通过与静压法成型试件和实体工程芯样的物理力学性能的对比,证明了垂直振动试验方法(VVTM)的适应性,并采用垂直振动试验方法研究了有机聚合物稳定碎石饱水强度和干化强度,分析了其水稳定性。结果表明:静压成型法存在着确定的ρdmax偏小、最佳含水率偏大、压实度处于100.2%~100.7%超百等现象,而垂直振动法确定的压实度一般处于98.3%~98.8%,最佳含水率更加接近实际,抗压强度与劈裂强度和现场芯样的强度吻合度在90%以上;随着浸水时间的延长,有机聚合物稳定碎石的相对含水率不断增大,抗压强度不断减小,当浸水时间达到32小时饱水时,抗压强度基本不再变化,且此时有机聚合物稳定碎石的抗压强度约为最大抗压强度的60%以上,浸水时间(t)与某一浸水时间下抗压强度与最大抗压强度比值(R)满足:R=-0.135Int+1.097;有机聚合物稳定碎石试件在重复饱水、干化后测定的干化强度,其残留强度比均大于90%,水稳定性良好。 The paper proved the adaptability of Vertical Vibration Test Method (VVTM) by comparing the mechanical strength with the core sample of practical engineering, taking the organic polymer (SRX) stabilized crushed stone base as the research object and exploring its water stability by studying its saturated strength and dry strength. The research shows that: the compaction degree determined with the static method was between 100.2% - 100.7%; there existed over 100% phenomenon; the compaction degree determined with VVTM was between 98.3% - 98.8%, and degree of anastomosis was more than 90% between the strength of the specimen and the strength of field core sample. The relative water content of SRX stabilized crushed stone constantly increased with the extension of immersion time; the compressive strength constantly decreased, when the immersion time was up to 32 hours after saturation, the compressive strength did not change, and the soaking time (t) and the ratio(R) of compressive strength and maximum compressive strength meet: R=-0.135Int+1.097 ; the residual strength ratio of SRX stabilized crushed stone specimen was more than 90% under the worst conditions; water stability was good.
石德景
武义县公路管理段,浙江 金华
收稿日期:2017年6月27日;录用日期:2017年7月14日;发布日期:2017年7月17日
通过与静压法成型试件和实体工程芯样的物理力学性能的对比,证明了垂直振动试验方法(VVTM)的适应性,并采用垂直振动试验方法研究了有机聚合物稳定碎石饱水强度和干化强度,分析了其水稳定性。结果表明:静压成型法存在着确定的ρdmax偏小、最佳含水率偏大、压实度处于100.2%~100.7%超百等现象,而垂直振动法确定的压实度一般处于98.3%~98.8%,最佳含水率更加接近实际,抗压强度与劈裂强度和现场芯样的强度吻合度在90%以上;随着浸水时间的延长,有机聚合物稳定碎石的相对含水率不断增大,抗压强度不断减小,当浸水时间达到32小时饱水时,抗压强度基本不再变化,且此时有机聚合物稳定碎石的抗压强度约为最大抗压强度的60%以上,浸水时间(t)与某一浸水时间下抗压强度与最大抗压强度比值(R)满足:;有机聚合物稳定碎石试件在重复饱水、干化后测定的干化强度,其残留强度比均大于90%,水稳定性良好。
关键词 :垂直振动试验方法,有机聚合物,稳定碎石基层,水稳定性
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有机高分子聚合物SRX材料是采用多种特殊压力敏感性树脂及高强度抗老化树脂聚合而成的特殊路用聚合物溶液,是一种新型高分子树脂聚合物路用稳定剂。近年来,SRX稳定碎石因具有良好的柔韧性、较高的力学强度以及施工简便、造价低廉等优点开始得到道路工作者关注,并开展了相关应用研究 [
聚合物SRX:试验选用Romix International Ltd公司生产的SRX溶液;
集料:取用浙江省东阳市胡家岭石料厂石灰岩,其技术指标略;
矿料级配:采用文献 [
振动压实仪要求垂直方向有激振力、水平方向激振力为零,其基本参数为激振力7.6 kN、名义振幅1.4 mm、工作重量为3 kN、击振频率30 Hz。
垂直振动击实法确定最大干密度及最佳含水率时,振动击实时间为120 s。
垂直振动方法成型圆柱体Φ15 cm × h15 cm试件时,振动成型试件时间为80 s。
1) 与重型击实方法的比较
重型击实方法、VVTM试验方法、现场振动碾压方法确定的最大干密度、最佳含水率结果见表2。矿料级配采用表1中GF,SRX剂量0.5%。
由表2可知,以VVTM确定的最大干密度计算压实度,压实度为98.3%~98.8%;以重型击实方法确定最大干密度计算,则压实度为100.2%~100.7%,均出现超百现象,可见振动压实标准与现场振动压路机击实功更吻合 [
