一種MOH半柔性材料室內旋轉壓實試驗方法與流程

2023-05-08 10:20:06

本發明屬於材料
技術領域：
，具體涉及一種MOH半柔性材料室內旋轉壓實試驗方法。
背景技術：
：目前，傳統熱拌瀝青混凝土加工和路面施工必須依賴於大量燃燒能源，在高寒地區氣候條件下，其熱耗散大幅度增加，施工和路面質量控制難度加大，同時造成嚴重的環境汙染。針對現有熱拌瀝青混凝土在高寒地區應用存在的問題，半柔性路面材料成為高寒地區公路建養研究的新方向。為了做到節能減排，我們要求該種材料為常溫施工，即冷拌冷鋪。拌合式半柔性路面材料是一種以乳化瀝青水泥混合膠漿為主要結合料的複合有機水硬性材料(簡稱MOH材料)，因其材料模量高於柔性的瀝青混凝土，因此稱半柔性材料。當前，MOH半柔性路面壓實施工工藝和參數的確定缺乏相關的理論依據，針對此問題必須首先通過室內壓實試驗確定出該材料路面達到要求力學性能指標所需的總壓實功。而壓實前必須通過相關試驗確定出MOH材料的最優級配方案。目前SGC旋轉壓實儀普遍地運用到了瀝青混合料的室內壓實試驗中，因為旋轉壓實方法不僅與實際路面的壓實過程接近，而且壓實效果也比較接近，比之馬歇爾擊實方法，旋轉壓實顯示出明顯的優越性。因此，本次確定最優級配壓實試驗採用SGC旋轉壓實法。評定級配方案優劣採用空隙率和抗壓強度值兩個指標。技術實現要素：本發明的目的在於通過室內SGC旋轉壓實試驗方法確定出MOH半柔性材料的最優級配，該級配可為計算該材料路面在實際碾壓施工時所需的總壓實功提供數據參考，也可作為測定該材料其他力學性能的優選方案。為了達到上述目的，本發明包括以下步驟：步驟一，根據質量比將礦料：水泥：水：乳化瀝青按照1：(0.01-0.03)：(0.0218-0.0396)：(0.0804-0.0982)配合比的正交方案混合，製成MOH混合料；步驟二，將試模下壓盤放入試模底部，下壓盤表面墊一張塗抹黃油的圓形濾紙，將MOH混合料鏟入打好小孔的試模中，用插刀沿周邊和中間插搗若干次，插搗後將MOH混合料表面整平成圓弧面，再在混合料上方墊一張塗抹黃油的圓形濾紙，最後將上壓盤放置入模；步驟三，將裝好MOH混合料的試模放在旋轉壓實儀底座上並固定，設定旋轉壓實參數；步驟四，重複步驟二和步驟三，製作若干個試件進行試驗對比，最終得出試驗結果；所述步驟一中，常溫下將礦料、水泥攪拌均勻，注入水，使礦料表面溼潤，接著加入乳化瀝青攪拌，拌和至混合料成開始破乳狀態為止，使拌和好的混合料溫度為25℃。所述步驟二中，用插刀沿周邊插搗15次，中間10次。所述步驟三中，參數如下：旋轉壓力P＝(600±6)kPa，旋轉壓實角α＝(1.122±0.002)°，旋轉速度ω＝30r/min±0.5r/min，旋轉壓實設計次數N設計＝150次。所述礦料採用AC13瀝青混合料級配，集料為石灰巖，壓碎值均大於12％。所述乳化瀝青為河南高遠mk-06慢裂快凝型。所述水泥為河南孟店牌。與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：1.通過SGC旋轉壓實試驗方法確定出的MOH材料的最優級配方案可作為該材料路面實際碾壓施工時的級配，也可作為測定該材料其他力學性能參數的優選級配方案。2.通過本旋轉壓實方法製作的最優級配試件，可為預測後續MOH材料路面攤鋪壓實的路面性能和質量提供較好的參考，並為計算路面總壓實功提供可靠的數據參考；3.與現有馬歇爾擊實試件成型法相比，本發明通過一種揉搓的方法，在恆定的垂直壓強、恆定的壓實角度及規定的壓實轉速三個主要技術條件下對試件進行旋轉壓實，成型的試件密實度更高，同等條件下密實度值變化較小，成型的試件基本不存在集料被擊碎的情況，可更好地模擬路面施工時攤鋪機和壓路機對路面的壓實作用情況；4.