CN114383907B - 一种水泥稳定碎石骨架结构评价的试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水泥稳定碎石骨架结构评价的试验方法，具体包括：制得待测风干石料混合试样：将待测风干石料混合试样，采用不同粒径的标准筛过筛，记录待测风干石料混合试样通过各个标准筛的通过率；将待测风干石料混合试样分次装入试模中；将试模进行加压处理，再将待测风干石料混合试样打碎，再次进分级过筛处理，并记录此时待测风干石料混合试样通过各个标准筛的质量；计算加压前后，待测风干石料混合试样通过标准筛的质量损失率，将待测风干石料混合试样通过每个标准筛的质量损失率相加并将其定义为骨架破损指标I；该水泥稳定碎石骨架结构评价的试验方法可以更加方便的预判水泥稳定碎石的骨架结构性能，且预判的结果贴近实际骨架结构性能。
Description
技术领域
本发明应用于交通土建工程领域，涉及一种水泥稳定碎石骨架结构评价的试验方法。
背景技术
水泥稳定碎石材料不仅具有强度高、稳定性好、刚性大等优点，而且板体性好，有利于机械化施工且工程造价低，可以满足重交通发展需求。因此，水泥稳定碎石材料现在被广泛应用于高等级公路。但是，水泥稳定碎石材料由于脆性高，对温度、湿度敏感性较强，在强度形成过程中，易产生温度收缩裂缝和干燥收缩裂缝，进而延伸到面层形成反射裂缝。影响路面的稳定性、耐久性，结构整体性降低，使用寿命下降，甚至危及行车安全。因此，降低水泥稳定碎石的收缩开裂，控制反射裂缝的产生与发展，对道路材料与结构的发展具有重要现实意义。
目前针对水泥稳定碎石的抗收缩性能国内外以经做了大量研究并取得一系列成果。其中，降低水泥含量，构建骨架型结构是一种非常有效的优化措施。在组成水泥稳定碎石的集料中，构成骨架结构的是粗集料，细集料则作为填充物用来填充粗集料形成骨架时产生的空隙。有研究表明，4.75mm以上的集料在混合料中对构建骨架中起主要作用，即在粗集料形成的骨架嵌挤结构对水泥稳定碎石强度形成过程中产生的收缩具有约束作用，从而减缓其收缩。但是，到目前为止，对于粗集料骨架结构的评价尚未有具体的判别方法，大多是在试件成型后采用取芯观察界面纹理或通过数值建立模型方式检测；采用取芯观察界面纹理的检测方法，具有一定的滞后性，而且对试件造成一定的结构破坏；而通过建模方式检测，由于建模的方式，由于数据在不同环境下的多样性，导致的检测结果与实际环境有一定的差距。因此，提供一种对水泥稳定碎石混合料骨架结构的评价方法是非常有必要的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种水泥稳定碎石骨架结构评价的试验方法，该水泥稳定碎石骨架结构评价的试验方法可以更加方便的预判水泥稳定碎石的骨架结构性能，且预判的结果贴近实际骨架结构性能。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种水泥稳定碎石骨架结构评价的试验方法，具体包括以下步骤：
步骤1、制得待测风干石料混合试样：称取各个粒径的粗集料，并将称取的各个粒径的粗集料进行混合，得到待测风干石料混合试样；
步骤2、分级过筛：将步骤1中待测风干石料混合试样，采用不同粒径的标准筛过筛，并称取待测风干石料混合试样通过各个标准筛的质量mi0，i为标准筛粒径序号，i取1、2、3、4、5......、n，n为标准筛的数量；
步骤3、制模：将待测风干石料混合试样分次装入试模中，每次均要将装入试模中待测风干石料混合试样的表面整平，用夯棒将试模中的待测风干石料混合试样均匀插实，然后将插柱放入试模内，且插柱的顶端伸出试模；
步骤4、试模加压：将步骤3中试模放在压力机上进行加压处理，再取出试模中的待测风干石料混合试样；
步骤5、破碎：将步骤4中的待测风干石料混合试样打碎，此时待测风干石料混合试样中的粗集料颗粒破碎；
步骤6、将步骤5中破碎后的待测风干石料混合试样再次进行步骤2中的分级过筛处理，并记录此时待测风干石料混合试样通过各个标准筛的质量mi；
步骤7、计算加压前后，待测风干石料混合试样通过每个标准筛的质量损失率Qi：
步骤8：计算骨架破损指标I并评价骨架结构：将待测风干石料混合试样通过每个标准筛的质量损失率Qi相加并将其定义为骨架破损指标I：
I＝∑Qi，
通过骨架破损指标I，来评价骨架结构性能。
作为本发明的进一步的优选方案，所述各个标准筛的粒径分别是19mm、16mm、13.2mm、9.5mm和4.75mm。
