冻融循环对水泥稳定碎石抗压回弹模量影响试验研究

水泥稳定碎石层主要应用于较高等级道路的底基层与基层，在我国的应用范围广泛。水泥稳定碎石底基层、基层作为道路的主要承重结构，它不仅承担着行车荷载的作用，还需经受住外界环境的影响。所以需要具有足够的强度、稳定性和耐久性。由于水泥稳定碎石属于半刚性材料，它在荷载的作用下可以降低沥青面层的弯拉应力值，增加路面的使用寿命[1]。另外，水泥稳定碎石基层具有较高的强度使它能承受沥青路面面层传递下来的荷载而不开裂[2]。在我国有超过一半的地区属于季节性冰冻地区，其环境温度的变化对道路结构的承载能力和使用性能的影响较为突出。冬季气温降低时路面结构容易开裂，路面一旦有裂缝出现，水分就会侵入到路面结构中去。当气温降到冰冻点时，就会在路面结构中引发冻胀破坏作用[3]。在气温回升和汽车反复荷载的双重作用下，路面结构就会出现沉陷及翻浆冒泥等病害。所以研究冻融循环对水泥稳定碎石的影响，有利于提高道路的使用寿命。

1　半刚性基层的冻融循环破坏机理

半刚基层料的抗冻性能受多方面条件的影响，包括受到材料本身的特性、自然环境的影响、外界传递过来的冲击力等。冰冻作用对半刚性基层的破坏需具备两个条件因素[4]： ①有足够的正负温差； ②水分聚集。当半刚性基层受到外来水分的入侵时，水分会停留在半刚性基础的底部或上部，然后通过毛细作用进入基础内部，在冬季冻融作用的交替作用下，内部集料与水泥粘结处会发生微结构的损坏[5]。虽然半刚性基础集料间有水泥细集料等充斥着，但也会留下许多微细孔。当充斥于板内的孔隙水冻结时，体积膨胀，从而破坏板的内部结构[6]。基层材料中充满水而发生的冻融破坏作用要比基层材料中充空气而发生的冻融破坏作用严重得多[7]。因此，提高集料的级配质量水平，增加基础材料之间的密实度，加强路面和路肩处的封水效果，保证施工质量，从而减少冻融循环作用对水泥碎石基层的抗压回弹模量的影响，提高水泥碎石基础的抗冻性能。

2　不同条件下的冻融循环试验

2.1　不同养生条件下的冻融循环

先准备好2组水泥掺量为5.5%的骨架密实型试件，然后把制作成型的试件放入标准养护室进行养生，一组试件的养生期为14 d，其最后一天将试件放入水中浸泡养生；另外一组试件的养生期为28 d，一直放在标准养护室保持不变。其中一组命名为浸泡组，另一组命名为常规组，将经过养生后的试件编号放入-18 ℃的冰柜中进行冻融试验，在-18 ℃的环境中冻结16 h后，将试件取出放入常温水槽中融化8 h，此过程为一个冻融循环。

本试验对养生期为14 d的试件进行10次冻融循环，对养生期为28 d的试件进行10次和25次冻融循环来进行模拟试验。制作成型的试验试件如图1。

断路器出头的分离、闭合和弹跳时间表征限流器的快速性，采用快速大容量断路器可提高速动性，同时采用快速涡流驱动机构，会减少磨损但也会提高装置的成本。

  

图1　制作成型的试验试件

由图2可知： 经过冻融作用的水泥碎石混合料的回弹模量随含水量的增加而降低，在含水量的两端(即小于4%和大于6%)随含水量的增加，回弹模量下降较缓慢，在含水量的中间部分(即4%～6%)随含水量的增加，回弹模量下降较快。所以水泥碎石混合料在搅拌成型时取合理的含水量有利于抵抗冻融循环作用对水泥碎石混合料回弹模量的影响。

  

表1 养生14d冻融条件下抗压回弹模量冻融次数/次回弹模量/MPa常规组浸泡组01535.31534.7101362.11338.6

  

