陳曉瑜

【摘 要】隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，道路交通的安全和暢通不論對(duì)我們的人身安全還是經(jīng)濟(jì)發(fā)展都起著不可忽視的作用。但是就目前情況而言，我國(guó)道路還存在較多問(wèn)題，比如裂縫、斷裂、坑洼、積水等。道路抗裂性能的好壞是影響路面使用質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵性因素，因此對(duì)水泥粉煤灰穩(wěn)定沙礫基層結(jié)構(gòu)抗裂性能的研究意義深遠(yuǎn)。

【關(guān)鍵詞】粉煤灰；基層結(jié)構(gòu)；抗裂性能

導(dǎo)言

瀝青路面是現(xiàn)如今社會(huì)最普遍的路面形式，這種路面在使用一段時(shí)間之后，很容易出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，再經(jīng)過(guò)人為因素和自然因素的雙重作用，路面就會(huì)出現(xiàn)斷裂、坑洼、積水等一系列問(wèn)題，這些問(wèn)題都會(huì)破壞路面的完整性、平整性和美觀性。隨著這些情況不斷加劇惡化，道路的使用壽命會(huì)被大大縮短，使用質(zhì)量會(huì)直線下降。根據(jù)以上闡述的種種問(wèn)題，我們很多公路工作者提出了一系列的解決辦法。本文著重對(duì)水泥粉煤灰穩(wěn)定沙礫基層結(jié)構(gòu)抗裂性能進(jìn)行分析。

一、強(qiáng)度機(jī)理分析

粉煤灰是一種氣硬性材料，它含有大量的SiO2、Al2O3等活性物質(zhì)，這些活性物質(zhì)在粉煤灰中以球形玻璃體存在，這種玻璃體比較穩(wěn)定，表面又相當(dāng)致密，不易水化，水泥粉煤灰早期反應(yīng)主要是遇水產(chǎn)生水解和水化反應(yīng)，水泥水化生成硅酸鈣晶體，這些晶體產(chǎn)生部分強(qiáng)度，同時(shí)水泥水化生成氫氧化鈣，通過(guò)液相擴(kuò)散到粉煤灰球形玻璃體表面，發(fā)生化學(xué)吸附和侵蝕，生成水化硅酸鈣與水化硅酸鋁，大部分水化產(chǎn)物開始以凝膠體出現(xiàn)，隨著凝期的增長(zhǎng)，逐步轉(zhuǎn)化為纖維狀晶體，并隨著數(shù)量不斷增加，近體相互交叉，形成連鎖結(jié)構(gòu)，填充混合物的孔隙，形成較高的強(qiáng)度，隨著粉煤灰的不斷調(diào)動(dòng)，使水泥粉煤灰不僅有較高的早期強(qiáng)度，而且其后期強(qiáng)度也有較大的提高。

二、水泥粉煤灰穩(wěn)定沙礫基層結(jié)構(gòu)存在的問(wèn)題

水泥粉煤灰穩(wěn)定沙礫混合料是一種比較經(jīng)濟(jì)適用的路面基層材料，它具有抗壓性、不易變形、水穩(wěn)定性、耐凍性等特點(diǎn)，且在施工方面操作比較容易。其具備的較高強(qiáng)度和良好的完整性、平整性，是判斷路面結(jié)構(gòu)基層路用性能好壞的關(guān)鍵。在道路使用過(guò)程中不難發(fā)現(xiàn)，不論是哪種基層結(jié)構(gòu)，不論是在何種自然條件下，都不可避免會(huì)出現(xiàn)路面開裂、坑洼、斷裂等一系列現(xiàn)象。

（一）水泥和粉煤灰在穩(wěn)定沙礫路面之間的比例

粉煤灰的分量對(duì)材料的強(qiáng)度起著至關(guān)重要的影響作用，同時(shí)它也是水泥粉煤灰穩(wěn)定沙礫材料的重要組成部分。不同的劑量和路面基層的抗裂性不同，因此要嚴(yán)格把握好水泥粉煤灰之間的不同份量。在材料的合理組合下，以不改變其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度為前提，適量降低水泥的分量改善結(jié)構(gòu)抗干縮性能，從而增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的總體抗裂性能。粉煤灰混合料在很大程度上能降低水化熱溫，還可以增強(qiáng)和易性。

（二）環(huán)境濕度的影響

環(huán)境溫度的影響容易導(dǎo)致路面基層出現(xiàn)干縮和溫縮裂縫。路面基層結(jié)構(gòu)在不同水泥劑量和不同粉煤灰含量時(shí)的干燥收縮系數(shù)和溫度收縮系數(shù)會(huì)隨著自然環(huán)境變換而改變。水泥穩(wěn)定沙礫材料的抗裂性性能可以從干縮系統(tǒng)表示出來(lái)，如果干縮內(nèi)部的含水量不斷變化將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)體積發(fā)生變化，所以說(shuō)其對(duì)水具有很強(qiáng)的敏感性，混合料成分也被干縮系數(shù)所影響。

