沥青混凝土静三轴试验探讨.pdf

施工技术 沥 青 混 凝 土 静 三 轴 试 验 探 讨 , , , , (葛洲坝集团试验检测有限公司，湖北 宜昌443002) 摘要 , , , , , , . 关键词 ; ; ; 中图分类号: TV 431 + .5文章标识码: B文章编号:1009- 0088( 2 013) 01 -0135- 02 1配合比参数 基于新疆下板地沥青混凝土防渗心墙试验项目， 沥青混凝土配合比参数为沥青含量 B = 7.2% ， 填料含 量 F =14% ， 级配指数 r =0.4， 具体沥青混凝土配合比 级配参数， 见表 1. 表1沥青混凝土配合比级配参数 筛孔尺寸( m m ) 粗骨料( 19m m 2 .36 m m )细骨料( 2.36 m m 0.075m m ) 191613.29 .54.75 2 .361.180.60.30.15 小于 0.07 5 油石比 ( % ) 小于某粒径 百分含量( % ) 1009 4.08 7.677.860.446.836.329 .32 1.916.913.07.2 2静三轴试验设备及方法 2.1试验设备 沥青混凝土静三轴试验设备采用应变控制式三轴 仪， 设备剪切时采用应变控制， 试验温度通过循环水浴 进行控制， 在整个试验过程中， 周围压力保持恒定不 变. 2.2试验方法 静三轴试验过程中的控制条件有: 将试验试件 在放入恒温水浴中， 在规定的温度下恒温一般不少于 3 h， 如无特殊要求时， 试验温度采用工程当地年平均 气温或者采用5 和2 5 .量取试件的基本尺寸及 密度情况， 调整轴向位移和体变位移试验仪， 使轴向压 头与试件顶部压盖接触.开启量测系统， 施加设定 的围压， 保持恒压恒温至少30 m in ， 按规定变形速率施 加轴向压力进行试验， 试验过程中同时观测量测系统 中记录的轴向压力, 轴向变形, 体变变形.轴向压力 的加载速度根据试验规范， 应用 0.1% /m in 控制， 对于 2 00 m m 高试件， 轴向变形速率为0.2m m /m i n ， 如果在 试验过程中一直没有出现轴向压力峰值， 则可按试件 达到 2 0% 应变值时停止试验.到量测的轴向压力 出现峰值后， 停止试验， 卸去轴向压力和围压， 取出试 件， 对试件的外观进行描述记录. 3静三轴试验影响因素研究 3.1试样制备方法对沥青混凝土三轴参数的影响 3.1.1 沥青混凝土静三轴试件的制备方法有击实法, 静 压法及现场钻孔取芯样法， 相关资料显示， 业界对击实 法与静压法进行大量对比试验， 从对比结果看出: 击实 法成型试件所得的模量数 K 值比静压法成型所得的 模量数 K 值小 4 8 倍， 而且击实法成型试件难于反 映现场实际情况， 工程意义不大， 因此本文的试样制备 方法采用静压法及现场钻取芯样法进行对比. 3.1.2 表2不同制备方法三轴试验验证成果 成型方式试件编号层次高程( m ) C( kPa ) ( ) KnRf 室内成型 S- 141 层29 01.02 29 01.2 735 6.936.819 05 .50.5 630.800 468.031.91307.10.6060.812 S- 262层29 06.2 7 29 06.5 2146.542.517 25 .80.4860.930 22 3.841.51314.30.4450.779 S- 384 层29 11.7 5 29 12.0228 7.739.81370.90.7 820.5 37 45 2.434.518 96.30.7 160.795 平均值32 2.637.815 86.70.6000.776 现场钻芯 S- 4130 层 29 23.2 7 29 23.5 242 5 .72 7.58 46.70.3460.671 42 0.32 5 .48 88 .20.3840.663 S- 515 1 层 29 28.5 2 29 28.7 739 8.62 9.49 31.70.3120.712 37 7.22 7.99 26.40.1220.736 S- 618 5层 29 37.02 29 37.2 7439.22 7.365 3.60.3130.619 48 0.22 5 .19 39 .50.5 5 50.612 S- 722 0 层 29 45 .7 7 29 46.02316.530.85 88 .30.2 010.800 446.72 7.48 47 .60.3240.638 S- 8267层 29 5 7.5 2 29 5 7.7 742 5 .52 5 .2629 .20.4070.772 37 8.52 7.11087.70.3040.769 S- 929 6 层 29 64.7 7 29 65 .00417.82 5 .61085 .40.3440.263 37 8.52 7.11328.00.3370.782 平均值408.72 7.28 96.00.3290.670 531沥青混凝土静三轴试验探讨刘小翠等 沥青混凝土三轴试验采用常规静三轴试验方法进 行， 采用相同沥青混凝土配比, 试验设备, 试验方法, 试 验温度, 加载速率， 采用 2种不同成型方法， 先后共进 行18 组静三轴试验， 不同制备方法三轴试验验证成 果， 见表2. 3.1.3 (1) 室内成型共进行了 6 组三轴试验， 它们代表 的是 41 层, 62层, 84 层.