大粒徑瀝青碎石材料抗壓回彈模量的測(cè)定

樊友川

(武漢經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)（WEDZ）城鄉(xiāng)建設(shè)局建設(shè)工程服務(wù)中心，湖北武漢 430056)

大粒徑瀝青碎石材料抗壓回彈模量的測(cè)定

樊友川

(武漢經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)（WEDZ）城鄉(xiāng)建設(shè)局建設(shè)工程服務(wù)中心，湖北武漢 430056)

基于《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTC D50-2006）要求，采用大型馬歇爾試件作為試驗(yàn)構(gòu)件，對(duì)大粒徑瀝青碎石材料在0℃、10℃、15℃、20℃、30℃5個(gè)溫度下對(duì)其抗壓回彈模量進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)表明大粒徑瀝青混合料具有較好的抗壓性能。

大粒徑瀝青碎石材料；大型馬歇爾試件；抗壓回彈模量

大粒徑瀝青碎石材料是一種粘彈性材料，其抗壓回彈模量與溫度及加載歷史有關(guān)。我國(guó)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20-2011）中T0713-2000介紹了抗壓回彈模量的測(cè)定方法，《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D50-2006）也提出了相關(guān)規(guī)定：“對(duì)于彎沉指標(biāo)和容許拉應(yīng)力指標(biāo)，試驗(yàn)溫度為15℃和20℃可作為L(zhǎng)SM的回彈模量的試驗(yàn)溫度“?？紤]到路面在使用過程中溫度變化范圍較廣，本次室內(nèi)試驗(yàn)分別采用0℃、10℃、15℃、20℃、30℃5個(gè)溫度作為L(zhǎng)SM（大粒徑瀝青碎石材料）強(qiáng)度試驗(yàn)的溫度。

1 試件尺寸

普通混合料的回彈模量試驗(yàn)上下加載板直徑為120mm。根據(jù)美國(guó)NCHRP和NCAT的研究成果，試件的最小尺寸不得小于集料最大公稱粒徑4倍的要求（NCHRP REPORT，2000）。參照《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTC D50-2006）提出的：“公稱最大粒徑等于或大于26.5mm的大粒徑瀝青碎石混合料宜采用大型馬歇爾試件進(jìn)行試驗(yàn)，其試件尺寸為152mm×95.3mm”，因此，本次研究決定采用152mm×95.3mm的大型馬歇爾試件。如圖1.1所示。

圖1.1 大型馬歇爾試件

2 試驗(yàn)準(zhǔn)備

首先調(diào)整試驗(yàn)機(jī)臺(tái)座的高度，使加載頂板與壓頭中心輕輕接觸。然后以2mm/min的速率加載至0.2P進(jìn)行預(yù)壓，保持1min。觀察兩側(cè)千分表增值是否接近，若兩個(gè)千分表讀數(shù)反向或增值大于3倍，則表明試件是偏心受壓，應(yīng)敲動(dòng)球座適當(dāng)調(diào)整，至讀數(shù)大致接近，然后卸載，并重復(fù)預(yù)壓一次。卸載至零后，記錄兩個(gè)千分表的原始讀數(shù)。

3 加載試驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備完后，進(jìn)行抗壓回彈模量的測(cè)定。

首先需要進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。在萬能材料試驗(yàn)機(jī)上加載，采用2mm/min的加載速率，均勻加載直至試件破壞，讀取荷載峰值P。

由此，將峰值荷載大致分為10級(jí)，分別取0.1P、0.2P，…，0.7P七級(jí)作為試驗(yàn)荷載。繪制Pi—△i曲線，修正原點(diǎn)，取0.5P時(shí)的模量作為設(shè)計(jì)參數(shù)。加載方式如圖3.1所示。

圖3.1 試驗(yàn)加載及變形

4 試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算

記錄各級(jí)荷載大小與回彈變形△Li，將Pi—△i繪制成一條平順的連續(xù)曲線，使之與坐標(biāo)軸相交，得出修正原點(diǎn)。根據(jù)此修正原點(diǎn)坐標(biāo)軸從第5級(jí)荷載（0.5P）讀取壓力及相應(yīng)的△L5。瀝青混合料試件的抗壓回彈模量按照式4.1計(jì)算：

式中：Pi——施加于試件的各級(jí)荷載值（N）；

E——抗壓回彈模量（MPa）；

h——試件軸心高度；

ΔE5——相應(yīng)于第5級(jí)荷載時(shí)經(jīng)原點(diǎn)修正后的回彈模量。

計(jì)算不同溫度（0℃、10℃、15℃、20℃、30℃）下得出的間接抗拉強(qiáng)度如圖4.1所示。

圖4.1 不同溫度下的抗壓回彈模量

具體數(shù)據(jù)如表4.1所示。

表4.1 不同溫度下的回彈模量

5 試驗(yàn)總結(jié)

由以上計(jì)算可知，在20℃試驗(yàn)溫度下，LSM-30的抗壓回彈模量為1890MPa，對(duì)比水泥穩(wěn)定碎石基層72h的抗壓回彈模量為1656MPa。LSM-30的抗壓回彈模量比半剛性基層材料大12.4%，表明大粒徑瀝青混合料具有較好的抗壓性能，能夠有效減少由于采用半剛性基層出現(xiàn)的抗拉強(qiáng)度不足問題，從而能夠在保證道路使用性能的前提下通車。

[1]公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D50-2006）, 中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),人民交通出版社,2006,北京.

[2]《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20-2011）,中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),人民交通出版社, 2011,北京.

[3]黃仰賢. 路面設(shè)計(jì)理論與方法.人民交通出版社, 2006.

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1007-6344（2016）02-0074-01