半刚性基层材料体积胀缩特性和缩裂防止

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1、半刚性基层材料体积胀缩特性和缩裂防止　　摘要：半刚性基层沥青路面裂缝问题是路面严重病害之一，其中相当部分的沥青路面裂缝是半刚性基层开裂引起的反射裂缝，而半刚性基层材料本身就具有收缩特性。本文主要分析了半刚性基层缩裂原因，并相应地提出了防止措施。关键字：半刚性基层缩裂原因分析防止措施中图分类号：U416文献标识码：A文章编号：半刚性基层具有强度高、抗冻性能好、稳定性好、结构本身自成板体﹑并能较好地利用当地的原材料等特点，而得到广泛应用。据统计，国内已建成和在建高速公路中85%以上都在用半刚性基层。与其他的基层材料相

2、比，虽然半刚性基层材料具有诸多的优点和广阔的使用背景，但其在实际使用过程中还是出现了不少的问题。因半刚性基层材料本身具有收缩性，因此半刚性基层在施工和使用过程中出现大量裂缝。其中半刚性基层沥青路面开裂现象普遍，裂缝问题十分严重，裂缝已成为半刚性基层沥青路面结构的主要缺陷之一。调查表明，很大部分裂缝是由半刚性基层开裂引起的反射裂缝。1非荷载裂缝产生原因及其影响因素1.1温度胀缩原因及其影响因素6半刚性材料是由固相、液相和气相组成，所以，半刚性基层温度收缩裂缝是三种组成部分温度收缩性综合作用的结果。气相大部分与大气贯

3、通，在综合作用中影响最小，可以忽略。固相组成包括原材料矿物和新生矿物，一般情况下，各原材料矿物的热胀缩性较小，但其中塑性指数大的矿物胀缩性较大，而新生矿物如氧化钙、氧化镁、水化硅酸钙和水化铝酸钙均有较大的热胀缩性。水对热胀缩性多用的影响有扩张作用、毛细管水的表面张力作用、冰冻作用。温度升高时，水的扩张压力使固体颗粒间距离增大而产生膨胀，反之，则产生收缩。毛细管张力的作用只有当含水量在一定范围内时才存在，当材料过干或过湿时，这种作用就会消失。当温度降低时，空隙间水结冰体积膨胀挤压固相使其分离开裂。半刚性基层材料的温

4、度胀缩性在干燥和饱水情况下较小，而在非饱和水含量下有较大值；用不同结合料拌合的半刚性基层材料有不同的收缩特性，石灰类＞水泥类＞工业废渣类，结合料增多易引起基层材料温度收缩系数增大；集料含量增加，在“趋近”和“稳定”作用双重影响下，半刚性基层材料将会有一个在某种含水量下、温度下稳定、且趋近于集料的热胀缩系数；粒料含量增多使材料整体温度收缩值变小；热胀缩性随温度的降低而有所降低。1.2干燥收缩及影响因素6混合料中的液态水分包括自由水、毛细水、吸附水。无机结合料稳定材料经拌合压实后，由于水分蒸发和混合料内部的水化作用，

5、混合料中的水分不断减少。由此发生毛细管作用、吸附作用、分子间力的作用、材料矿物晶体或凝胶体间层间水的作用和碳化收缩作用等。随着水分蒸发，致使毛细管压力增大，从而产生收缩。毛细水蒸发完后随着相对湿度继续变小，材料中的吸附水开始蒸发，石颗粒表面水膜变薄，颗粒间距变小，分子力增强，导致其宏观体积进一步收缩。此外结合料中含有大量层状结构的晶体和非晶体，如粘土矿物、水化硅酸钙和水化铝酸钙等水化胶凝物，期间有大量层间水。随着相对湿度的进一步下降，层间水在水化胶凝物中迁移或蒸发，致使晶格间距减小，从而引起整体材料收缩。当混合料

6、中含较多粘土矿物及分散度大、比表面积大的材料干缩性大；集料含量适宜时，可提高整体材料强度，降低干燥收缩值；龄期增加，胶结物不断生成，整体材料孔隙率下降，强度增加，干缩性减小；压实度小、含水量过大，会使材料中的孔隙率增加，强度降低；高温和相对湿度小的环境会导致产生较大的干燥收缩；此外由于半刚性基层材料结构强度的形成对材料的干缩有一定的制约作用，所以半刚性材料的干缩系数随龄期的增长而减小。2防止半刚性基层产生收缩裂缝的措施62.1材料的选择及用量控制2.1.1水泥硅酸盐水泥主要有硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸四钙和铁铝酸四

7、钙四种矿物组成，其中铝酸三钙干缩性最大，其次为硅酸三钙、铁铝酸四钙和硅酸二钙。所以，选择水泥时应根据其中含有矿物成分和含量选用相应标号的水泥。随着水泥用量的增加，其强度和弹性模量增加，但是收缩系数也随之增大。因而在满足要求的情况下，宜采用最小的水泥用量以降低收缩系数。当混合料强度不够时，应通过更换水泥品种调整级配严密控制施工过程碾压成型时间来提高强度，从而尽量降低水泥用量以减少混合料的收缩。还可以用粉煤灰代替部分水泥这样可以保证稳定材料的后期强度，同时减少收缩值。2.1.2集料含泥量的增加会使混合料收缩系数变大，

8、塑性指数高的集料易收缩，所以，应选择含泥量少塑性指数小的集料。同时提高粗集料的含量控制细集料的含量，并使混合料尽量形成骨架密实结构。2.1.3含水量6半刚性基层稳定材料的收缩特性与其含水量联系紧密，其温缩值在干燥和饱水情况下较小，而在含水量一定是有较大值；其干燥收缩则与失水量和速度有关。所以，尽量减少含水量可以减少收缩量。2.2施工及养生过程的控制2.2.1保证足够的压实