通过查阅相关文献后发现这是因为掺加橡胶粉的混合料中，結合面变得复杂，橡胶粉与集料和结合料的结合不够好，橡胶粉之间的结合面也很脆弱，从而降低了整体的抗压性，也不利于劈裂强度的增长。

3.2 展望

本文通过一系列试验得到了橡胶粉对水泥稳定碎石力学性能的影响，不过试验过程中仍存在许多不足和需要改进的地方。例如，橡胶颗粉粒径的变化是否会对半刚性基层的力学性能产生影响也还需要研究。以下为本实验可以进行完善的几个方面：①试验设计时确定的水泥掺量为 5%，实际应该对满足强度要求的 6%和 7%水泥剂量混合料进行相应的无侧限抗压强度试验、劈裂抗拉强度试验和弯拉强度试验;②橡胶粉颗粒的粒径同样会对混合料力学性能产生影响，可以增加橡胶粉粒径的种类数，更加细致地研究不同粒径的橡胶粉对水稳基层力学性能的影响;③本文仅对不同胶粉掺量下的水泥稳定碎石力学性能方面做出了一定的研究，对于工程上的实际应用来说这是远远不足的，还应该从路用性能方面对含胶粉的水泥稳定碎石做出研究。

参考文献：

[1]黄晓明.路基路面工程[M].北京：人民交通出版社，2014.

[2]蒋应军，李明杰，张俊杰，王顺.水泥稳定碎石强度影响因素[J].长安大学学报（自然科学版），2010，30（4）：01-07.

[3]阳应荣.对水泥稳定碎石基层裂缝出现的预防与治理研究[J].黑龙江交通科技，2018，41（05）：25-27.

[4]王素娟.公路水泥稳定碎石基层裂缝成因与防治[J].居舍，2018（36）：17.

[5]Imteaz Monzur Alam， Ali Mm Younus， Arulrajah Arul.Possible environmental impacts of recycled glass used as a pavement base material.[J].Waste management & research ： the journal of the International Solid Wastes and Public Cleansing Association， ISWA， 2012.

[6]Ali Ebrahimi， BrianR. Kootstra， TuncerB. Edil， CraigH. Benson. Practical approach for designing flexible pavements using recycled roadway materials as base course [J] Road Materials and Pavement Design， 2012， Vol.13 （4）：731-748.

[7]FelipeF. Camargo， Haifang Wen， Tuncer Edil， Young-Hwan Son. Comparative assessment of crushed aggregates and bound/unbound recycled asphalt pavement as base materials [J].International Journal of Pavement Engineering， 2013， Vol.14 （3）：223-230.

[8]熊杰，郑磊，袁勇.废橡胶混凝土抗压强度试验研究[J].混凝土，2004（12）：40-42.

[9]何勇.掺废橡胶颗粒的水泥稳定碎石路用性能的研究[D].南京林业大学，2007.

[10]覃峰，杨胜坚，陆宏新.橡胶粉水泥稳定碎石基层水稳定性试验研究[J].铁道标准计，2010（05）：25-29.

[11]杨芳.橡胶粉粒径对碾压橡胶混凝土力学性能的影响研究[D].天津大学，2010.

[12]张新勇，陈宏业，张清伟.橡胶水泥稳定碎石振动击实试验研究[J].筑路机械与施工机械化，2014，31（12）：73-76.

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