基于GTM法的水泥稳定碎石力学性能研究(2)
(2) 旋转基准角的确定。
旋转基准角是指GTM压头在设定垂直压力下,转动3~4圈所对应的机器角度。旋转基准角是保证混合料压实程度的重要参数,与其他旋转压实设备不同,GTM的基准角的确定要兼顾多个方面。本研究选用系数为1,劈裂强度为06,得到的旋转基准角为3° 。
1.2振动成型法
1.2.1振动成型原理
振动成型法是通过高频振动使待压实材料处于流体状态进而压实的方法。因为可以最大程度地减小材料颗粒之间的摩阻力,使颗粒相互嵌挤密实,同时与目前施工现场普遍使用的振动压路机作用原理一致,所以该方法成为了研究水泥稳定碎石的重要方向。
1.2.2振动成型设备的参数选择
目前应用于水泥稳定碎石基层室内压实的振动成型设备种类较多,本文采用的设备主要参数设定有静面压力、偏心块夹角、振动频率、振幅及激振力。按照以往的研究经验,振动频率设定为31 Hz,偏心块夹角为30°,静面压力为140 kPa,振幅为14 mm,激振力为7 610 N,振动总时间为2 min[6]。
2试验材料制备及方案设计
2.1试验材料制备
2.1.1水泥
2.1.2集料
试验中所有集料取自山东济宁石料厂的石灰岩,分为19~37.5 mm、9.5~19 mm、4.75~9.5 mm、石屑4种粒径级。集料各项技术指标见表2,矿料级配见表3。
2.2试验方案设计
为了保证试验结果的科学性,同时减少繁重的试验工作量,本课题组制定了如下的试验方案。
首先对GTM法和振动成型法制作的试件的力学强度进行对比,评价2种方法的优劣性;然后采用其中力学强度较好的成型方法对水泥稳定碎石材料的无侧限抗压强度和劈裂强度进行研究,并建立两者的联系,保证设计参数与施工参数的一致性[79]。
3水泥稳定碎石力学特性及影响因素
3.1成型方式对水泥稳定碎石强度的影响分析
按照98%的压实度分别采用GTM法与振动法成型试件,测其不同龄期的抗压强度与劈裂强度,见表4。其中GTM法的无侧限抗压强度、劈裂强度分别为RWG、RPG;振动成型法的无侧限抗压强度、劈裂强度分别为RWZ、RPZ。
由表4可以看出,GTM法成型的水泥稳定碎石试件的力学强度明显高于振动法成型试件的力学强度。结合养生龄期可以看出,GTM法与振动法RWG/RWZ、RPG/RPZ 分别为116~136、115~135,平均为123与126。由此可以得出,基于GTM法的水泥稳定碎石无侧限抗压强度、劈裂强度较振动法分别提高了23%、25%。
造成这一结果的主要原因,是由于GTM法以对路面的实际压力进行测试为前提,在成型试件时通过模拟路面实际加载情况而确定,使的碎石混合料重新排列组成,从而使试件达到平衡状态。振动法由于受到试模的限制,达不到使材料液化进而重新排列的目的,因此GTM法更加符合路面的实际情况[10]。
3.2龄期对水泥稳定碎石强度的影响分析
龄期是研究水泥稳定碎石力学强度增长的重要依据,课题组分别对35%、4%和4.5%水泥剂量下的试件分别进行了7 d、28 d和90 d的无侧限抗压强度和劈裂强度试验,试验结果如表5、6所示。
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