（三）環(huán)境溫度的影響

水泥粉煤灰穩(wěn)定沙礫基層內(nèi)部溫度的變化會(huì)產(chǎn)生溫度應(yīng)變力，在含水量比較多的情況下，溫度低于0℃時(shí)，水會(huì)結(jié)冰從而造成整體材料漲縮，系數(shù)會(huì)直接減少。反之，溫度高于0℃時(shí)，其收縮系數(shù)會(huì)明顯增大。由此可見，路面基層開裂還受水泥粉煤灰穩(wěn)定沙礫基層材料溫度收縮的影響，因此要盡量縮小混合料內(nèi)部和外部的溫度差，降低水泥水化熱，控制好溫縮打開率。

三、增加水泥粉煤灰穩(wěn)定沙礫基層結(jié)構(gòu)抗裂性能方法

（一）路面基層材料配合比設(shè)計(jì)

在進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí)，粉煤灰摻量是一個(gè)重要的因素，如果粉煤灰摻量太小，大顆粒礫石間的孔隙仍然無(wú)法得到很密實(shí)的填充，如果粉煤灰的摻量過(guò)大，則使得粗顆粒相互分離，從而使骨架密實(shí)型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成為了懸浮密實(shí)型結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度下降。參照以往研究結(jié)果，粉煤灰摻量取10%。

（二）嚴(yán)格掌控水泥和粉煤灰在穩(wěn)定沙礫路面的比例，適量加入粉煤灰

水泥和粉煤灰是水泥粉煤灰穩(wěn)定沙礫的活性激發(fā)劑，它還摻有一定比例的沙礫從而變成了路面基層材料。水泥粉煤灰穩(wěn)定沙礫之間具有一定的空隙，加入適量的粉煤灰會(huì)增加水泥粉煤灰穩(wěn)定沙礫的密實(shí)度，使沙礫之間增加黏合，從而達(dá)到填補(bǔ)空隙的作用。加入粉煤灰時(shí)一定要要控制好水泥的劑量，加入太多會(huì)加大水化熱反應(yīng)溫度，加入劑量太少會(huì)減少他的黏合性，都容易造成路面基層開裂。由于粉煤灰的活性以及球形顆粒表面比較光滑，適當(dāng)加入會(huì)減少骨料之間的摩擦力和阻力，可以相應(yīng)減少拌合物用水量，從而達(dá)到水泥穩(wěn)定沙礫的和易性，提高后期的強(qiáng)韌度。

（三）注意濕度溫度收縮

加入粉煤灰后，粉煤灰會(huì)吸收水泥水化產(chǎn)成氫氧化鈣，一定程度上會(huì)降低碳化所引起的收縮，并且會(huì)削弱水泥穩(wěn)定沙礫的碳化作用。在水泥穩(wěn)定沙礫材料含水較多的情況下，干燥收縮會(huì)通過(guò)毛細(xì)管張力的作用通過(guò)吸附水和分子間力作用達(dá)到層間水作用，從而達(dá)到收縮的目的。因此控制好這些收縮量才能更好的控制掌握水泥穩(wěn)定沙礫干燥收縮。溫度收縮時(shí)由于路面基層溫度的變化產(chǎn)生了溫度應(yīng)變力。環(huán)境溫度較高時(shí)會(huì)造成路面基層底部的溫度較低，路面基層底部容易產(chǎn)生溫度應(yīng)變力，車輛的重量會(huì)對(duì)路面基層底部產(chǎn)生拉應(yīng)力，環(huán)境溫度較低時(shí)，路面基層的頂部會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力，應(yīng)變力會(huì)與拉應(yīng)力相結(jié)合，從而造成路面基層開裂。因此要研究混合料的原材料在不同溫度下的熱脹冷縮系數(shù)。

（四）水泥粉煤灰加水?dāng)嚢韬笠皶r(shí)碾壓、壓實(shí)

水泥粉煤灰穩(wěn)定沙礫的強(qiáng)度形成，主要是因?yàn)榛旌狭现g發(fā)生一些反應(yīng)，使這些混合料緊密黏合在一起。把水加入到水泥粉煤灰攪拌之后，他們之間會(huì)產(chǎn)生一些化學(xué)反應(yīng)，因此我們要及時(shí)碾壓并壓實(shí)，在壓實(shí)的混合料中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，從而增加它們之間的粘合度和密實(shí)度。在不壓實(shí)的情況下，它們的化學(xué)反應(yīng)也會(huì)發(fā)生，那么混合料之間不會(huì)有任何粘合性，會(huì)變成一堆散落體，沒(méi)有任何強(qiáng)度可言。如果水泥粉煤灰穩(wěn)定沙礫被壓實(shí)那么它們的間隙會(huì)被填充完全，之間相互粘合在一起，形成一個(gè)堅(jiān)實(shí)的集體，增加水泥粉煤灰穩(wěn)定沙礫的強(qiáng)度。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，路面基層出現(xiàn)開裂、斷裂、坑洼等一系列問(wèn)題與施工時(shí)對(duì)水的控制以及自然氣候條件等一些因素有關(guān)，另外水泥與粉煤灰之間比例也影響著路面基層結(jié)構(gòu)的抗裂性能，因此在水泥穩(wěn)定沙礫加入適量的粉煤灰，能有效增強(qiáng)路面基層結(jié)構(gòu)的抗裂性能。只要處理好這些問(wèn)題，公路路面使用壽面和使用質(zhì)量將會(huì)大大提高，給社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)積極的影響。

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