一種橡膠粉改性水泥穩(wěn)定碎石混合料中三因素水平的確定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于工程材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種橡膠粉改性水泥穩(wěn)定碎石混合料中 三因素水平的確定方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 水泥穩(wěn)定碎石混合料因具有強(qiáng)度高、剛度大、整體性能優(yōu)良、水穩(wěn)性和抗凍性較好 等優(yōu)點(diǎn)而成為我國(guó)高等級(jí)公路的首選基層材料。但是此類基層材料存在著易產(chǎn)生裂縫的致 命缺陷，進(jìn)而易引發(fā)路面其它病害的產(chǎn)生。
[0003] 橡膠粉是一種高彈性材料，對(duì)收縮變形具有一定的抑制作用，在此基礎(chǔ)上通過(guò)對(duì) 其力學(xué)性能進(jìn)行驗(yàn)證，探討其成型工藝，使其能達(dá)到完好的規(guī)范要求，從而應(yīng)用于水泥穩(wěn)定 碎石基層中。同時(shí)，橡膠粉中含有一定量的纖維，這些纖維也能有效地抑制和減少收縮變形 的產(chǎn)生。
[0004] 國(guó)內(nèi)對(duì)于將橡膠粉加入到水泥穩(wěn)定碎石基層中的研宄剛剛起步，目前研宄最多的 是將橡膠粉加入到水泥混凝土中。橡膠是有機(jī)物，水泥混凝土是無(wú)機(jī)的，兩者結(jié)合曾使人們 對(duì)其相容性及耐用性產(chǎn)生顧慮。
[0005] Eldin和Khatib等人研宄表明，采用橡膠粉和橡膠塊分別替代砂和石子制備的水 泥基材料，其韌性顯著提高，此類材料不但可以承受部分彎曲應(yīng)力，還能夠阻止微裂縫的擴(kuò) 展，同時(shí)延緩新裂縫的產(chǎn)生，表現(xiàn)出顯著的延性破壞特征。F. Hernandez-Olivares基于對(duì)不 同體積含量橡膠粉的棱柱形試件進(jìn)行循環(huán)載荷試驗(yàn)，認(rèn)為橡膠水泥混凝土具有良好的抗疲 勞性能，將其作為路面材料是經(jīng)濟(jì)可行的。朱涵等人指出彎拉強(qiáng)度不小于5. 5MPa、抗壓強(qiáng)度 不小于35MPa的橡膠水泥混凝土路面板在標(biāo)準(zhǔn)軸載的作用下，可達(dá)到50-100萬(wàn)次彎曲疲勞 循環(huán)，在任何溫度下均不會(huì)出現(xiàn)車轍。何勇對(duì)將橡膠粉應(yīng)用于水泥穩(wěn)定碎石基層進(jìn)行了研 宄，發(fā)現(xiàn)其力學(xué)性能變化規(guī)律，指出橡膠粉改性水泥穩(wěn)定碎石的溫縮性能和干縮性能可得 到大幅度提升。
[0006] 基于上述研宄成果可知，利用橡膠粉對(duì)水泥穩(wěn)定碎石進(jìn)行改性處理，可顯著提高 水泥穩(wěn)定碎石基層的韌性、抗裂性、抗疲勞強(qiáng)度以及抗凍性。但是，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)將橡膠粉 應(yīng)用于水泥穩(wěn)定碎石基層的研宄還處于起步階段，對(duì)于橡膠粉改性水泥穩(wěn)定碎石混合料中 各個(gè)參數(shù)的合理用量還沒(méi)有系統(tǒng)的研宄，然而在各個(gè)參數(shù)中，橡膠粉添加量、橡膠粉粒徑、 水泥劑量三因素的合理匹配關(guān)系起決定性作用，因此，開(kāi)發(fā)一種確定橡膠粉改性水泥穩(wěn)定 碎石混合料中三因素水平的方法具有積極的社會(huì)經(jīng)濟(jì)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種橡膠粉改性水泥穩(wěn)定碎石混合料 中三因素水平的確定方法，其按照先后順序包括以下步驟：
[0008] 步驟一：確定橡膠粉改性水泥穩(wěn)定碎石混合料中三因素的水平，利用正交試驗(yàn)設(shè) 計(jì)方法進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)；
[0009] 步驟二：根據(jù)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果，設(shè)計(jì)橡膠粉改性水泥穩(wěn)定碎石混合料的擊實(shí)試 驗(yàn)；
[0010] 步驟三：根據(jù)橡膠粉改性水泥穩(wěn)定碎石混合料的擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果，分析三因素對(duì)橡 膠粉改性水泥穩(wěn)定碎石混合料最大干密度的影響；
[0011] 步驟四：根據(jù)橡膠粉改性水泥穩(wěn)定碎石混合料的擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果，配制橡膠粉改性 水泥穩(wěn)定碎石混合料，并對(duì)其進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)；
[0012] 步驟五：根據(jù)橡膠粉改性水泥穩(wěn)定碎石混合料的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果，分析 三因素對(duì)橡膠粉改性水泥穩(wěn)定碎石混合料無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響；
[0013] 步驟六：根據(jù)橡膠粉改性水泥穩(wěn)定碎石混合料的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度須滿足設(shè)計(jì)規(guī)范 的要求，確定橡膠粉改性水泥穩(wěn)定碎石混合料中三因素水平的匹配關(guān)系。
