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沥青混凝土低温线收缩系数试验研究

摘　要：本文结合实际工程，对沥青混凝土进行低温段线收缩系数的试验研究。试验内容主要包括沥青品种、沥青含量、以及不同温度段中沥青混凝土线收缩系数的测试。试验结果表明：沥青品种对沥青混凝土的线收缩系数的影响较大，沥青混凝土在不同温度段的线收缩系数相差很大，而沥青含量、升温或降温过程对其的影响较小。关键词：水工材料；线收缩系数；试验研究；沥青混凝土 0 　引言　　采用沥青混凝土面板防渗的水工建筑物，为了具有良好的防渗性能，在设计沥青混凝土时主要考虑的因素有：沥青混凝土在高温工作时是否流淌；沥青混凝土在低温下工作时是否因温度应　力而开裂。沥青混凝土低温段的线收缩系数对其低温性能影响很大，它是计算沥青混凝土面板温度应力必不可少的重要参数。　　沥青混凝土面板温度应力的计算公式为：　　　　　　式中： σ1 、σ2 ———温度应力；　　　　　　　　　　　　　　E ———松弛模量；　　　　α———沥青混凝土的线收缩系数；　　　　θ———温度差；　　　　　　　　μ———泊松比。　　由公式可以看出，沥青混凝土温度应力与线收缩系数成正比。本文结合沥青混凝土面板工程，对沥青混凝土线收缩系数进行试验研究，主要包括沥青品种和沥青含量对沥青混凝土线收缩系数的影响，不同温度段沥青混凝土线收缩系数的变化，试验结果将为实际工程沥青混凝土面板温度应力的计算提供资料。 1 　试验原理及方法 1.1 　试验方案的确定　　某工程为抽水蓄能电站，其上、下库均采用沥青混凝土面板防渗。库区气温温差大，上水库极端最高气温为36．2 ℃，极端最低气温为- 34．5 ℃，一月份平均气温为- 18．4 ℃。结合该工程，本次试验方案为：　　研究不同沥青品种对沥青混凝土低温段线收缩系数的影响。根据其他性能试验的结果，对推荐工程拟使用三种沥青配成的沥青混凝土进行线收缩系数试验，沥青性能见表1。　　研究不同沥青含量对沥青混凝土低温段线收缩系数的影响。沥青含量选用性能试验推荐的两种，即7.8 %和8.1 %。　　研究不同温度段对沥青混凝土低温段线收缩系数的影响。结合工程，本次试验沥青混凝土线收缩系数的测试温度区间为5～ - 35 ℃；同时为研究不同低温段沥青混凝土线收缩系数的变化，还测定了5～ - 15 ℃， - 15～- 35 ℃，以及由- 35 ℃升温到5 ℃等温度段沥青混凝土的线收缩系数。 1.2 　试验所用仪器设备　　高低温箱：工作温度范围+ 20 ℃～ - 50 ℃，精度±0．5 ℃，降温速度控制在30 ℃/ h ，内部尺寸为1 000mm ×1 000mm ×1 000mm。　　高精度位移传感器：采用电感式位移传感器，它受温度变化的影响小，传感器精度为±1μm ，量程1mm。　　位移传感器夹具及铟钢棒、石英玻璃基准棒。　　计算机采集和控制系统。 1.3 　试验步骤　　按水工沥青混凝土试验规程，用击实成型方法成型板形试件，并锯成尺寸为200 ×40 ×40mm3 的试件，试件表面光洁，其孔隙率不大于3 %。试件准备好后，测定其容重、孔隙率；　　在常温下标定位移传感器的系数；　　测定变形量测系统随温度变化产生的变化值ΔS修。这是因为尽管采用了高精度位移传感器，变形量测系统本身仍随温度变化而变化，因此在计算线收缩系数时应扣除量测系统本身随温度的变化量ΔS修。首先在石英玻璃上安装位移传感器，夹具之间的量测距离L 不小于100mm ，见图1。将装好位移传感器的石英玻璃率定系统置于高低温箱中，在初始温度T0 下恒温35min 以上，记录两位移传感器读数分别为S′01 和S′02 ，然后降温。当温度降到测试要求的低温值T 时，恒温35min ，记录两位移传感器读数分别为S′11和S′12 。则变形量测系统随温度变化的修正值为：　　率定位移量测系统的修正系数平行进行3 次，如果各次之间相差< 10 % ，则取平均值。　　按照图1 ，在试件上安装位移测量系统，装好后将其置于高低温箱中，在初始温度T0 下恒温35min ，并记录此时两位移传感器的读数分别为S01和S02 。