掺废橡胶粉纤维水泥稳定碎石抗裂性能研究

发布时间：2020-05-20 03:34

【摘要】：半刚性基层是我国高等级公路基层结构的主要形式,其主要缺点是易产生收缩开裂,基层裂缝向上传递致使面层开裂形成反射裂缝。新规范对高等级公路半刚性半刚性基层的强度进行了细化和提升,从而增加水泥剂量不可避免,水泥剂量的增加会导致混合料抗裂性变差,进而影响沥青面层使用性能。针对这一现状,既要保证沥青路面基层具有一定的结构强度,又要降低基层开裂,在调研国内外已有研究成果的基础上,本文主要对掺废橡胶粉纤维水泥稳定碎石的力学性能和抗裂性能进行了研究。本文的主要结论如下:(1)依据相关试验规程,对本文所需的各种原材料进行性能指标检验,按照规范走级配中值的方法确定了试验级配。基于正交试验设计(四因素三水平)进行混合料的配合比研究,橡胶粉目数、胶粉掺量、纤维长度、纤维掺量为主要考察因素。从强度指标和抗裂性指标两方面出发,得出各因素对指标的影响情况,并确定了最优配合比:胶粉目数为30目,胶粉掺量为1%,纤维长度为6mm,纤维掺量为0.8‰。根据水泥剂量与7d无侧限抗压强度的关系,水泥剂量确定为5.2%。(2)通过室内试验对优选的掺废橡胶粉纤维水泥稳定碎石这一复合材料的力学性能和路用性能进行验证分析。根据室内试验得到,胶粉和纤维的掺入使得水泥稳定碎石的强度增强,刚度降低。比如,28d龄期,抗压强度增长了4.9%,抗压回弹模量降低了13.2%;90d龄期的劈裂强度的增加量最多,增长率为22.5%。(3)本文还对这种特殊水泥稳定碎石基层材料的疲劳方程进行研究,结果表明,胶粉和纤维的掺入使得水泥稳定碎石的疲劳寿命得以提升,耐久性增强。胶粉和纤维的掺入,使得水泥稳定碎石每个时段内的分计冲刷质量、累计冲刷质量和冲刷质量损失率均减小,抗冲刷性能良好。经过28d龄期5次冻融循环,废胶粉和纤维对抗冻性能的改善幅度达23.26%。相比于普通水泥稳定碎石,掺废橡胶粉纤维水泥稳定碎石在失水时间和失水率两方面干缩性能均得以提升。研究结果表明,整体上,相对于普通水泥稳定碎石,掺废橡胶粉和纤维的水泥稳定碎石各项性能得到了很大程度的提升。(4)通过对掺废橡胶粉纤维水泥稳定碎石的经济效益进行分析,结果表明,其经济性良好,该材料具有推广的可实施性。此研究成果在一定程度上可以解决高等级公路高水泥剂量水泥稳定碎石基层的开裂问题,具有重要的工程实际价值。
【图文】：

聚丙烯纤维,试验所

（19mm） (12mm) (6mm)图 2.1 试验所用聚丙烯纤维表 2.1 所用聚丙烯纤维的技术指标检测项目cm3） 0.91 线密度（dtex）束状单丝断裂强度（cn/dtex）不吸水断裂延伸率（%）） 165 175 弹性模量（GPa）） 590要成分为丁苯胶（SBR）和天然胶（NR）等，，主要是废常见的生产方法有常温化学法、常温粉碎法、冷冻法等因为其在微观条件下是由很多分子网链构成的三维空间多面体形状，宏观上观察，毛刺撕裂状较多，颗粒棱角不宜过筛。橡胶具有高弹性和高韧性的特性，经破碎制性和韧性，而且不具有可塑性和粘性。胶粉在外力作用

橡胶粉,试验所,相关技术,废橡胶粉

（a）40 目（b）30 目（c）20 目图 2.2 试验所用的橡胶粉橡胶粉的相关技术指标进行测定，其结果见表 2.2。表 2.2 试验所用废橡胶粉相关技术指标单位标准要求检验结果 % ≤8 7 % ≥42 58 % ≥26 29 % ≤8 6 % ≤0.1 0.00 g/cm3 20 目 0.863 30 目 0.760 40 目 0.627 % 20 目 18.2 30 目 37.7 40 目 83.2 －－ 44.14 泥剂量
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U414

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