瀝青混凝土中粗集料影響實(shí)驗(yàn)分析論文
摘要：瀝青混凝土中的粗集料形成的持力骨架結(jié)構(gòu)是決定混凝土承載能力的關(guān)鍵因素，本文通過實(shí)驗(yàn)研究分析粗集料的組成成分及顆粒的大小對混凝土承載性能的影響。通過一系列的實(shí)驗(yàn)研究表得出：粒徑尺寸2.36毫米是決定混凝土力學(xué)性能的分水嶺。本文首先針對混凝土中瀝青混凝土中的粗集料給出尺寸界定方法，在完成科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上通過分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出粗細(xì)集料以2.36mm為界限的劃分依據(jù)。
關(guān)鍵詞：瀝青混凝土;粗集料;壓縮實(shí)驗(yàn);蠕變實(shí)驗(yàn)
1.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
為了具體研究粗細(xì)集料對瀝青混凝土力學(xué)性能的影響，我們將遵循下面原則設(shè)計(jì)試驗(yàn)：
依據(jù)下列原則進(jìn)行級配設(shè)計(jì)：
(1)按照AC-13C的標(biāo)準(zhǔn)級配方法和材料規(guī)范設(shè)定的級配上、下限進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，保證粗集料與細(xì)集料總的質(zhì)量含量百分比在恒定狀態(tài)，即粗細(xì)集料含量百分比為：①標(biāo)準(zhǔn)級配時(shí)63.40'/0：36.6%;②上限級配時(shí)76%：240/0;③下限級配時(shí)50a/o：50%;(2)其次要確保粗集料顆粒尺寸及含量配比與對應(yīng)的AC-13C標(biāo)準(zhǔn)級配混凝土相同，但要做出一些調(diào)整和改變;(3)確保細(xì)集料組成結(jié)構(gòu)及含量配比保持恒定;(4)保證瀝青的量在恒定狀態(tài)，根據(jù)規(guī)范規(guī)定的AC-13C混凝土的級配曲線，我們又可以進(jìn)一步劃分①( 9.5-4.75mm)、②2種粒徑(13.2-9.5和9.5-4.75mm)、③3種粒徑(13.2-9.5，9.5-4.75和4.75-2.36mm)以及④4種粒徑(16.0-13.2. 13.2-9.5，9.5 -4.75和4.75-2.36mm)，共計(jì)了12組不同類型級配的`瀝青混凝土試樣，來具體研究粗細(xì)集料對瀝青混凝土力學(xué)性能的影響。在進(jìn)行壓縮實(shí)驗(yàn)和蠕變回復(fù)實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們將壓縮實(shí)驗(yàn)加載速率設(shè)置為2mm/min并在15攝氏度的低溫環(huán)境下和60攝氏度的高溫環(huán)境下進(jìn)行壓縮和蠕變回復(fù)。具體實(shí)驗(yàn)設(shè)置如下：
實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)
實(shí)驗(yàn)類型 具體方案 實(shí)驗(yàn)溫度，攝氏度
壓縮加藏速率2mm/min預(yù)加載加載卸載15
應(yīng)力/Mpa，時(shí)間，B應(yīng)力/Mpa，
時(shí)間，s應(yīng)力/Mpa．
時(shí)間，860
0.01, 100 0.5 3000 0,800
2實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
為了更生動形象地解釋級配對混凝土壓縮形變和蠕變形變的影響，這里我們引入了兩個(gè)評價(jià)指標(biāo)來定量的描述分析：
2.1抗壓強(qiáng)度
瀝青混凝土所能承受的最大的壓力值即為抗壓應(yīng)力值;
2.2蠕變率
