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浅述水泥稳定碎石基层干缩及温缩机理 　　【摘要】水泥稳定碎石无机半刚性材料由于自身存在干缩和温缩特性，不可避免地存在开裂问题。本文从半刚性材料组成及特点出发，探讨了其干缩很温缩开裂机理，为工程上防止半刚性基层材料开裂提供理论依据。 　　【关键词】路面工程；半刚性基层；干缩；温缩；机理分析 　　1. 概述 　　众所周知，水泥稳定碎石基层混合料的收缩是导致沥青路面出现反射裂缝的主要原因，水泥稳定碎石半刚性材料的收缩又分为干缩（由含水量引起的）和温缩（由温度变化引起的），在含水量和温度变化下，内部产生干缩应力和温缩应力，当收缩应力超过半刚性材料的极限抗拉强度，即出现开裂。最终出现开裂尤其当沥青面层较薄时，路面反射裂缝更为明显。因此，对于水泥稳定碎石材料，研究其收缩机理和收缩规律尤为重要。现从微观角度，对混合料的干、温缩的产生机理予以分析。 　　2. 干缩机理分析 　　2.1研究表明，在无机结合料稳定类材料中，对干缩影响最大的是粘结料、含水量及细集料，粗集料的影响十分微小。因此大量的干缩研究仍然针对不同的胶结料含量、不同的含水量以及不同的级配进行，这些研究很大程度上揭示了混合料及组成材料的干缩规律。 　　2.2无机结合料稳定类材料经拌和压实后，由于蒸发和混合料内部发生的水化作用，混合料的水份会不断减少。由于水的减少而发生的毛细管作用、吸附作用、分子间力的作用、材料矿物晶体或凝胶体间水的作用和碳化收缩作用等会引起无机结合稳定材料产生体积收缩。这种收缩就是我们通常所说的干缩。 　　2.2.1毛细管张力作用。 　　半刚性基层材料毛细管中水的弯液面存在着内外压力差（即毛细管张力），以压力的形式作用于毛细管壁，其大小与毛细管的半径成反比。当水分蒸发时，毛细管水面下降，弯液面的曲率半径变小，致使毛细管压力增大，从而产生收缩。 　　2.2.2吸附水分子间力作用。 　　毛细水蒸发完结后，随着相对湿度的继续变小，无机结合料稳定材料中的吸附水开始蒸发，使颗粒表面水膜变薄，颗粒间距变小，分子力增大，导致其宏观体积进一步收缩。这一阶段的收缩量比毛细管作用的量大的多。当吸附水膜减薄到一定的程度时，收缩量逐渐减少，直至收缩终止。 　　2.2.3矿物凝胶作用。 　　随着相对湿度的继续减小，无机结合料稳定材料中的层间水开始蒸发，使晶格间距变小，导致其宏观体积进一步收缩。 　　2.2.4碳化脱水作用。 　　（1）Ca（OH）2 和CO2反应生成CaCO3中析出水而引起体积收缩。 　　（2）实际上，水泥稳定类材料的干缩性能（包括最大干缩应变和平均干缩系数）的大小与水泥含量、被稳定材料的类别、粒料含量、直径小于0.5mm的细颗粒含量、试件含水量以及龄期都有关系。为正确评价振动成型法低剂量水泥稳定碎石的干缩力学特性，本研究对不同含水量、不同水泥剂量以及不同龄期条件下的水稳试件进行了试验研究。 　　（3）一般认为，混合料制件含水量越大，材料的干缩应变越大，含水量每增加1%，干缩应变增加23.5%～80.1%。东南大学杨小芳对二灰稳定碎石的干缩研究表明，最佳含水量增加2%的混合料所产生的最大干缩应变比在最佳含水量条件下所产生的干缩应变大24.9%，而混合料含水量比最佳含水量低2%时，混合料所产生的最大干缩应变小41.0%。可见，含水量偏差对混合料干缩应变产生很大的影响。 　　3. 温缩机理分析 　　3.1温度收缩特性是形成半刚性基层开裂进而形成反射裂缝的一个因素，研究温度收缩特性对了解温度收缩机理、选择适宜的材料、有效进行结构抗裂设计以及对材料和结构进行评价都具有十分重要的意义。 　　（1）水泥稳定碎石基层混合料是由固相（各种原材料颗粒和生成的凝胶体），液相（游离于固体颗粒空隙间的重力水、孔隙中的毛细水和吸附在固体颗粒表面的结合水），气相（孔隙中的空气）组成的三相体。混合料的温度收缩是指混合料因温度降低而产生的整体体积缩小现象。对于温度收缩特性国内外都进行了比较充分的研究，一般认为，粗骨料对结构层的整体温缩特性影响不大，影响比较大的是粘结料和细料以及含水量。因此，大多数研究都针对不同的黏结料、细料以及含水量的不同进行实测对比，进而了解材料和结构层的整体温缩特性。振动成型法低剂量水泥稳定碎石基层是由较多的粗骨料和粘结料组成，因此研究其不同的粘结料剂量以及不同含水量下的温缩特性具有合理的依据。 　　（2）水泥稳定碎石混合料是一种三相材料，三相组成在温度降低过程中相互作用而产生体积收缩，即所谓的温度收缩特性。由于三相组成中气相一般与外界大气连通，气相的温度收缩效应可以忽略；粗骨料受温度的影响很小，因此影响水泥稳定碎石混合料温度收缩特性的主要是粘结料和含水量。 　　（3）水泥与骨料以及少量矿料结合形成较多的结晶体，还有少量的非结晶体，其热学