从结果来看， 室内静压成型 试件的三轴试验 C值在 146.5 468.0 k Pa之间， 平均 为32 2.6 k Pa; 值在 31.9 41.5 之间， 平均为 37. 8 ; K 值在 1 314.3 1 905 .5之间， 平均为 15 86.7; n 值在0.445 0.782之间， 平均为0.600; Rf值在0.5 37 0.930 之间， 平均为0.776. (2) 现场钻芯共进行了 12组三轴试验， 它们代表 的是 131 层, 15 1 层, 185层, 2 2 0 层, 2 67 层, 2 96 层， 该 成型条件下室内静压成型试件的三轴试验 C值在 316.5480.2 k Pa 之间， 平均为 408.7 k Pa; 值在 2 5 .1 2 9.4 之间， 平均为 2 7.2 ; k 值在 65 3.6 132 8.0 之间， 平均为 896.0; n 值在 0.12 2 0.5 5 5之 间， 平均为 0.32 9; R f值在0.2 63 0.800 之间， 平均为 0.670. (3) 通过两组数据的罗列， 我们可以看出， 成型样 的 C值的变化范围要比钻芯样 C值的变化范围大一 些， 且平均值小了 86.2 k Pa.成型样的 值 k 值, n 值, R f值范围比平均高10.7 , 690, 0.2 71, 0.106. (4) 从数据的罗列比较， 我们不难看出， 不同制备 方法的试验数据具有很大的差别.室内静压试件脱 模受力， 查阅相关资料， 脱模时荷载最大时可以达到 80k N 左右， 沥青混凝上作为一种压实体结构物， 在受 力作用下， 提高了沥青混凝上的 刚 性.现场沥青 混凝土在取芯后的应力释放， 现场取芯试样是在施工 结束后约 1 个多月后才进行的， 沥青混凝土长期受到 两侧过渡料的挤压作用， 相对来说沥青混凝土各项性 能均趋于稳定.当用钻芯机将沥青混凝土取出， 原有 的稳固的受力环境突然被打破， 钻芯样会存在一定的 应力释放过程， 释放完应力的钻芯样有可能出现应力 损伤， 从而大大影响沥青混凝土的三轴试验数据. 沥青混凝土在现场和室内均采用同一种矿料比例及沥 青含量， 但在取芯后， 芯样的级配势必会受到钻芯直径 的影响， 会相应的减少了粗颗粒的含量， 从而影响沥青 混凝土的三轴试验数据. 3.2不同试验条件沥青混凝土三轴参数的影响 在沥青混凝土配比, 试验设备, 试验方法, 成型方 法( 现场钻芯取样法) 一定的条件下， 分别采用 0.2 0, 0.10, 0.05m m /m in3 种加载速率， 3.4, 10, 203 种试验控制温度， 共计进行 2 0 组沥青混凝土三轴试 验， 根据静三轴试验模型参数计算， 对不同温度, 不同 速率与 K ，n ，C ，等参数进行相关规律分析.不同 温度, 不同加荷速率沥青三轴试验成果， 见表 3. 表 3不同温度, 不同加荷速率沥青三轴试验成果 温度( )剪切速度m m /m inC (k Pa) ( )Kn Rf 3.4 0.2 0 463.02 7.2145 4.00.5 850.42 5 5 06.92 5 .21492 .50.5 980.7 00 499.12 8.51040.60.5 600.8 40 45 9.12 6.212 36.50.5 600.8 60 463.72 9.9933.20.7900.7 10 497.02 8.5909.30.5 600.670 5 5 2 .02 8.51180.60.65 00.8 70 400.031.81009.60.6100.7 40 649.02 8.01087.20.6700.8 40 平均值 498.92 8.21149.30.62 00.7 39 0.10 306.730.45 91.80.6300.7 5 0 2 18.02 9.85 18.90.5 600.7 60 2 85 .32 8.95 92 .50.5 5 00.7 10 2 70.130.0677.00.5 900.7 2 0 2 85 .630.9761.60.5 600.7 10 平均值2 73.130.062 8.40.5 780.7 30 0.05186.42 8.3467.10.6140.3 5 5 10 0.2 0 32 4.22 1.8630.60.5 430.3 84 32 1.72 1.365 8.90.5 300.432 平均值32 3.02 1.6644.80.5 370.408 0.05116.82 2 .72 85 .70.5 830.612 2 0 0.2 02 03.417.5192 .30.4830.7 11 0.0547.816.2145 .00.4910.5 43 4结论 (1) 不同制备方法的试验数据具有很大的差别， 尤其在粘聚力, 内摩擦角, 模量数方面， 考虑到现场工 况条件及质量控制等原因， 建议沥青混凝土静三轴试 验试样采用现场钻孔取芯样法进行. (2) 分析的结果表明: 沥青混凝土静三 轴试验在 温度与加载速率变化的情况下， 其结果所得出来的非 线性模型参数呈现出一定的变化规律， 规律可视为两 部分: 在速率一定的情况下， 随着温度的升高， K ， n ， C ，参数均呈减小趋势， 减小的程度有所不同.在 温度一定的情况下， 随着速率的增大， K 值增大, n 值 变小, C值增大, 基本稳定.( 编校: 郭宝丽) 收稿日期:2 012-12-2 0 作者简介:( 19 8 1 - ) , . 631内 蒙 古 水 利2 013 年第1 期( 总第143 期)