2) 与现场芯样比较
VVTM试件、现场芯样的力学强度结果见表3。矿料级配采用表1中GF,SRX剂量0.5%,表中δc = Rc(v)/Rc(x),δi = Ri(v)/Ri(x),Rc(v)、Ri(v)和Rc(x)、Ri(x)分别代表VVTM和现场芯样的抗压强度和劈裂强度。
表3可知,振动成型试件的Rc(v)和Ri(v)分别是现场芯样的0.931倍、0.938倍,与现场芯样的强度吻合度在90%以上。因此,VVTM法接近于现场碾压方式,该方法是可靠的 [
级配类型 | 通过下列筛孔尺寸(mm)质量百分率(%) | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
37.5 | 31.5 | 19 | 9.5 | 4.75 | 2.36 | 0.6 | 0.075 | |
GF | 100 | 95 | 73 | 53 | 32 | 29 | 17 | 4 |
GM | 100 | 97.5 | 68 | 48 | 36 | 25.5 | 14.5 | 8 |
表1. 矿料级配
SRX含量(%) | 静压成型试验 | VVTM | 现场实测 | 压实度K(%) | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
wo (%) | ρdmax (g/cm3) | wo (%) | ρdmax (g/cm3) | wo (%) | ρdmax (g/cm3) | |||
0.50 | 4.5 | 2.413 | 3.6 | 2.461 | 3.7 | 2.419 | 100.2 | 98.3 |
3.8 | 2.422 | 100.4 | 98.4 | |||||
3.8 | 2.431 | 100.7 | 98.8 |
表2. 静压成型和VVTM试验结果
项目 | VVTM | 现场芯样 | δc (%) | δi (%) |
---|---|---|---|---|
抗压强度Rc (MPa) | 5.4 | 5.8 | 0.931 | |
劈裂强度Ri (MPa) | 0.30 | 0.32 | 0.938 |
表3. VVTM与现场芯样力学强度
研究了SRX含量为0.25%、0.50%及0.75%三种情况下SRX稳定碎石的水稳定性,级配采用表1中GM级配。试验时,将干化后的SRX稳定碎石试件置于水中,研究不同浸水时间对SRX稳定碎石强度的影响。其中,浸水时间与相对含水率∆w关系、相对含水率∆w与浸水强度Rc关系、浸水时间与R的关系分别见图1~图3。其中R = Rcx/Rc (不同浸水时间下抗压强度与最大抗压强度比值)。
图1~图3可知,随着浸水时间的延长,SRX稳定碎石的相对含水率不断增大,抗压强度不断减小,当浸水时间达到32小时即饱水时,抗压强度基本不再变化,且此时SRX稳定碎石的抗压强度约为最大抗压强度的60%以上。根据曲线拟合结果,浸水时间(t)与某一浸水时间下抗压强度与最大抗压强度比值(R)满足公式(1)。
试验步骤如下:
1) 将一批饱水后的SRX稳定碎石试件置于90℃干燥箱内、干化2 d后,在室温下对试件进行强度测试,测试结果记为S1;
2) 将已在上述同样条件下经过一次饱水、干化后的SRX稳定碎石试件,再次在同样条件下饱水、干化后,在室温下对试件进行强度测试,测试结果记为S2,以此类推。
根据上述试验步骤进行试验,试验结果见表4。
由表4可知,重复饱水、干化后测定SRX稳定碎石试件干化强度,其残留强度比均大于90%。
综上可知,SRX稳定碎石的水稳定性良好,在最不利情况下可满足一般设计要求。
1) 研究了垂直振动法的适应性,结果表明:常规试验所用的静压成型法存在着:确定的ρdmax往往偏小、最佳含水率偏大、压实度处于100.2%~100.7%超百等现象;而垂直振动法确定的压实度一般处于98.3%~100%,最佳含水率更加接近实际,抗压强度与劈裂强度和现场芯样的强度吻合度在90%以上。
2) 研究了不同SRX含量稳定碎石试件的饱水强度,结果表明:随着浸水时间的延长,SRX稳定碎石的相对含水率不断增大,抗压强度不断减小,当浸水时间达到32小时即饱水时,抗压强度基本不再变化,且此时SRX稳定碎石的抗压强度约为最大抗压强度的60%以上,浸水时间(t)与某一浸水时间下抗压强度与最大抗压强度比值(R)满足:
3) 研究了不同SRX含量稳定碎石试件重复饱水干化后强度,结果表明:SRX稳定碎石试件在重复饱水、干化后测定的干化强度,其残留强度比均大于90%。
4) 研究成果具有实际工程参考价值,论文将进一步研究不同原材料类型对SRX稳定碎石力学特性的影响规律。
图1. 浸水时间与相对含水率∆w关系
图2. 相对含水率∆w与浸水强度Rc关系
图3. 浸水时间与Rc关系
SRX含量(%) | 项目 | 饱水SRX稳定碎石试件干化后强度 | ||||
---|---|---|---|---|---|---|
S0 | S1 | S2 | ...... | S5 | ||
0.25 | Rc (MPa) | 4.20 | 4.15 | 4.05 | ...... | 3.91 |
残留强度比 | 1.0 | 0.988 | 0.964 | ...... | 0.921 | |
0.50 | Rc (MPa) | 6.30 | 6.30 | 6.19 | ...... | 5.97 |
残留强度比 | 1.0 | 1.0 | 0.983 | ...... | 0.948 | |
0.75 | Rc (MPa) | 7.0 | 6.97 | 6.84 | ...... | 6.56 |
残留强度比 | 1.0 | 0.996 | 0.977 | ...... | 0.937 |
表4. 饱水SRX稳定碎石试件干化后强度
浙江省交通运输厅2013年科技计划项目,编号2013H18。
石德景. 基于垂直振动试验方法有机聚合物稳定碎石水稳定性研究Organic Polymers Stabilized Crushed Stone Based on Vertical Vibration Test Method Study on the Stability of Basic Level Water[J]. 交通技术, 2017, 06(04): 159-164. http://dx.doi.org/10.12677/OJTT.2017.64021