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1、浅谈两类寒区路面材料性能 摘要：寒区路面在环境因素诱发下而产生的路面的温度裂缝及其发展、冻胀及冻胀裂缝、不均匀冻胀引起的季节性和长期路面不平整，因此本文浅析了两类常见寒区路面材料性能，及改良其抗冻性能的方法。关键词：寒区路面；冻害机理；改良方法；SMA路面组成设计中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：1.引言：寒区路面受气候和环境的强烈影响,导致路面恶化的主要因素有面层中的温度收缩缝、冻胀引起的体积变化及春融期承载力的损失。这些因素既改变了路面的结构,又影响了其正常使用,被认为是寒区路面破坏的重要原因。2．寒区混凝土路面抗冻性一直以来是混凝土结构物耐久性的重要内容。随着我国寒区公路
2、里程的不断增加,水泥混凝土路面结构因冻融引起的破坏越来越多,而混凝土在经受冻融作用下的破坏机理一直以来被认为是较难解释的问题。由冻融循环引起的混凝土的破损,按照构筑物的种类、位置、含水状态等条件的不同所表现出的破坏形式各异。混凝土冻害机理（1）水的冻结压力7从物理原理可知,在不是很高的温度下水一般只有两相。若为了使水在-10°时不冻结,材料必须具备抵抗100MPa压力的能力,而混凝土的抗拉强度至多为5MPa,很容易因冻结而破坏。水的冻结压力比材料固有的强度大很多,所以单靠材料本身阻止水的冻结是非常困难的。弹性好的材料一般不会发生冻害现象。因为水的冻结压力虽然很大,但膨胀量只有原体积的9%。
3、所以,如果材料具备适应体积增加的弹性变形,材料能够保持完好,如埋在混凝土中的木材,由于冻结膨胀虽使混凝土结果破坏,但木材没有受到破坏,这是因为混凝土和木材有不同的变形能力,混凝土中引入气泡可以提高抗冻性既是这个原理。（2）混凝土中水的结冰不同的混凝土冻融循环时,其冻害现象也不同。干燥混凝土第一次冻融后一般不会留下明显的残余变形,如轻骨料混凝土经历每次冻融循环,只要温度降低到0°,随着温度的降低膨胀增大,冻害也严重,最后留有很大的残留变形。这种现象不能用普通水的相变解释。普通水在0°冻结成冰后体积迅速增加,但结冰后只有热收缩现象,随着温度降低体积减少,在含水混凝土中负温条件下随温度降低膨胀增
4、加。这是因为每个温度阶段都形成新的冰相,改变这种冰点的因素如下:1）混凝土微空隙内的水份处于高压封闭状态。72）混凝土微孔中的水份含有盐类,且随冰晶的出现,含盐水的浓度增加,冰点继续降低。3）混凝土中的水处于微细孔中,由于孔壁的影响,孔径越小,冰点降低越多。（3）粗骨料中水的结冰粗骨料在混凝土冻害中起着很重要的作用。在同样的水灰比和养护条件下,选择的粗骨料不同,其抗冻性有着很大的差别。如果粗骨料质量很差,孔隙多,吸水率大,势必影响混凝土的抗冻融性。粗骨料对混凝土抗冻融性的影响不仅取决于它的吸水性,也决定于骨料表面粘结性及粗骨料和砂浆膨胀系数的差异等。因为冻融作用对混凝土温度变化影响很大,在
5、反复的冻融过程中,水份侵入松弛的混凝土组织,使混凝土结构早期破坏。（4）混凝土路面抗冻性能改良的方法1)加强对试验细节的控制,严格控制试件的几何尺寸、开始试验的龄期及饱和程度。2)横向比较的试件要在相同型号的冻融试验机内进行。试件的摆放应在冻融期间一定时间间隔内进行互换,如图6。3)尽可能的降低冻融的速率,但要控制融化的时间,防止在融化状态下龄期的增长。74）提高原路面防水能力。对所有缩缝、纵缝、裂缝清缝后，用填缝料灌缝。然后在原混凝土路面上加铺土工布隔离层或加铺1．5～2．5cm沥青混和料隔离层，不做隔离层的应洒布粘层油，以减少路表水下渗并提高加铺层与原路面的结合能力。5)加铺沥青层。在
6、隔离层(粘层)上加铺沥青混凝土面层一般应分为二层，下面层较厚(一般6～9cm)，采用热稳定性较好的开级配粗粒式或中粒式沥青碎石或沥青混凝土，上面层较薄(一般厚4～6cm)，采用防水性能较好的密级配细粒式或中粒式沥青混凝土。6）对于出现少量裂缝的水泥混凝土路面，可采用灌缝技术进行维修。灌缝材料有环氧树脂类、聚氨脂与改性聚氨脂类、烯类及沥青橡胶类。环氧树脂类灌缝材料有耐热、活性高、内聚力高、粘附力强、收缩率较低等优点，但它本身延伸率低，脆性大，因此需对环氧树脂进行改性，加入低分子液体改性剂、增柔剂、增韧剂等。常用的改性环氧树脂类材料有聚硫改性环氧灌缝材料，双组分快速固化灌缝材料。3.SMA（沥
7、青碎石玛蹄脂）是一种高性能改性沥青混合料，对组成材料具有较高的要求，尤其是季冻区SMA路面要选择优质的符合要求的材料，可以预防SMA同出现的早期病害。3．1SMA路面材料的组成设计3.1.1沥青结合料7我国必须符合“重交通道路沥青技术要求”，在大多数地区，要使用比通常的标号硬一级的沥青，最好是改性沥青，SMA有采用较硬沥青等级的趋势。3.1.2粗集料为了充分发挥粗集料的嵌挤作用，必须采用坚硬、粗糙的石料。我国建议粗集料的