然后降温至测试要求的低温值T ，恒温35min ，记录两位移传感器读数分别为S11 和S12 。再将高低温箱温度升温到初始温度T0 ，此时完成第一次循环。　　同一试件以第一循环同样的方法进行第二、第三循环测试。　　　　 1.4 　试验结果处理方法　　沥青混凝土的线收缩系数α计算公式如下：　　　　　　式中：α———沥青混凝土的线收缩系数，1/ ℃；　　　　ΔS ———沥青混凝土试件由初始温度T0 降温至测试要求的低温值T时的变形量/mm；取两个位移传感器的平均值，即　　　　　　　ΔS修———量测系统随温度变化的修正值）/mm；　　ΔT ———温度变化范围/℃，ΔT = T0 - T ， T0 为试验初试温度， T 为试验终了温度；　　L ———位移传感器安装夹具之间的距离/mm ，一般试验L = 100mm。　　同一个试件取三个循环测试的平均值作为试验结果，若各循环测试结果相差10 %以上，应重做。同一沥青混凝土，至少平行试验三个试件，当三个试件测定结果最大值与最小值之差不超过平均值的20 %时，取其平均值作为试验结果。 2 　沥青混凝土低温段线收缩系数试验　　　本次试验采用的沥青混凝土配合比见表2 ，配合比设计方法参考文献介绍的方法。沥青混凝土的骨料由工地现场运来，经检验均满足试验规范中的要求。试件先用击实成型方法制成板型后，再锯成40mm×40mm ×200mm的试件。　　　　　　　对4 种不同配合比的沥青混凝土试件进行水工沥青混凝土低温段线收缩系数试验。线收缩系数按公式　　计算，试验结果见表3。　　由表3 分析可以得出：　　① 在相同的降温条件下，沥青品种对沥青混凝土的线收缩系数影响较大。其中由3 号沥青配制成的沥青混凝土线收缩系数最大，平均值为3．76 ×10- 5/℃，而1 号沥青的线收缩系数为2．76 ×10- 5 / ℃，两者相差了27 %；　　② 在相同的降温条件下，沥青的品种相同，其含量不同，沥青混凝土的线收缩系数相差不大。对于3 号沥青当含量为8．1 %时其线收缩系数平均值为3．76 ×10- 5/℃，含量为7.5 %时其线收缩系数平均值为3．69 ×10- 5P℃，两者只相差了1．9 %；　　③ 对于同一种沥青混凝土，在不同温度段其线收缩系数不同，而且相差较大。对于由1 号沥青配成的沥青混凝土在5 ℃～ - 14．9 ℃时其线收缩系数值为3．74 ×10- 5/℃，在- 14．9 ℃～ - 35．1 ℃时其线收缩系数值为2．54 ×10 – 5/℃，两者相差了32 % ，说明高温段的线收缩系数大于低温段的线收缩系数；　　④ 沥青品种相同含量相同的沥青混凝土，升温过程和降温过程，其线收缩系数相差不大，如含量为8.1 %的3号沥青降温过程时其线收缩系数平均值为3．76 ×10- 5/℃，升温过程时其线收缩系数平均值为4．15 ×10 – 5/℃，两者相差了9．4 %。 3 　结论　　通过对不同条件下水工沥青混凝土线收缩系数测定可以得出以下结论：　　①沥青品种对沥青混凝土低温段线收缩系数的影响很大，在本次试验所选的沥青中，最多相差27 %。因此在其他条件相同的情况下，应选用低温段线收缩系数小的沥青。但一般情况下，不同的沥青，其沥青混凝土的松弛模量E 相差很大，所以在选择沥青时要综合考虑各种因素。　　②在同一沥青品种的沥青混凝土中，沥青含量对线收缩系数影响不大。这对于我们在施工中配制沥青混凝土时，不必担心沥青含量变化±0．3 %时，其线收缩系数的变化。　　③不同温度段沥青混凝土的线收缩系数相差很大，所以在温度应力计算中要选取相应温度段的线收缩系数。　　④升温过程和降温过程沥青混凝土的线收缩系数有所不同，但相差不是很大。

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发布：2007-08-14 12:51 编辑：泛普软件 · xiaona [打印此页] [关闭]

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