林生峰 吳桃英
一、前言
公路路面基層是路面結(jié)構(gòu)的承重層，基層材料必須具備相應(yīng)的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。隨著公路車輛軸載的提高，路面材料的要求也在不斷地提升，作為路面基層材料，收縮性能也是一個(gè)值得重視的指標(biāo)。實(shí)際情況中，路面材料用砂量較大，而適合高等級(jí)路面的主要為河砂，為緩解目前日益緊缺的河砂資源，若能按照國(guó)家相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，利用淡化海砂替代部分河砂，將是以后公路行業(yè)的發(fā)展方向。
路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定關(guān)系到行車安全，而路面基層材料是保證路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的重要因素。目前使用多的基層材料是無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料，例如水泥、石灰或二灰穩(wěn)定上等。本文選取了二灰穩(wěn)定碎石作為試驗(yàn)對(duì)象，通過摻加淡化海砂后，對(duì)這種無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定碎石的收縮性能的變化情況進(jìn)行分析。
本試驗(yàn)采用6組試件進(jìn)行試驗(yàn)，其中，二灰的比例石灰:粉煤灰為20:80。第1,2,3組試件二灰穩(wěn)定碎石采用二灰摻量分別為10%,15%,20%，集料配合比為:碎石:石粉=40%:60%;第4,5,6組的二灰摻加量分別與1,2,3組相同，只是在集料中摻加了淡化海砂，海砂通過添加UEA型混凝土外加劑而起到淡化作用，外加劑用量為海砂的5%。集料配合比調(diào)整為:碎石:淡化海砂:石粉=35%:30%:35%
二灰穩(wěn)定碎石混合料的干縮現(xiàn)象是由于其內(nèi)部工藝水含量減少而引起整體宏觀體積收縮。因此含水量對(duì)于二灰穩(wěn)定碎石混合料的干縮現(xiàn)象起到至關(guān)重要的作用。采用傳統(tǒng)方法，通過試驗(yàn)測(cè)出二灰穩(wěn)定碎石混合料的干縮應(yīng)變及干縮系數(shù)。如果在水分散發(fā)的過程中混合料將產(chǎn)生過大的干縮，則干縮應(yīng)變過大，而此時(shí)由于路面面層、底基層或路基的共同約束下，造成混合料內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過混合料所能承受極限的拉應(yīng)力，基層材料將被拉裂，出現(xiàn)微裂縫。在車輛荷載的作用下，微裂縫應(yīng)力集中并繼續(xù)發(fā)展，將對(duì)路面面層并形成反射裂縫，因此必須保證基層材料的穩(wěn)定性。
經(jīng)過試驗(yàn)得到相應(yīng)的二灰穩(wěn)定碎石干縮系數(shù)一失水量關(guān)系曲線。二灰摻加量對(duì)淡化海砂穩(wěn)定碎石的干縮性影響較大，二灰摻加量的增加會(huì)使混合料干縮應(yīng)變和干縮系數(shù)增大。而采用相同的二灰含量時(shí)，摻加淡化海砂的試件干縮應(yīng)變曲線比較平緩，而沒有摻加淡化海砂的關(guān)系曲線較陡。
由此得出結(jié)論：摻加淡化海砂二灰穩(wěn)定碎石的干縮應(yīng)變比相同摻加量穩(wěn)定碎石干縮應(yīng)變小，原因在于淡化海砂替代了部分石粉，細(xì)集料比例減少，集料的比表面積減小。因此摻加淡化海砂的混合料的水灰比降低，特別是工藝水的比例大幅減少，此時(shí)干縮系數(shù)較小，干縮特性也較穩(wěn)定。