本發明製備試件過程中，整個工藝都是在常溫冷拌的條件下進行，工藝步驟相對簡單，具有節能環保的特點。具體實施方式下面結合實施例對本發明做進一步說明。1、MOH混合料配合比方案；MOH材料的設計出發點是基於乳化瀝青破乳和水泥水化，乳化瀝青破乳後形成強度，並提供水泥水化所需水；水泥所具有的活性能促進乳化瀝青破乳，同時，水泥水化形成強度且水化熱能加速乳化瀝青的破乳，二者共同提高早期強度。MOH混合料室內試驗採用的混合料配合比正交方案見表1。表1MOH混合料配合比方案(1)集料級配；選用AC13瀝青混合料級配，集料為新鄉輝縣石灰巖，壓碎值均大於12％，集料合成級配參見表2。表2集料合成級配(2)乳化瀝青；瀝青原料為山東東明牌70#，所生產乳化瀝青型號為河南高遠mk-06慢裂快凝型，乳化瀝青檢測結果見表3。表3乳化瀝青檢測結果表性能指標性能指標要求試驗結果篩上剩餘量(1.18mm)/％＜0.10.03殘留物含量/％≥5556針入度(25℃)/0.1mm45～15063軟化點(5℃)/℃≥4247.5延度(15℃)/cm≥100120標準粘度(25℃)/s10～6014離子電荷/陽離子破乳速度/慢裂儲存穩定性(1d)％0.8儲存穩定性(5d)％4.5(3)水泥；採用的水泥為河南孟店牌，水泥檢測結果見表4。表4水泥檢測結果表性能指標檢測結果細度(％)4.1密度(kg/m3)2906比表面積(m2/kg)374標準稠度用水量％27.6初凝(min)213終凝(min)289膠砂流動度(mm)182抗折強度3d(MPa)4.2抗折強度28d(MPa)6.7抗壓強度3d(MPa)25.4抗壓強度28d(MPa)38.42、MOH材料拌和；混合料室內拌和方式為人工拌和，首先稱取每個試件所需的混合料質量為6000g左右。拌混合料添加順序為：礦料、水泥、水和乳化瀝青，拌和方法為先將礦料、水泥攪拌10s，注入計算的用水量，拌和10s,使礦料表面完全溼潤，接著加入乳化瀝青用力快速攪拌，控制整體拌和時間不超過2min，拌和混合料為開始破乳狀態為止，控制拌和好的混合料溫度為25℃。3、旋轉壓實試件的成型；a.將試模下壓盤放入試模底部，下壓盤表面墊上一張塗抹黃油的圓形濾紙，將拌和好的MOH混合料鏟入打好小孔的試模中(便於試件壓實時水的流出)，用插刀沿周邊插搗15次，中間lO次，插搗後將混合料表面整平成圓弧面，再在混合料上方墊一張塗抹黃油的圓形濾紙，最後將上壓盤放置入模；b.將裝好混合料的試模放在旋轉壓實儀底座上並固定好，設定好旋轉壓實參數如下：旋轉壓力P＝(600±6)kPa，旋轉壓實角α＝(1.122±0.002)°，旋轉速度ω＝30r/min±0.5r/min，旋轉壓實設計次數N設計＝150次；c.表1中每個方案分別成型兩個試件，旋轉壓實儀自動記錄不同旋轉壓實次數時試件的高度，旋壓後所有試件高度在140mm左右。4、旋轉壓實試件空隙率和抗壓強度的測定；a.旋壓試件在60℃烘箱中養生48h後達到恆重，因經旋轉壓實後的試件尺寸為φ150mm×140mm，試件芯樣密度和外表面密實度存在較大差異，故需對養生後的試件進行取芯、切割為φ100mm×100mm的試件；b.採用《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》(JTGE20-2011)中的表幹法(T0705-2011)測定各試件的毛體積密度；c.