表2 养生28d冻融条件下抗压回弹模量冻融次数/次回弹模量/MPa常规组浸泡组01646.51632.6101516.61464.5251345.71305.6

4) 在相同养生天数、相同的冻融次数的条件下，湿冻试件的抗压回弹模量要比干冻试件的抗压回弹模量多下降1%～2%。

综上所述，在社会经济飞速发展和人民群众生活水平不断提升的大背景下，大家拥有了越来越多的闲暇时间，这就使得群众文化活动逐渐成为人民群众娱乐交流、缓解生活压力的主要形式之一。与此同时，群众文化在社会的发展中，充分地体现出了其社会文化的功能，可以增进人民群众之间的感情，提高群众的团结力和凝聚力，是各地区和民族的象征。另外，群众文化还体现了一定的社会价值，在很大程度上推动了文化产业的发展。

秸秆反应堆启动后一个半月内的二氧化碳浓度明显高于对照区，并且棚温越高二氧化碳浓度差越明显。之后影响逐渐下降，二个月后影响不明显，详见表1。

从图3可以看出，冻融(28 d龄期)试件骨架密实型和悬浮密实型碎石混合料浸水24 h，在-18 ℃环境中冻融循环10个周期，每个周期12 h的情况下，骨架密实型碎石混合料的抗压回弹模量大于悬浮密实型碎石混合料的回弹模量；常温(28 d龄期)试件骨架密实型和悬浮密实型碎石混合料浸水24 h，在-18 ℃环境中冻融循环10个周期，每个周期20 h，悬浮密实型碎石混合料的抗压回弹模量小于骨架密实型碎石混合料的回弹模量。冻融(28 d龄期)试件骨架密实型比悬浮密实型碎石混合料的回弹模量要高120 MPa左右，常温(28 d龄期)试件骨架密实型比悬浮密实型碎石混合料的回弹模量仅高10 MPa左右。则骨架密实型碎石混合料比悬浮密实型碎石混合料更能抵抗冻融循环的破坏，经过冻融循环的试件回弹模量要会比没经过冻融循环的试件回弹模量有衰减。

新疆自治区纪委第五纪检监察室出具的《到案经过》称，根据群众举报反映谢晖的问题线索，纪检部门经初步核实后，发现其涉嫌严重违纪。2015年6月30日，经自治区纪委常委会研究，报自治区党委同意，决定对其立案审查。7月22日，中纪委网站发布了谢晖的落马消息。同年12月29日，谢晖被刑事拘留，2016年1月16日被逮捕。

2) 养生28 d的试件，随冻融次数的增加，试件的回弹模量也随之降低，当冻融次数达到25次时，常规组和浸泡组的回弹模量的下降值分别能达到18.3%、20.0%，浸泡组要比常规组抗压回弹模量下降的更大。

3) 在相同冻融次数10次，养生14 d的浸泡组与常规组的抗压回弹模量均要比28 d抗压回弹模量多下降10%左右。

“永泰元年，方遂初愿，遂远出天台，定居兹岭。所憩之山，实维桐柏。实灵圣之下都，五县之余地。仰出星河，上参倒景。高崖万沓，邃涧千回。因高建坛，凭岩考室。……事昺灵图，因以名馆。”

通过试验结果可知：

参考文献：

2.2　冻融循环对不同含水量水泥碎石混合料抗压回弹模量的影响

不同含水量的水泥碎石混合料在冻融循环作用下，其抗压回弹模量会有所不同。先制作相同水泥含量4.5%，不同含水量的骨架密实型试件，然后经过冻融循环作用，测定其抗压回弹模量，所得结果如图2。

  

图2　冻融作用下水泥碎石混合料含水量与回弹模量关系

将经过冻融后的试件进行抗压回弹模量试验。试验结果如表1、表2。

[1] 贾侃.半刚性基层材料的疲劳特性研究[D].西安:长安大学，2008.

