刘晓明等：赤泥一煤矸石基公路路面基层材料的耐久与环境性能 ·441· 性核素限量》的标准在国家建筑材料测试中心和山 需要对路面基层的基本物理力学性能进行研究，还 西省水泥质检站分别进行放射性检测. 需研究路面基层材料的抗冻性和抗干湿循环能力. 2.2.1矿渣掺量对路面基层材料强度的影响 2结果与分析 试验研究了不同矿渣掺量对路面基层材料强度 2.1力学性能 的影响，通过改变矿渣占路面基层材料中比例，研究 使用三个不同配比的路面基层材料进行了击实 不同矿渣掺量对路面基层材料物理力学性能的影 试验与无侧限抗压强度试验.击实试验显示三个不 响，矿渣掺量分别为2%、5%和8%.由图3可以得 同配比的路面基层材料最大干密度分别为1.824、 出，三种配比路面基层材料的无侧限抗压强度均随 1.792和1.832g·cm3,最佳含水率质量分数分别 养护时间的延长而增加，且早期强度增加十分明显， 为16.2%、17.4%和16.6%.无侧限抗压强度结果 养护14d后，养护时间对强度增加影响较小：2%矿 显示，当配比为赤泥掺（质量分数）30%，矿渣掺 渣掺量的路面基层材料经过不同养护时间后的强度 5%,此时的最大干密度为1.832gcm3,最佳含水 明显低于5%和8%矿渣掺量的路面基层材料的相 率为16.6%时，7d的抗压强度效果最好，为6.37 应强度：当路面基层材料的矿渣掺量分别为5%和 MPa.超过国家标准规定的7d无侧限抗压强度 8%时，它们的强度随养护时间延长的增长趋势几乎 要求 相同，因此从力学性能和经济效益的角度考虑，赤泥 试验研究了不同水泥掺量对路面基层材料强度 煤矸石基路面基层材料的最佳矿渣掺量为5%. 的影响.对以最优配比为标准掺加不同水泥含量在 矿渣质量分数2% 标准条件下养护至7d的路面基层试件进行无侧限 分数5% 一可矿渣质量分数8% 抗压强度测试，结果如表2所示.由表2可以得出， 水泥掺量对路面基层材料的力学性能有较大影响， 当水泥掺量为1%时7d抗压强度为2.95MPa,并不 满足国家标准对路面基层养护7d的强度标准，当 水泥掺量为3%、5%和7%时，7d抗压强度随水泥 掺量的增加而增加，分别为6.37、6.95和7.81MPa, 强度满足国家标准，但是增加效果不明显。这是因 10152025 30 为粉磨后的矿渣，潜在的活性被激发出来.矿渣和 养护时间 水泥对路面基层材料强度的提高主要取决于火山灰 图3不同矿渣掺量路面基层材料无侧限抗压强度随养护时间 效应和微集料效应).考虑到要尽可能少的使用 变化的趋势 水泥等能耗较高的原料，故掺3%水泥就可以满足 Fig.3 Unconfined compressive strength of the road base materials varying with the curing time 国家标准并能很好的提高赤泥一煤矸石基路面基层 材料的无侧限抗压强度 2.2.2 干湿循环 干湿循环是路面基层材料耐久性的一个重要试 表2水泥掺量对路面基层材料无侧限抗压强度的影响 Table 2 Effect of the cement content on the unconfined compressive 验，路面基层材料受气候条件的影响，南方夏季多雨 strength of the road base materials 且高温，经常处于干湿交替状态，材料中水分不断变 配比 水泥掺量（质量分数）1%7d无侧限抗压强度/MPa 化，水对高等级路面基层的强度和稳定性具有较大 1 2.95 影响，会引起路面基层中混合料的膨胀和收缩，因此 b 6.37 需对路面基层材料的抗干湿能力进行研究. 6.95 本文对矿渣掺量分别为2%、5%和8%，养护 d > 7.81 28d后的试块进行干湿循环试验，研究不同配比条 件下无侧限抗压强度与质量损失随干湿循环次数增 2.2耐久性能 加的变化.图4和图5分别为不同矿渣掺量路面基 半刚性基层具有强度与承载能力较高、水稳定 层材料抗压强度与质量损失随干湿循环次数变化的 性好等特点，运用于北方，需要经历漫长冬季的考 趋势，可以看出矿渣掺量为2%、5%和8%时，试块 验，若运用于南方，南方多雨且夏季漫长，路面基层 的强度随干湿循环次数的增加先增加后下降，质量 材料长时间处于一种干湿循环的状态.因此，除了 损失基本随循环次数的增加而增加.0到3个循环刘晓明等: 赤泥--煤矸石基公路路面基层材料的耐久与环境性能 性核素限量》的标准在国家建筑材料测试中心和山 西省水泥质检站分别进行放射性检测． 