作为本发明的进一步的优选方案，所述步骤3中插柱的顶端伸出试模4cm。
作为本发明的进一步的优选方案，所述步骤3中，将插柱放入试模中后，需要用夯棒将试模的顶面整平。
作为本发明的进一步的优选方案，所述步骤4中，压力机的加压速度为1min/mm，并维持压力5min。
作为本发明的进一步的优选方案，所述步骤8中，所述骨架破损指标I越小，待测风干石料混合试样的骨架结构性能越好。
本发明具有如下有益效果：
(1)本发明根据路面实际承受交通荷载特点，通过对待测风干石料混合试样施加压力荷载，在待测风干石料混合试样的质量损失率的基础上，提出骨架破损指标I来评价水泥稳定碎石材料的骨架性能，进而间接评价其抵抗收缩的性能。对于同一种材料组成，与传统无机结合料稳定材料干燥收缩试验来判断骨架结构的好坏，本发明操作简单，省时省力，不用成型试件即可预先对骨架结构性能进行预判；
(2)本发明通过室内试验，对要评价的级配碎石进行真实荷载加载，与通过数值模拟方法来评价水泥稳定碎石骨架性能相比，避免了数值模拟程序中的各种微小假设，使评价结果更加符合实际。
附图说明
图1为试验夹具安装后的示意图。
图中：1、压柱；2、试筒；3、待测风干石料混合试样；4、底板。
具体实施方式
下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本发明的保护范围。
一种水泥稳定碎石骨架结构评价的试验方法，具体包括以下步骤：
步骤1、制得待测风干石料混合试样：按照待测风干石料混合试样的成分配比，称取各个粒径的粗集料，并将称取的各个粒径的粗集料进行混合，充分搅拌均匀，搅拌时间不少于2min，制成多种待测风干石料混合试样，以供备用；
步骤2、分级过筛：将步骤1中每种待测风干石料混合试样，均采用不同粒径的标准筛过筛，并称取待测风干石料混合试样通过各个标准筛的质量mi0，i为标准筛粒径序号，i取1、2、3、4、5......、n，n为标准筛的数量，记录每种待测风干石料混合试样通过各个标准筛的通过率；
步骤3、制模：将每种待测风干石料混合试样分别分次装入试模中，每次均将试样整平，并用夯棒将试模中的待测风干石料混合试样均匀插实，将插柱放入试模中，且插柱的顶端伸出试模，需要另外注意的是，在放入插柱的时候，应使插柱的顶部延伸出待测风干石料混合试样外4cm左右，最后用夯棒将表面整平；
步骤4、试模加压：将步骤3中试模放在压力机上，同时压力机的加压头放在试模内待测风干石料混合试样的顶面，将加压头放平，防止在施压过程中加压头挤压试模的侧壁，压力机以1min/mm的速度加压，直至压力机的压柱底端全部压入试模的试筒内，维持压力5min，然后卸载，将试模从压力机上取下，取出试模内的待测风干石料混合试样；
步骤5、破碎：将步骤4中的待测风干石料混合试样打碎，此时待测风干石料混合试样中的粗集料颗粒破碎；
步骤6、将步骤5中打碎后的待测风干石料混合试样再次进行步骤2中的分级过筛处理，并记录此时每种待测风干石料混合试样通过对应标准筛的质量mi；
步骤7、计算加压前后，每种待测风干石料混合试样通过对应标准筛的质量损失率Qi：
步骤8：计算骨架破损指标I并评价骨架结构：将每种待测风干石料混合试样通过对应标准筛的质量损失率Qi相加并将其定义为该待测风干石料混合试样的骨架破损指标I，I越小，则认为该待测风干石料混合试样的骨架结构性越好：
I＝∑Qi。
采用上述的水泥稳定碎石骨架结构评价的试验方法，对三种不同级配的风干石料混合试样进行骨架结构评价的结果。
实施例1：该实施例为一种评价水泥稳定碎石骨架结构评价的试验过程，具体包括如下步骤：
步骤1：根据设计的不同级配类型，选取3种粒径组成不同的风干石料，3种级配粒径组成比例如下表所示：
将每个级配的待测风干石料混合试样，充分搅拌均匀，搅拌时间不少于2min，以供备用。
步骤2、将每个级配的待测风干石料混合试样均用直径为19mm、16mm、13.2mm、9.5mm和4.75mm标准筛过筛，并称取待测风干石料混合试样通过对应标准筛的质量mi0，i为标准筛粒径序号，i＝1、2、3、4、5，记录待测风干石料混合试样通过对应标准筛的通过率；结果如下：
。
步骤3、制模：将步骤2中经过分级过筛处理的每份待测风干石料混合试样分次装入试模中，每次均将试样整平，并用夯棒将试模中的待测风干石料混合试样均匀插实，将插柱放入试模中，且插柱的顶端伸出试模，需要另外注意的是，在放入插柱的时候，应使插柱的顶部延伸出待测风干石料混合试样外4cm左右，最后用夯棒将表面整平；