隨時(shí)間變化的應(yīng)變。通過采集上述實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)，在分析標(biāo)準(zhǔn)級配下四組混凝土的強(qiáng)度值的基礎(chǔ)上可以得出：MB4>MB3>MBl>MB2.即粗集料為標(biāo)準(zhǔn)級配MB4組混凝土的抗壓能力最強(qiáng)，按實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)將混凝土分為兩組時(shí)其抗壓能力最弱。相對按照標(biāo)準(zhǔn)級配設(shè)計(jì)的MB4而言，在十五攝氏度的實(shí)驗(yàn)濕度下其他三種級配MB1，MB2，MB3的抗壓能力分別降低0.68，1.29，0.58兆帕;在六十?dāng)z氏度的實(shí)驗(yàn)溫度下相對標(biāo)準(zhǔn)級配的MB4而言，其他三種級配MB1，MB2，MB3這三組混凝土抗壓能力分別下降0.94, 1.19，0.44。數(shù)據(jù)表明，’將粗集料劃分為三種顆粒尺寸給混凝土帶來的力學(xué)性能影響最小，在此之后便是單一粒徑這個(gè)分組，設(shè)計(jì)為兩種顆粒尺寸的混凝土類型的影響最大，并且隨著實(shí)驗(yàn)溫度的升高，其級配影響就越突出。
從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中我們不難看出，在加載階段，MB4型混凝土具有最好的抵抗變形的能力，粗集料設(shè)計(jì)成兩種粒徑的混凝土即MB2組其抵抗變形能力的最弱。在15攝氏度的實(shí)驗(yàn)溫度下，相對標(biāo)準(zhǔn)級配MB4組而言，其他3種設(shè)計(jì)級配的MB1，MB2和MB3蠕變率約為MB4混凝土的2.2，3.2和2倍;而在60攝氏度的環(huán)境溫度下相對混凝土MB4其他3種設(shè)計(jì)級配混凝土的蠕變率值也提高了1.2，1.67和1.33倍。這一系列的數(shù)據(jù)我們可以發(fā)現(xiàn)，相對標(biāo)準(zhǔn)級配MB4，不同級配混凝土對應(yīng)的蠕變率值的變化最大達(dá)到了其3.3倍(在15攝氏度的實(shí)驗(yàn)溫度下)和1.67倍(在60攝氏度的實(shí)驗(yàn)溫度下)之多。為了進(jìn)一步研究標(biāo)準(zhǔn)級配的混凝土抗壓能力，下面我們給出了4種混凝土的抗壓強(qiáng)度關(guān)系：MS3>MSl>MS4>MS2，并且MS3的抗壓應(yīng)力值超過了MS220%;對于抵抗蠕變變形能力而言，其具體關(guān)系為：MS3>MSl>MS4>MS2，相應(yīng)的MS3的蠕變率超過MS222%。因此，對上限級配來說，粗集料組成對混凝土性能仍然存在較大影響。同時(shí)我們不難看出i顆粒尺寸大多數(shù)在4.75~2.36毫米之間的MS3具有最好的抵抗變形的能力，其產(chǎn)生的蠕變變形是各族實(shí)驗(yàn)里最小的。而不含4.75～2.36毫米的粒徑的MS2組抵抗變形能力最弱，其產(chǎn)生的蠕變變形實(shí)驗(yàn)中最大的。因此我們可以把尺寸粒徑為2.36毫米作為材料抗壓能力以及抵抗變形能力優(yōu)劣的分水嶺。
3.結(jié)語
通過本文的壓縮試驗(yàn)和蠕變變形實(shí)驗(yàn)探究我們可以總結(jié)出以下結(jié)論：(1)，在保證細(xì)集料含量不變下前提條件下，粗集料組成和含量的變化對瀝青混凝土抗壓強(qiáng)度和蠕變性能影響是非常大的，這就意味著混凝土性能特別依賴粗集料組成和配比。(2)本文提出以2.36 mm為尺寸分界線來劃分粗細(xì)集料具有一定的科學(xué)依據(jù)。(3)在進(jìn)行瀝青混凝土結(jié)構(gòu)組成的數(shù)值模擬時(shí)，對粗集料簡化應(yīng)在科學(xué)的范疇進(jìn)行考慮，并且其簡化結(jié)果需要大量的正確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)加以佐證。
參考文獻(xiàn)
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