常溫養生72h後,採用萬能試驗機使用《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》(JTGE20-2011)中的圓柱體法(T0713-2000)測定試件的抗壓強度，各方案試件抗壓強度值見表5；d.最後試件經105°烘箱養生6h後，採用《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》(JTGE20-2011)中的真空法(T0711-2011)測定試件的最大理論密度，空隙率VV計算公式見式1。各方案試件空隙率值見表5。表5旋轉壓實試件結果由表5可見，綜合比較各級配方案空隙率和抗壓強度值，並採用極差分析法分析後得出方案4為最優級配方案，可作為下一步研究壓實功和測定其他力學性能參數的級配方案。實施例1：步驟一，根據質量比將礦料：水泥：水：乳化瀝青按照1：0.01：0.0296：0.0804混合，首先將礦料、水泥攪拌均勻，注入水，使礦料表面溼潤，接著加入乳化瀝青攪拌，拌和混合料至開始破乳狀態，使拌和好的混合料溫度為25℃，製成MOH混合料；步驟二，將試模下壓盤放入試模底部，下壓盤表面墊一張塗抹黃油的圓形濾紙，將MOH混合料鏟入打好小孔的試模中，用插刀沿周邊插搗15次，中間插搗10次，插搗後將MOH混合料表面整平成圓弧面，再在混合料上方墊一張塗抹黃油的圓形濾紙，最後將上壓盤放置入模；步驟三，將裝好MOH混合料的試模放在旋轉壓實儀底座上並固定，設定旋轉壓實參數，參數如下：旋轉壓力P＝594kPa，旋轉壓實角α＝1.12°，旋轉速度ω＝29.5r/min，旋轉壓實設計次數N設計＝150次；步驟四，重複步驟二和步驟三，製作若干個試件進行試驗對比，最終得出試驗結果。實施例2：步驟一，根據質量比將礦料：水泥：水：乳化瀝青按照1：0.03：0.0268：0.0982混合，首先將礦料、水泥攪拌均勻，注入水，使礦料表面溼潤，接著加入乳化瀝青攪拌，拌和混合料至開始破乳狀態，使拌和好的混合料溫度為25℃，製成MOH混合料；步驟二，將試模下壓盤放入試模底部，下壓盤表面墊一張塗抹黃油的圓形濾紙，將MOH混合料鏟入打好小孔的試模中，用插刀沿周邊插搗15次，中間插搗10次，插搗後將MOH混合料表面整平成圓弧面，再在混合料上方墊一張塗抹黃油的圓形濾紙，最後將上壓盤放置入模；步驟三，將裝好MOH混合料的試模放在旋轉壓實儀底座上並固定，設定旋轉壓實參數，參數如下：旋轉壓力P＝606kPa，旋轉壓實角α＝1.124°，旋轉速度ω＝30.5r/min，旋轉壓實設計次數N設計＝150次；步驟四，重複步驟二和步驟三，製作若干個試件進行試驗對比，最終得出試驗結果。實施例3：步驟一，根據質量比將礦料：水泥：水：乳化瀝青按照1：0.02：0.0357：0.0893混合，首先將礦料、水泥攪拌均勻，注入水，使礦料表面溼潤，接著加入乳化瀝青攪拌，拌和混合料至開始破乳狀態，使拌和好的混合料溫度為25℃，製成MOH混合料；步驟二，將試模下壓盤放入試模底部，下壓盤表面墊一張塗抹黃油的圓形濾紙，將MOH混合料鏟入打好小孔的試模中，用插刀沿周邊插搗15次，中間插搗10次，插搗後將MOH混合料表面整平成圓弧面，再在混合料上方墊一張塗抹黃油的圓形濾紙，最後將上壓盤放置入模；步驟三，將裝好MOH混合料的試模放在旋轉壓實儀底座上並固定，設定旋轉壓實參數，參數如下：旋轉壓力P＝600kPa，旋轉壓實角α＝1.122)°，旋轉速度ω＝30r/min，旋轉壓實設計次數N設計＝150次；步驟四，重複步驟二和步驟三，製作若干個試件進行試驗對比，最終得出試驗結果。當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp