掺废旧橡胶粉的水泥稳定碎石收缩特性研究

掺废旧橡胶粉的水泥稳定碎石收缩特性研究

王珏

（ 1.天津市政工程设计研究总院有限公司，天津， 300457）

摘 要：水泥稳定碎石具有强度高、稳定性好、抗冲刷性能及抗行车疲劳性能较好的特点，但它在湿度变化（水分蒸发）时易产生干缩裂缝，导致沥青面层表面形成反射裂缝，进而影响路面的使用性能和使用寿命，这一缺点是很明显的。因此，提出能适应重载交通高速公路的半刚性路面工程建设和养护将具有重大的经济效益和社会意义，同时对低等级公路沥青路面、城市道路沥青路面和机场跑道路青路面的建设与养护也具有指导和参考价值。本论文经研究，得出掺橡胶粉能有效改善水泥稳定碎石收缩性能的结论。

关键词：水泥稳定碎石，橡胶粉，干缩性能。

0 引言

半刚性基层指的是用无机结合料稳定土铺筑的能结成板体并具有一定抗弯强度的基层。随着国民经济的不断发展和社会运输市场的日益繁荣，公路交通量已大幅度增长，同时汽车载重量明显增加，要求公路建设向高等级、高标准的方向发展。通过近十几年的不断实践和总结，采用半刚性材料修筑路面结构的基层和底基层已在公路建设中得到普遍的推广和应用。半刚性基层具有一定的板体性、刚度、扩散应力强，具有一定的抗拉强度、抗疲劳强度、良好的水稳定特性。这些都符合路面基层的要求，使得路面基层受力性能良好，并且保证了基层的稳定性。但是半刚性基层沥青路面的开裂一直都是困扰着各国工程技术人员的一个主要问题。半刚性基层的收缩开裂及由此引起沥青路面的反射性裂缝普遍存在。

1 试件的制作

试件的制作是一个较为繁琐的过程。首先需要筛料，其次根据配料单称取不同质量的各种集料混合。当配好集料后，我们还需要掺入一定量的水加以搅拌，然后放置养生三到四个小时。养生完成后，掺入指定量的水泥搅拌均匀混合后在压力机上以成型。

本次试验采用压力机静压成型的方法制作100mm*100mm*515mm的小梁试件，试件分8组共24个。为了便于实验的记录便捷，将各个配合比条件的试件以编号代称，见下表。

表1 编号替代表

2 试件的养生

制成的试件放置于20±2ºC，RH95%下养生2天取出，第三天拿出来进行干缩试验观测。观测过程中竖直放在干缩仪上面自然干燥。

3 试验步骤

① 试件成型后在标准温度与湿度下养生7d后，将饱水后的试件表面水擦干。并采用游标卡尺测定初始长度，至无明显水迹后称取试件初始质量。

② 取出试件，在试件长轴端面上使用502胶粘结有机玻璃片，待502胶凝结后将位移计（千分表）夹具固定在收缩仪上。

③ 收缩仪连同试件一起放入干缩室。将千分表头顶到有机玻璃片上，使表针走动到较大数值。

④ 从移入干缩室的时间起计算，每天读一次数据，记下每个试件的每个表的读数、（精确到0.001mm），称量标准试件的质量，持续读二十多天。

⑤ 在干缩观测结束后，将标准试件放到烘箱内烘干至恒量。

4 试验结果

试件成型好，开始进行干缩试验观测之后，在开始的一周内，每天读两次数据，待一周之后，一天读一次数据，直到数据变化不再明显。

观测实验所得的数据只有千分表读数和小梁重量两个数据，为了得到结论，我对实验初步数据进行计算处理，得到一系列与干缩特性有关的数值。、

图1 干缩应变随时间变化关系图（60目）

图2 干缩应变随时间变化关系图（80目）

从图1和图2中可以看出，随着时间的增长，干缩应变都逐渐增长，并最终都趋于缓和。在图1中（掺60目橡胶粉），全天然方案(4组）的干缩应变基本保持着较其他方案较高的干缩应变，而3组、2组、1组的干缩应变依次减小，这说明了，随着橡胶粉掺量的增加，水泥稳定碎石的干燥收缩性能改善的就越强烈。

当掺入的橡胶粉为80目时（如图2），在开始的三天内水泥稳定碎石干缩应变变化较大，从第三天开始明显趋于缓和，到观测末期，干缩应变变化已经很小。从图中可以看出，同掺60目橡胶粉的结论相同，当掺80目橡胶粉的量增大时，水泥稳定碎石的干缩应变同时减小，其中掺量最高的5组（1.5%取代0.075）表现出了最优异的效果。

5 展望

橡胶的使用能够充分利用固体废弃物，保护环境，并改善水泥稳定基层的干缩特性，以满足路面的使用要求。为了适应国家可持续发展的战略，橡胶混凝土作为一种生态环保材料具有广阔的发展空间。然而由于时间和试验条件的限制，本试验的研究内容还不够全面，为了更全面的了解掺橡胶颗粒的水泥稳定碎石的性能特点，今后在以下几个方面还要进行研究：

（1）橡胶粉对水泥稳定基层有减小其干缩应变的能力，如果把橡胶粉掺入沥青面层中是否也可以减少路面开裂？以后我们可以进行这样的试验研究。

（2）本文没有对水泥稳定碎石材料的性能进行进一步的研究，如抗压回弹模量、抗弯拉强度及疲劳性能等。

（3）本文的成果暂时限于实验室研究阶段，未能有试验路观测加以检验。