瀝青混凝土中粗集料影響實驗分析論文
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鍵因素，本文通過實驗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。通過一系列的實驗研究表得出：粒徑尺寸2.36毫米是決定混凝土力學性能的分水嶺。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，在完成科學實驗的基礎上通過分析實驗數(shù)據(jù)得出粗細集料以2.36mm為界限的劃分依據(jù)。
關鍵詞：瀝青混凝土;粗集料;壓縮實驗;蠕變實驗
1.進行實驗設計
為了具體研究粗細集料對瀝青混凝土力學性能的影響，我們將遵循下面原則設計試驗：
依據(jù)下列原則進行級配設計：
(1)按照AC-13C的標準級配方法和材料規(guī)范設定的級配上、下限進行設計實驗，保證粗集料與細集料總的質(zhì)量含量百分比在恒定狀態(tài)，即粗細集料含量百分比為：①標準級配時63.40'/0：36.6%;②上限級配時76%：240/0;③下限級配時50a/o：50%;(2)其次要確保粗集料顆粒尺寸及含量配比與對應的AC-13C標準級配混凝土相同，但要做出一些調(diào)整和改變;(3)確保細集料組成結(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)，共計了12組不同類型級配的`瀝青混凝土試樣，來具體研究粗細集料對瀝青混凝土力學性能的影響。在進行壓縮實驗和蠕變回復實驗時，我們將壓縮實驗加載速率設置為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)境下進行壓縮和蠕變回復。具體實驗設置如下：
實驗方案設計
實驗類型 具體方案 實驗溫度，攝氏度
壓縮加藏速率2mm/min預加載加載卸載15
應力/Mpa，時間，B應力/Mpa，
時間，s應力/Mpa．
時間，860
0.01, 100 0.5 3000 0,800
2實驗結(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評價指標來定量的描述分析：
2.1抗壓強度
瀝青混凝土所能承受的最大的壓力值即為抗壓應力值;
2.2蠕變率
隨時間變化的應變。通過采集上述實驗的數(shù)據(jù)，在分析標準級配下四組混凝土的強度值的基礎上可以得出：MB4>MB3>MBl>MB2.即粗集料為標準級配MB4組混凝土的抗壓能力最強，按實驗設計將混凝土分為兩組時其抗壓能力最弱。相對按照標準級配設計的MB4而言，在十五攝氏度的實驗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;在六十攝氏度的實驗溫度下相對標準級配的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性能影響最小，在此之后便是單一粒徑這個分組，設計為兩種顆粒尺寸的混凝土類型的影響最大，并且隨著實驗溫度的升高，其級配影響就越突出。
從實驗數(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，粗集料設計成兩種粒徑的混凝土即MB2組其抵抗變形能力的最弱。在15攝氏度的實驗溫度下，相對標準級配MB4組而言，其他3種設計級配的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種設計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)，相對標準級配MB4，不同級配混凝土對應的蠕變率值的變化最大達到了其3.3倍(在15攝氏度的實驗溫度下)和1.67倍(在60攝氏度的實驗溫度下)之多。為了進一步研究標準級配的混凝土抗壓能力，下面我們給出了4種混凝土的抗壓強度關系：MS3>MSl>MS4>MS2，并且MS3的抗壓應力值超過了MS220%;對于抵抗蠕變變形能力而言，其具體關系為：MS3>MSl>MS4>MS2，相應的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驗里最小的。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)生的蠕變變形實驗中最大的。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和蠕變變形實驗探究我們可以總結(jié)出以下結(jié)論：(1)，在保證細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集料具有一定的科學依據(jù)。(3)在進行瀝青混凝土結(jié)構(gòu)組成的數(shù)值模擬時，對粗集料簡化應在科學的范疇進行考慮，并且其簡化結(jié)果需要大量的正確的實驗數(shù)據(jù)加以佐證。
參考文獻
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