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新型无机结合料稳定材料抗冲刷试验仪的制作与应用研究

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由水泥、石灰、二灰等无机结合料与水、各类矿料经拌和、摊铺、压实、养生后，强度符合规范规定的材料称为无机结合料稳定材料，因其具备强度高、板体性好、承载力大等特点，目前通常应用于修筑国内的半刚性基层。但是这些年的施工情况显示，许多应用无机结合料稳定材料的道路在设计使用年限内即发生严重病害，例如水泥混凝土路面的冲刷脱空、唧泥以及沥青路面因结构层间积水导致的网裂、龟裂、坑槽等，导致这些病害的综合因素有很多，但材料的抗冲刷性能是最主要的方面。国内外学者针对无机结合料稳定材料的抗冲刷性能展开了诸多研究，但至今却仍未在设备方面达成共识。通过分析国内外现有抗冲刷试验设备的工作原理和设备特点，发现大多数试验设备并不能很好地反映无机结合料稳定材料的抗冲刷性能，因而研制出更为真实、准确、便捷、易推广的抗冲刷试验设备十分必要。
　　为了给设备研制提供理论基础，选取以水泥、石灰为胶结料的典型稳定材料分别分析了两种材料强度的形成以及冲刷破坏的过程。而后结合路面基层所受的实际冲刷作用，将国内外现有抗冲刷试验设备从工作原理的角度进行了分类总结。最终在理论分析的基础上得出设备的研制依据，主要包括：尽可能大的程度上反映现场的实际情况，因此试验设备应能够真实模拟路面基层所受的实际冲刷作用。其次，设备应符合现行规范中试验方案的规定，并且所得的数据应具备较高的可对比性和参照性，因此要与《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTG E51-2009）中规定的试验方法相匹配。此外，应使操作方法更为便捷，并应兼顾造价，以保证其具备较高的可推广性。根据以上原则，采取的设计方案主要包括：采用自上而下加载的高频振动冲刷头模拟路面基层所受实际冲刷作用，加载力与频率等参数均遵照规范规定；利用附有橡胶垫的钢架固定试件减小试验误差；通过增减钢环调整加载装置与试件的距离以适应试件尺寸误差；设置电子计数器与控制面板提升设备操作便捷性。在此基础上，通过创新提升研制出的仪器具备以下特点：可以较为真实地模拟路面实际冲刷作用，能够适应试件在规范规定范围内的尺寸误差，匹配现行规范且试验所得结果准确，操作便捷、安全且具备较高的可推广性。
　　利用研制的新设备，选取水泥稳定碎石作为主要研究对象，通过试验研究了抗冲刷性能与水泥稳定碎石的胶结料用量、混合料结构类型、细集料含量以及养生龄期等因素之间的关系。最后以典型无机结合料稳定材料强度形成原理以及冲刷破坏原理作为理论基础，结合试验结果对抗冲刷性能影响因素进行了分析、总结、归纳，借此提出了具有针对性的抗冲刷性能提升方法。所取得的研究成果对提升无机结合料稳定材料的抗冲刷性能乃至综合性能而言，都将起到一定的推进作用。

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