章无机结合料稳定材料及路面资料.ppt

* * 3疲劳特性 半刚性基层材料模量随龄期的增长而不断增长，这种基层早期具有柔性路面的力学特性，当环境适应时，其强度和刚度都会随时间的增长而增强，但其最终抗弯拉强度和弹性模量还是远小于刚性基层。半刚性基层的强度不仅与材料品种有关，而且与试验及养生条件有关。对水泥稳定材料强度主要受级配组成﹑粉粒含量﹑粘粒含量﹑水泥剂量影响；石灰粉煤灰稳定材料主要受土的类别﹑塑性指数﹑粒料及配合比影响。半刚性基层结构与柔性路面相比，具有强度高﹑稳定性好﹑刚度大﹑整体性好等优点。其不足之处是脆性大﹑抗变形能力差。当我们在半刚性基层上铺筑较薄的沥青面层时，由于沥青对温度的敏感性，以及在疲劳荷载作用下，半刚性基层裂缝便反应到面层上形成反射裂缝。 * 描述材料干缩主要用干缩应变、干缩系数、干缩量、失水量、失水率和平均干缩系数。 干缩应变(εｄ)是水份损失引起试件单位长度的收缩量(×１０－６)； 干缩系数（αｄ）是某失水量时，试件单位失水率的干缩应变(×１０－６)； 平均干缩系数（）是某失水量时，试件的干缩应变与试件的失水量之比(×１０－６/ΔＷ)； 失水量（ΔＷ）是试件失去水份的重量(g)； 失水率（αw）是试件单位重量的失水量(%)； 干缩量（Δl）是水份损失时试件的收缩量(10－３mm)。 　　　　　　　　　 εｄ＝Δl／l αw＝ΔW／Wd 　　　　　　　　　 αｄ＝εｄ／αw 　　　　　 ＝εｄ／ΔＷ 式中：Δl为含水量损失ΔW时，小梁试件的整体收缩量，l为试件的长度。 描述材料温缩主要用温缩应变、温缩系数、温缩量和平均温度收缩系数。 温度应变(εt)是温度变化引起的试件单位长度变化量(×１０－６)； 平均温度收缩系数是某温度时，试件的温度应变与试件的温度变化之比(×１０－６/℃) 　　　　　　　　　εt＝Δl／l 　　　　　　　　　 ＝εｄ／ΔT 式中：Δl为温度变化ΔT时，小梁试件的整体收缩量，l为试件的长度。 * 1热胀特性 半刚性基层材料的宏观热胀性是其固﹑液﹑气三相热学性质相互作用综合效应的外观表现。原材料除粉土矿物外，一般具有较小的胀缩系数，而新生胶结合物具有较大的热胀系数。各种形式的水通过扩张作用，毛细管压力作用和冰冻作用，对其冻胀性产生相当大的影响。当含水量接近最佳含水量时，半刚性基层材料的温度收缩系数呈现最大值。 2干燥特性 半刚性基层材料的干燥收缩主要是通过毛细管张力作用，吸附水及分子间力作用﹑层间水作用和硫化作用4个过程而引起整体宏观的收缩。 半刚性基层材料处于相对湿度和温度不断变化的环境，而相对温度又与湿度成反比。因此，半刚性基层的温度收缩与干燥收缩一般同时发生，而且往往产生相反效应。处于平衡含水量状态的半刚性基层材料，随着内部温度的进一步降低，含水量会有所上升。所以其胀缩率是温度与湿度相互作用的综合效应。 半刚性基层一般在高温季节中建成，成型初期内部含水量大，且未被沥青面层封闭。此时基层内部的水分必然要蒸发，从而发生由表及里的干燥收缩。同时，环境温度也存在昼夜温差，所以，修建初期的半刚性基层同时受到干燥收缩和由昼夜温差引起的温度胀缩疲劳作用的综合效应，这个阶段是以干燥收缩为主，温度收缩为辅的综合过程。经过一定龄期的养生，半刚性基层铺筑沥青面层后，由于基层内相对湿度增大，使材料的含水量有所回升且趋于平衡，这个时期半刚性基层的收缩主要是温度收缩。 对于含土较多的材料以干缩为主，对于含集料较多的材料以温缩为主。 * 半刚性基层材料的裂缝主要产生于其温度收缩﹑干燥收缩和疲劳荷载作用。 1温度收缩机理 温度收缩机理半刚性基层的无机结合料稳定料是由固相（组成其空间骨架的原材料的颗粒和其间的胶结料）﹑液相（存在于固相表面与空隙中的水和水溶液）和气相（存在空隙中的气体）组成。无机结合料温度材料的外观胀缩性是三相在降温过程中相互作用，使无机结合料稳定材料产生体积收缩即温度收缩。一般气相大部分与大气贯通，在综合效应中影响较小，可以忽略；原材料中砂砾以上颗粒的温度收缩系数较小，粉粒以下的颗粒温度收缩性较大。 无机结合料稳定材料固相大部分为结晶和部分非结晶体，其热学性质有质点间的键性和热运动以及结构组成所决定。 组成晶体的质点间的键性一般较强，质点的势运动只能在其平衡位置附近热震荡。晶体的势能曲线是不严格对称的左陡﹑右缓的复杂曲线。在一定温度下，晶体质点有一定的动能，质点在r′和r″间作震荡，平均间距为r0=（r′+ r″）/2。因此势能曲线在最低点不对称，热振动趋向于势能增加小的方向移动更大的距离。当材料系统在环境中得到热能时，平均间距r0右移，质点间距离温度升高而增大。 无机结合料稳定