2 结果与分析 2. 1 力学性能 使用三个不同配比的路面基层材料进行了击实 试验与无侧限抗压强度试验． 击实试验显示三个不 同配比的路面基层材料最大干密度分别为 1. 824、 1. 792 和 1. 832 g·cm － 3，最佳含水率质量分数分别 为 16. 2% 、17. 4% 和 16. 6% ． 无侧限抗压强度结果 显示，当配比为赤泥掺( 质量分数) 30% ，矿渣掺 5% ，此时的最大干密度为 1. 832 g·cm － 3，最佳含水 率为 16. 6% 时，7 d 的抗压强度效果最好，为 6. 37 MPa． 超过国家标准规定的 7 d 无侧限抗压强度 要求． 试验研究了不同水泥掺量对路面基层材料强度 的影响． 对以最优配比为标准掺加不同水泥含量在 标准条件下养护至 7 d 的路面基层试件进行无侧限 抗压强度测试，结果如表 2 所示． 由表 2 可以得出， 水泥掺量对路面基层材料的力学性能有较大影响， 当水泥掺量为 1% 时 7 d 抗压强度为 2. 95 MPa，并不 满足国家标准对路面基层养护 7 d 的强度标准，当 水泥掺量为 3% 、5% 和 7% 时，7 d 抗压强度随水泥 掺量的增加而增加，分别为 6. 37、6. 95 和 7. 81 MPa， 强度满足国家标准，但是增加效果不明显． 这是因 为粉磨后的矿渣，潜在的活性被激发出来． 矿渣和 水泥对路面基层材料强度的提高主要取决于火山灰 效应和微集料效应［13］． 考虑到要尽可能少的使用 水泥等能耗较高的原料，故掺 3% 水泥就可以满足 国家标准并能很好的提高赤泥--煤矸石基路面基层 材料的无侧限抗压强度． 表 2 水泥掺量对路面基层材料无侧限抗压强度的影响 Table 2 Effect of the cement content on the unconfined compressive strength of the road base materials 配比 水泥掺量( 质量分数) /% 7 d 无侧限抗压强度/MPa a 1 2. 95 b 3 6. 37 c 5 6. 95 d 7 7. 81 2. 2 耐久性能 半刚性基层具有强度与承载能力较高、水稳定 性好等特点，运用于北方，需要经历漫长冬季的考 验，若运用于南方，南方多雨且夏季漫长，路面基层 材料长时间处于一种干湿循环的状态． 因此，除了 需要对路面基层的基本物理力学性能进行研究，还 需研究路面基层材料的抗冻性和抗干湿循环能力． 2. 2. 1 矿渣掺量对路面基层材料强度的影响 试验研究了不同矿渣掺量对路面基层材料强度 的影响，通过改变矿渣占路面基层材料中比例，研究 不同矿渣掺量对路面基层材料物理力学性能的影 响，矿渣掺量分别为 2% 、5% 和 8% ． 由图 3 可以得 出，三种配比路面基层材料的无侧限抗压强度均随 养护时间的延长而增加，且早期强度增加十分明显， 养护 14 d 后，养护时间对强度增加影响较小; 2% 矿 渣掺量的路面基层材料经过不同养护时间后的强度 明显低于 5% 和 8% 矿渣掺量的路面基层材料的相 应强度; 当路面基层材料的矿渣掺量分别为 5% 和 8% 时，它们的强度随养护时间延长的增长趋势几乎 相同，因此从力学性能和经济效益的角度考虑，赤泥 煤矸石基路面基层材料的最佳矿渣掺量为 5% ． 图 3 不同矿渣掺量路面基层材料无侧限抗压强度随养护时间 变化的趋势 Fig． 3 Unconfined compressive strength of the road base materials varying with the curing time 2. 2. 2 干湿循环 干湿循环是路面基层材料耐久性的一个重要试 验，路面基层材料受气候条件的影响，南方夏季多雨 且高温，经常处于干湿交替状态，材料中水分不断变 化，水对高等级路面基层的强度和稳定性具有较大 影响，会引起路面基层中混合料的膨胀和收缩，因此 需对路面基层材料的抗干湿能力进行研究． 本文对矿渣掺量分别为 2% 、5% 和 8% ，养护 28 d 后的试块进行干湿循环试验，研究不同配比条 件下无侧限抗压强度与质量损失随干湿循环次数增 加的变化． 图 4 和图 5 分别为不同矿渣掺量路面基 层材料抗压强度与质量损失随干湿循环次数变化的 趋势，可以看出矿渣掺量为 2% 、5% 和 8% 时，试块 的强度随干湿循环次数的增加先增加后下降，质量 损失基本随循环次数的增加而增加． 0 到 3 个循环 · 144 ·