2.3　冻融循环对不同级配类型水泥碎石混合料抗压回弹模量的影响

在冻融和常温试验条件下，用相同水泥剂量的骨架密实型水泥碎石混合料与悬浮密实型水泥碎石混合料进行抗压回弹模量试验，分别在冻融(28 d龄期)和常温(28 d龄期)时测定两者的抗压回弹模量值。得到的试验结果如图3。

解 (1)设校验码为a12，0≤a12≤9，根据权数(3,1,3,1,3,1,3,1,3,1,3,1)，可以算得商品项目代码0 2 1 0 0 0 6 5 8 9 7的加权和为

  

图3　不同级配类型不同龄期水泥碎石混合料抗压回弹模量

1) 养生14 d时，常规组与浸泡组在经过10次冻融循环后抗压回弹模量下降均较大，下降幅度分别为11.3%和12.8%，且浸泡组要比常规组抗压回弹模量下降的更大。

2.4　冻融循环对不同水泥剂量碎石混合料抗压回弹模量的影响

水泥剂量是影响水泥碎石混合料抗压回弹模量的重要因素，不同龄期的水泥碎石混合料的回弹模量也不同，随着水泥不断的水化，材料的整体性不断加强，刚度也不断地得到增加，对于在冻融循环的作用下，不同水泥剂量的水泥碎石混合料有着不同的影响，如图4。

  

图4　冻融(7 d龄期)

从图3、图4可以看出龄期28 d、7 d的试件不同水泥剂量，骨架密实型和悬浮密实型碎石混合料试件在冻融循环的作用下，抗压回弹模量均有减小。随着水泥剂量的增加，骨架密实型和悬浮密实型碎石混合料试件的抗压回弹模量也不断增加，并呈现出类似线性相关。

3　结论

本文研究了冻融循环对水泥稳定碎石抗压回弹模量影响变化的规律，随冻融次数的增加，水泥稳定碎石材料的抗压回弹模量会减小，尤其在冻融的初期阶段影响尤为明显。养生时间对水泥稳定碎石材料抗压回弹模量影响同样较大，养生时间不够，会降低水泥稳定材料的抗冻性能，从而影响材料的力学性能。不同含水量水泥碎石混合料抗压回弹模量在冻融循环作用下，水泥碎石混合料的回弹模量随含水量的增加而降低，在不同的含水量区间，回弹模量下降的速度有所不同。不同级配类型的碎石混合料受冻融循环的影响抗压回弹模量也会有所不同，骨架密实型碎石混合料受影响程度会小于悬浮密实型碎石混合料。不同水泥剂量的碎石混合料受冻融循环的影响抗压回弹模量均会降低，并呈现出类似线性相关性。所以为了减少冻融循环作用对水泥稳定碎石基层的影响，碎石颗粒需有良好的级配、饱满的密实度，且要保证水泥稳定碎石基层有充分的养生时间等。

5) 湿冻试件与干冻试件在前10次冻融循环下试件的抗压回弹模量下降较快，冻融循环次为10～25次时，试件抗压回弹模量的下降量趋于缓慢。

2.取下密封橡胶塞和注射器活塞，放入剪好的易拉罐小圆片，用镊子取适量白磷用滤纸吸干后放在注射器内的小圆片上，装上活塞，推到100 mL（也可选择其他便于计算的刻度）刻度处，塞入密封橡胶塞。

[2] 马骉,刘鹏伟,李宁,等.高寒地区水泥稳定碎石抗压强度特性研究[J].合肥工业大学学报(自然科学版),2015,38(11):1518-1523.

[3] 吴瑞麟，张良陈，韩卓，等.水泥稳定碎石基层长期浸水及冻融试验研究[J].华中科技大学学报(自然科学版)，2011(10):113-115.

[4] 刘玉辉，穆乃亮，高峰，等.水泥稳定碎石基层高寒季冻区抗冻性试验研究[J].公路，2016(6):211-215.

[5] 朱文强.冻融条件下水泥稳定碎石力学性能变化规律试验研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2015.

[6] 蒋应军，李明杰，张俊杰，等.水泥稳定碎石强度影响因素[J].长安大学学报(自然科学版)，2010(4):1-7.

[7] 李笑盈.路面基层水泥稳定碎石的强度和模量取值研究[D].西安:长安大学,2016.