步骤4、试模加压：将步骤3中试模放在压力机上，同时压力机的加压头放在试模内待测风干石料混合试样的顶面，将加压头放平，防止在施压过程中加压头挤压试模的侧壁，压力机以1min/mm的速度加压，直至压力机的压柱底端全部压入试模的试筒内，维持压力5min，然后卸载，将试模从压力机上取下，取出试模内的待测风干石料混合试样；
步骤5、破碎：将步骤4中的待测风干石料混合试样打碎，此时待测风干石料混合试样中的粗集料颗粒破碎；
步骤6、将步骤5中打碎后的待测风干石料混合试样再次进行步骤2中的分级过筛处理，并记录此时待测风干石料混合试样通过对应标准筛的质量mi，精确至1g：
。
步骤7：计算加压前后，待测风干石料混合试样通过对应标准筛的质量损失率Qi，精确至0.1％：
步骤8：计算骨架破损指标I并评价骨架结构。结果如下：
| 级配类型 | 骨架破损值I |
| 级配1 | 0.692 |
| 级配2 | 0.440 |
| 级配3 | 0.575 |
由上可知，3种级配中，级配2的待测风干石料混合试样的骨架结构最好。
对照组：
对以上3种级配，按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTG E51-2009)的要求，成型梁形试件并进行干燥收缩试验，试验结果如下表所示：
对于水泥稳定碎石，在其他条件(含水量、水泥用量、成型方式等)相同，级配不同的情况下，抗干缩性能越好，说明其级配的骨架性能越好。以上传统干燥收缩试验结果表明，级配2待测风干石料混合试样的抵抗干燥收缩性能最好，级配3待测风干石料混合试样次之，级配1待测风干石料混合试样最差，与本发明试验结果相匹配，进一步证明了利用本发明的水泥稳定碎石骨架结构评价的试验方法，来评价水泥稳定碎石的抵抗收缩性能的可靠性。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种水泥稳定碎石骨架结构评价的试验方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
步骤1、制得待测风干石料混合试样：称取各个粒径的粗集料，并将称取的各个粒径的粗集料进行混合，得到待测风干石料混合试样；
步骤2、分级过筛：将步骤1中待测风干石料混合试样，采用不同粒径的标准筛过筛，并
称取待测风干石料混合试样通过各个标准筛的质量为标准筛粒径序号，i取1、2、3、4、
5......、n，n为标准筛的数量；
步骤3、制模：将待测风干石料混合试样分次装入试模中，每次均要将装入试模中待测风干石料混合试样的表面整平，用夯棒将试模中的待测风干石料混合试样均匀插实，然后将插柱放入试模内，且插柱的顶端伸出试模；
步骤4、试模加压：将步骤3中试模放在压力机上进行加压处理，再取出试模中的待测风干石料混合试样；
步骤5、破碎：将步骤4中的待测风干石料混合试样打碎，此时待测风干石料混合试样中的粗集料颗粒破碎；
步骤6、将步骤5中破碎后的待测风干石料混合试样再次进行步骤2中的分级过筛处理，
并记录此时待测风干石料混合试样通过各个标准筛的质量；
步骤7、计算加压前后，待测风干石料混合试样通过每个标准筛的质量损失率：
；
步骤8：计算骨架破损指标I并评价骨架结构：将待测风干石料混合试样通过每个标准
筛的质量损失率相加并将其定义为骨架破损指标I：
，
通过骨架破损指标I，来评价骨架结构性能。
2.根据权利要求1所述的水泥稳定碎石骨架结构评价的试验方法，其特征在于：所述各个标准筛的粒径分别是19mm、16mm、13.2mm、9.5mm和4.75mm。
3.根据权利要求1所述的水泥稳定碎石骨架结构评价的试验方法，其特征在于：所述步骤3中插柱的顶端伸出试模4cm。
4.根据权利要求1所述的水泥稳定碎石骨架结构评价的试验方法，其特征在于：所述步骤3中，将插柱放入试模中后，需要用夯棒将试模的顶面整平。
5.根据权利要求1所述的水泥稳定碎石骨架结构评价的试验方法，其特征在于：所述步骤4中，压力机的加压速度为1min/mm，并维持压力5min。
6.根据权利要求1所述的水泥稳定碎石骨架结构评价的试验方法，其特征在于：所述步骤8中，所述骨架破损指标I越小，待测风干石料混合试样的骨架结构性能越好。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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