[发明专利]一种提高水泥稳定碎石抗裂性能的复合外掺料及测试方法

说明书

本发明公开了一种提高水泥稳定碎石抗裂性能的复合外掺料及测试方法，属于复合材料领域，能有效地提高水泥稳定碎石材料的抗裂性能。本发明中贝壳粉的质量分数为3%，消石灰的质量分数为0%‑1.2%，脱硫石膏的质量分数为0%‑1.0%，聚丙烯纤维的体积分数为0%‑0.1%，其余为水泥稳定碎石级配集料；采用光纤光栅技术测量干、温缩系数。本发明利用贝壳粉的胶凝作用，消石灰与水反应发生膨胀，脱硫石膏填充水泥稳定碎石材料内部空隙以及聚丙烯纤维增强集料之间粘结力的性能，从而有效地提高水泥稳定碎石材料的抗裂性能。

技术领域

本发明属于复合材料领域，尤其涉及一种提高水泥稳定碎石抗裂性能的复合外掺料及测试方法。

背景技术

水泥稳定碎石材料稳定性好、抗冲刷、抗疲劳，可以在一定程度上延长路面使用寿命而广泛应用于高等级公路的基层和底基层中。然而随着公路网的运营，水泥稳定碎石基层材料的广泛应用，许多水泥稳定碎石基层路面的缺陷逐渐体现出来，其中最为突出的问题是抗裂性能较差，这是由于水泥稳定碎石基层在温度和湿度交替变化下容易产生收缩裂缝。在交通荷载和环境因素的共同作用下，水泥稳定碎石基层的裂缝顶端会形成较大的应力，进而基层的裂缝将会由面层底部向上反射，造成反射裂缝。半刚性基层非常致密，渗水性很差，水从各种途径进入路面并到达基层后，不能从基层迅速排出，只能沿沥青面和基层的分界面扩散并积累，在交通荷载下产生水动力冲刷基层，致使基层材料松散脱落，接踵而来的是各个结构层粘结力下降，路面承载能力降低，最终造成路面结构层整体破坏；同时，地表水通过基层裂缝渗透到土基层，导致土基软化，加快了路面结构层的损坏进程。

发明内容

本发明提供了一种提高水泥稳定碎石抗裂性能的复合外掺料及测试方法，通过掺入外掺料解决水泥稳定碎石基层收缩开裂的问题。

为实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种提高水泥稳定碎石抗裂性能的复合外掺料，包括：补充剂的质量分数为3％，消石灰的质量分数为0％-1.2％，脱硫石膏的质量分数为0％-1.0％，聚丙烯纤维的体积分数为0％-0.1％，其余为水泥稳定碎石级配集料。

以上所述复合外掺料中所述补充剂为贝壳粉，所述水泥为PC32.5级普通硅酸盐水泥，所述消石灰的质量分数优选为0.8％-1.2％，脱硫石膏的质量分数优选为0.6％-1.0％，聚丙烯纤维的体积分数优选为0.06％-0.1％，所述消石灰中CaO质量比为52％，脱硫石膏中CaSO₄的质量比为90％，聚丙烯纤维的长度为10mm～20mm。

一种提高水泥稳定碎石抗裂性能的复合外掺料测试方法，包括以下步骤：

(1)将所述外掺料制成圆柱形试件，将试件的上表面磨平，在试件上表面上对称贴上玻璃载片，如图1；

(2)将光纤光栅的一头与光纤光栅解调仪连接，同时还要连接一个光纤光栅，作为温度补偿。

(3)使用环氧树脂胶将光纤光栅上连接了光纤光栅解调仪的那一侧黏贴于玻璃片上，观察解调仪此时的数值，沿试件上表面径向拉直光纤，使得解调仪上的数值的增量≥1，此时将光纤光栅的另一侧黏贴于玻璃片上，粘贴时尽量保持光栅位于试件的圆心处。