低橡胶掺量的水泥稳定碎石收缩机理研究

水泥稳定碎石是高等级公路常用的基层材料类型。虽然采用骨架密实级配及振动压实成型等技术，但其收缩裂缝（缩裂）问题仍不能完全解决。究其原因是水泥稳定碎石不存在沥青混合料所特有的应力松弛特性，无法进行有效的能量耗散。将废旧橡胶颗粒掺入水泥稳定碎石，可增加其柔韧性、进一步减少缩裂。本项目借鉴能量耗散原理，以橡胶颗粒替代细集料来减少水泥稳定碎石缩裂为研究思路。采用正交试验方法，研究橡胶颗粒掺加后，水泥稳定碎石缩裂行为的变化规律；采用混合料疲劳试验验证能量耗散现象；采用压汞试验研究橡胶水泥稳定碎石的孔结构、龄期、养护条件与宏观缩裂行为的关系，建立分析模型；利用扫描电镜观测材料微观形貌，X射线衍射分析确定界面过渡区水化产物，进而得出橡胶水泥稳定碎石缩裂机理；采用内聚力模型，建立橡胶水泥稳定碎石温缩开裂预估模型。研究成果将为抗裂型水泥稳定碎石设计提供新原理，为废旧橡胶轮胎处理提供新的应用途径。

水泥稳定碎石具有诸多优点而在高速公路路面基层中受到广泛使用，但易产生收缩裂缝并进一步使路面产生反射裂缝则是其主要缺陷。本文通过在水泥稳定碎石中掺加橡胶粉，使用合适的成型方式，结合力学强度试验，抗冻试验、收缩试验、微观试验以及基于有限元软件对材料的损伤断裂情况进行模拟，研究分析橡胶水泥稳定碎石的相关路用性能情况。研究得出：. 使用振动法制备的试件抗压强度远远大于静压法制备的。两种成型方式所得试样都表现出随着橡胶粉的掺加而无侧限抗压强度下降的现象，且对试样的早期强度影响明显。混合料试件的抗折强度、劈裂强度受胶粉掺量的影响较小，随着胶粉含量增加，相关强度表现出略微下降的趋势。橡胶粉同时会对混合料试件的抗压回弹模量起到降低的作用。对混合料试件的抗冻性能进行试验分析，表明试样中的胶粉含量越多，试样的抗冻性能越好。橡胶粉掺量超过1.5%后，对材料的干缩性能有明显的改善。. 压汞试验表明，橡胶粉对试样的孔结构产生了一定的影响，对试样的抗压强度等力学强度存在一定的消极作用；但适宜掺量的橡胶粉在改善试样的抗收缩开裂性能及抗冻性等方面起到积极作用。X射线衍射分析（XRD）结果表明，橡胶粉的掺入对水泥水化产物无明显变化，无新物相生成；胶粉的掺入会一定程度上减缓水泥水化的速率。通过扫描电镜试验观察到标准砂与水泥石结合较好；胶粉与水泥石界面间存在空隙，结合较差。. 橡胶粉的掺入可提高材料的断裂能，而基于内聚力模型（CZM）模拟的单口切边梁试验得出，断裂能的提高增加了材料的可承受最大变形位移。