將生物油用于道路工程建設(shè)是一種有效對廢棄物回收利用的方法,已有研究表明生物油能夠有效提高瀝青高溫性能和抗老化性。為研究廢舊油脂生物油對水泥穩(wěn)定碎石力學(xué)及其路用性能的影響,采用摻量為3%、5%、7%的生物油分別涂覆在粗集料上,對改性后的水泥穩(wěn)定碎石進行了無側(cè)限抗壓強度試驗、劈裂強度試驗、干縮試驗和四點彎曲疲勞試驗。試驗結(jié)果表明:與未改性水泥穩(wěn)定碎石相比,生物油改性水泥穩(wěn)定碎石早期抗壓強度和劈裂強度均有所降低,隨著齡期的增長,其強度接近于未改性水泥穩(wěn)定碎石;廢舊油脂生物油可以有效降低水泥穩(wěn)定碎石的干縮系數(shù),生物油改性水泥穩(wěn)定碎石的疲勞壽命對應(yīng)力水平的敏感性更小,且有效地減少了干縮裂縫的產(chǎn)生。將廢舊油脂生物油用于改性水泥穩(wěn)定碎石,增加了水泥穩(wěn)定碎石的抗裂性,符合綠色、經(jīng)濟、環(huán)保發(fā)展要求。 

【文章來源】：公路工程. 2020,45(05)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

生物油摻量對水泥穩(wěn)定碎石強度的影響

從圖2可以看出,水泥穩(wěn)定碎石的干縮系數(shù)隨時間的增加而增加。在同一時間下,生物油改性水泥穩(wěn)定碎石的干縮系數(shù)小于未改性水泥穩(wěn)定碎石的干縮系數(shù)。干縮系數(shù)越小意味著干收縮越好,抗裂性越好。從上可以看出,與未改性水泥穩(wěn)定碎石相比,生物油摻量為3%、5%、7%改性水泥穩(wěn)定碎石的干縮系數(shù)分別降低了8.24%、11.62%、16.47%。分析其原因可能是由于生物油覆蓋了集料表面,且與集料結(jié)合以抵抗干縮。另一方面,生物油可以有效減少水泥穩(wěn)定碎石的耗水量,也可以減少其干縮變形。簡而言之,生物油可以有效降低水泥穩(wěn)定碎石的干縮系數(shù),減少水泥穩(wěn)定碎石干縮裂縫的產(chǎn)生。根據(jù)試驗結(jié)果對生物油改性水泥穩(wěn)定收縮機理進行分析。通過部分學(xué)者的研究可以發(fā)現(xiàn)在溫度和濕度的綜合影響下,大粒徑材料的收縮系數(shù)較低,小粒徑材料的收縮系數(shù)較大。生物油改性水泥穩(wěn)定碎石粗集料的表面被生物油覆蓋,阻礙了粗集料附近的水泥發(fā)生水化作用。與生物油改性水泥穩(wěn)定碎石相比,未改性水泥穩(wěn)定碎石的水化作用最高,內(nèi)部水化產(chǎn)物最多,水化產(chǎn)物的粒度遠小于集料的粒度,故未改性水泥穩(wěn)定碎石的干縮系數(shù)大于生物油改性水泥穩(wěn)定碎石的干縮系數(shù)。另外一方面,干燥收縮是由于試樣中的含水量減少導(dǎo)致水泥穩(wěn)定碎石的體積收縮。從宏觀來看,半剛性基層收縮應(yīng)力越大,越容易產(chǎn)生較寬的裂縫。隨著裂縫寬度增加,裂縫處集料之間的摩擦力將逐漸減小甚至消失,因此,大量微小裂縫比少量較寬的裂縫更有利于半剛性基層的長期穩(wěn)定性。由于含水量的下降,生物油不會直接與水泥穩(wěn)定碎石發(fā)生反應(yīng)。油膜覆蓋了粗集料的表面,在集料和水泥之間形成縫隙。隨著水化作用和油的分解不斷進行,這些間隙逐漸被填充和分離。但是在生物油改性水泥穩(wěn)定碎石中仍然存在相當(dāng)多的微裂紋,當(dāng)試樣收縮時,這些微裂紋通過其微變形釋放一些收縮應(yīng)力。故生物油改性水泥穩(wěn)定碎石的干縮應(yīng)變低于未改性水泥穩(wěn)定碎石的干縮應(yīng)變,導(dǎo)致干縮系數(shù)越小。

式中:Nf為水泥穩(wěn)定碎石疲勞壽命;a,b 為擬合參數(shù);σ 為應(yīng)力水平;S 為水泥穩(wěn)定碎石抗壓強度。從表8可以看出,疲勞方程擬合相關(guān)系數(shù)較高。疲勞方程曲線斜率表示水泥穩(wěn)定碎石疲勞壽命對應(yīng)力水平的敏感性,斜率越大,疲勞壽命對應(yīng)力水平越敏感。從結(jié)果可以發(fā)現(xiàn),與未改性水泥穩(wěn)定碎石疲勞方程相比,生物油改性水泥穩(wěn)定碎石的疲勞方程的斜率更低,換句話說,生物油改性水泥穩(wěn)定碎石的疲勞壽命比未改性水泥穩(wěn)定碎石的疲勞壽命更穩(wěn)定。荷載作用下所產(chǎn)生的能量是由水泥穩(wěn)定碎石的彈性變形和塑性變形消耗,水泥穩(wěn)定碎石基層的能量通過彈性變形進行積累,卸載后將恢復(fù)變形且釋放累積的能量,試樣底部未損壞。如果水泥穩(wěn)定碎石內(nèi)部損壞,消耗能量,則會產(chǎn)生塑性變形。在重復(fù)加載條件下,底部的損傷逐漸累積,整體強度和剩余疲勞壽命逐漸降低,直到發(fā)生疲勞破壞,這種破壞削弱了水泥穩(wěn)定碎石基層的承載力�；谝陨嫌懻摽梢园l(fā)現(xiàn),生物油改性水泥穩(wěn)定碎石的變形能力增強,在相同交通荷載作用下,生物油改性水泥穩(wěn)定碎石可以通過彈性變形消耗更多的能量,而未改性水泥穩(wěn)定碎石是通過內(nèi)部損壞消耗更多的能量。在相同的重復(fù)荷載作用下,生物油改性水泥穩(wěn)定碎石的破壞明顯小于未改性水泥穩(wěn)定碎石。因此,生物油改性水泥穩(wěn)定碎石的抗疲勞開裂性能優(yōu)于未改性水泥穩(wěn)定碎石。

【參考文獻】：
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