[0014] 橡膠粉改性水泥穩(wěn)定碎石混合料的力學(xué)性能受很多因素的影響，比如集料的顆粒 組成、橡膠粉粒徑、橡膠粉添加量、水泥劑量、養(yǎng)護(hù)條件等，其中水泥劑量、橡膠粉粒徑、橡膠 粉添加量是起決定作用的三個(gè)因素。本發(fā)明采用三因素三水平正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，通過(guò)無(wú) 側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)和劈裂抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)分析水泥劑量、橡膠粉粒徑、橡膠粉添加量三因素 在不同水平下對(duì)橡膠粉改性水泥穩(wěn)定碎石混合料力學(xué)性能的影響，以橡膠粉改性水泥穩(wěn)定 碎石混合料無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度為設(shè)計(jì)指標(biāo)，確定水泥劑量、橡膠粉粒徑、橡膠粉添加量三因素 之間的匹配關(guān)系，進(jìn)而確定三因素的最佳水平值。
[0015] 優(yōu)選的是，所述正交試驗(yàn)為三因素三水平正交試驗(yàn)。正交試驗(yàn)是具有效率高、速度 快、成本低的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，但是試驗(yàn)次數(shù)較多。采用三因素三水平正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，按照正 交表安排試驗(yàn)，只需做九次試驗(yàn)即可，這樣可大大減少工作量，而且能夠確保試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn) 確性，同時(shí)能夠從九次試驗(yàn)中找到三因素的最佳匹配關(guān)系。
[0016] 在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述三因素為水泥劑量、橡膠粉粒徑、橡膠粉添加 量。水泥劑量、橡膠粉粒徑、橡膠粉添加量是影響橡膠粉改性水泥穩(wěn)定碎石混合料力學(xué)性能 最重要的因素，因此將其作為正交試驗(yàn)的三因素。
[0017] 在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述水泥劑量的三水平為5. 0%、6. 0%、7. 0%。當(dāng)水 泥劑量尚于7. 〇%時(shí)，會(huì)造成水泥的浪費(fèi)，提尚了成本，而當(dāng)水泥劑量低于5. 0%時(shí)，所制備 的水泥穩(wěn)定碎石混合料的強(qiáng)度會(huì)過(guò)低。
[0018] 在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述橡膠粉粒徑的三水平為830 μπι、380 μπι、 180 μ m。 830 μ m，艮P 20 目；380 μ m，艮MO 目；180 μ m，艮P 80 目。當(dāng)月交?半立830 μ m 時(shí)，橡膠粉粒徑過(guò)粗，其與水泥穩(wěn)定碎石混合料的結(jié)合不好，而當(dāng)橡膠粉粒徑小于180 μ m 時(shí)，橡膠粉粒徑過(guò)細(xì)，會(huì)給加工帶來(lái)困難。
[0019] 在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述橡膠粉添加量的三水平為1.0%、1.5%、2.0%。 當(dāng)橡膠粉添加量高于2.0%時(shí)，會(huì)造成橡膠粉的浪費(fèi)，提高了成本，而當(dāng)橡膠粉添加量低于 I. O %時(shí)，所制備的水泥穩(wěn)定碎石混合料的強(qiáng)度會(huì)過(guò)低。
[0020] 在上述任一方案中優(yōu)選的是，步驟四中，對(duì)橡膠粉改性水泥穩(wěn)定碎石混合料進(jìn)行 劈裂抗彎拉強(qiáng)度試驗(yàn)。
[0021] 在上述任一方案中優(yōu)選的是，步驟五中，分析三因素對(duì)橡膠粉改性水泥穩(wěn)定碎石 混合料劈裂抗彎拉強(qiáng)度的影響。
[0022] 在上述任一方案中優(yōu)選的是，步驟四中，測(cè)試橡膠粉改性水泥穩(wěn)定碎石混合料在 不同齡期的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度。
[0023] 在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述不同齡期為7天、28天、90天。
[0024] 在上述任一方案中優(yōu)選的是，步驟四中，測(cè)試橡膠粉改性水泥穩(wěn)定碎石混合料在 90天的劈裂抗彎拉強(qiáng)度。
[0025] 在上述任一方案中優(yōu)選的是，步驟五中，利用極差分析三因素對(duì)橡膠粉改性水泥 穩(wěn)定碎石混合料無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響。
[0026] 在上述任一方案中優(yōu)選的是，步驟五中，利用極差分析三因素對(duì)橡膠粉改性水泥 穩(wěn)定碎石混合料無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度和劈裂抗彎拉強(qiáng)度的影響。
[0027] 在上述任一方案中優(yōu)選的是，步驟六中，橡膠粉改性水泥穩(wěn)定碎石混合料在7天 的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度須滿足設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。橡膠粉改性水泥穩(wěn)定碎石混合料作為路面基層 時(shí)，其壓實(shí)度（試塊成型所用壓實(shí)度均為90%)及7天無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度必須滿足《公路瀝 青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTCD50-2006)中關(guān)于基層的規(guī)定。
[0028] 在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述橡膠粉改性水泥穩(wěn)定碎石混合料中三因素水 平的匹配關(guān)系為，滿足輕交通規(guī)定時(shí)，水泥劑量5.0%、橡膠粉粒徑180 μm、橡膠粉添加量 2. 0%〇
[0029] 在上述任一方案中優(yōu)選的