除了干縮之外，二灰穩(wěn)定碎石基層同樣在溫度影響下會(huì)發(fā)生脹縮，當(dāng)材料收縮時(shí)產(chǎn)生拉應(yīng)力，并在強(qiáng)度薄弱處產(chǎn)生開裂。裂縫處會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，當(dāng)裂縫繼續(xù)發(fā)展時(shí)，面層開裂。在實(shí)際施工中，基層施工完成后，隨著時(shí)間的發(fā)展，到面層施工時(shí)，干縮現(xiàn)象基本完成。由于路面面層的密水性能較好，在整個(gè)路面結(jié)構(gòu)施工之后，基層收縮裂縫以溫度裂縫為主。因此，在路面結(jié)構(gòu)的正常使用過程中，基層材料的穩(wěn)定溫縮性能更加重要。本試驗(yàn)分析淡化海砂劉一二灰穩(wěn)定碎石的溫縮性能的影響情況。
1試驗(yàn)設(shè)計(jì)
本試驗(yàn)采用的材料與上述的干縮試驗(yàn)相同配合比的淡化海砂二灰碎石材料試件，試驗(yàn)方法與其他溫縮試驗(yàn)基本相同圖。溫縮試驗(yàn)在高低溫交變環(huán)境箱內(nèi)進(jìn)行，試驗(yàn)溫度從55℃降低到一250C，每次降幅100C，降溫速度為10C/min，每次降溫后穩(wěn)定恒溫2h;溫度變化通過儀器溫控程序自動(dòng)控制，數(shù)據(jù)采集則由應(yīng)變儀通過計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成采集。試件養(yǎng)護(hù)齡期為28天，每組試件3個(gè)。為了排除干縮現(xiàn)象的影響，試件在105℃的烘箱中烘12h后恢復(fù)的室溫情況下[3]，再貼應(yīng)變片。接著將試件放人環(huán)境箱中，在55℃下恒溫2h后，開始數(shù)據(jù)采集每一溫變段的應(yīng)變值以恒溫后時(shí)刻采集的數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，采用以下公式計(jì)算溫縮系數(shù):
從表2和表3中可以得到，二灰摻加量在不同溫度下的溫縮應(yīng)變和溫縮系數(shù)是不同的。隨著二灰摻加量的增加，混合料中膠結(jié)物比例增加，混合料的溫縮效應(yīng)也
增大。但是摻加海砂的混合料比相應(yīng)的普通水穩(wěn)碎石試件溫度穩(wěn)定性較好。將每種配合比混合料試件所得到的溫縮系數(shù)p與溫度變化△t的函數(shù)關(guān)系基本成線性關(guān)系，
如圖2所示。
2結(jié)果分析
各關(guān)系直線都非常接近，摻加海砂的溫縮系數(shù)一溫度的斜率較小，這可以直觀地得出，摻加淡化海砂的二灰碎石混合料的溫度穩(wěn)定性較好。其原因與干縮效應(yīng)基
本相同，由于淡化海砂的摻加，減少了礦粉的含量，集料以嵌接一密實(shí)結(jié)構(gòu)存在，材料的溫度穩(wěn)定性更好。
四、結(jié)語
摻加淡化海砂二灰穩(wěn)定碎石的干縮應(yīng)變比二灰穩(wěn)定碎石干縮應(yīng)變小，主要原因在于加入淡化海砂后，減少了集料中礦粉的比例，集料的比表面積大大減少，從而減少了膠結(jié)材料的含量，因而干縮效應(yīng)減小;而另一方面，摻加淡化海砂的二灰穩(wěn)定碎石的溫縮系數(shù)也比二灰穩(wěn)定碎石小，其原因同樣是由于淡化海砂的替代了部分礦粉，粗集料的比例較大，集料的以嵌接一密實(shí)結(jié)構(gòu)存在，溫度穩(wěn)定性提高。
二灰穩(wěn)定碎石的具有良好的力學(xué)性能、板體性和水穩(wěn)性，是路面基層的優(yōu)質(zhì)材料。但由于河砂資源日益減少，本文試驗(yàn)采用淡化后的海砂替代河砂作為摻加料，摻加到二灰穩(wěn)定碎石中，其干縮性和溫縮性都得到改善。如果作為支路基層材料，其穩(wěn)定性將得到改善，這也為減少路面面層的收縮裂縫起到重要作用。
