膨脹劑對(duì)水泥穩(wěn)定碎石性能影響研究綜述

【摘要】水泥穩(wěn)定碎石具有穩(wěn)定性好、經(jīng)濟(jì)性能優(yōu)越、施工簡便快速等優(yōu)點(diǎn)，但是其抗裂性差、耐久性不佳，阻礙了其在各大公路工程中的應(yīng)用。本文搜集了國內(nèi)關(guān)于水泥穩(wěn)定碎石的研究，總結(jié)出提高水泥穩(wěn)定碎石路用性能的辦法，通過加入膨脹劑，增加水泥穩(wěn)定碎石的密實(shí)度，減小材料的孔隙率，增強(qiáng)水泥穩(wěn)定碎石的強(qiáng)度性能以及耐久性，綜述了各研究者關(guān)于膨脹劑對(duì)水泥穩(wěn)定碎石的各項(xiàng)性能的影響研究。

【關(guān)鍵詞】水泥穩(wěn)定碎石；膨脹劑；耐久性

1概論

目前水泥穩(wěn)定基層材料被廣泛的運(yùn)用在我國公路建設(shè)中，水泥穩(wěn)定基層材料具有的優(yōu)點(diǎn)：穩(wěn)定性好、產(chǎn)量高、攪拌時(shí)間短、利于高效、大面積的持續(xù)施工；另外經(jīng)濟(jì)性能好，在缺乏粒料的地區(qū)，采用水泥穩(wěn)定材料是比較經(jīng)濟(jì)的[1]。同時(shí)水泥穩(wěn)定基層材料也存在很多缺點(diǎn)，例如材料的抗裂性能差，滲透性能不好等。水泥穩(wěn)定基層是通過振動(dòng)壓路機(jī)振動(dòng)碾壓成型，通過最大干密度、最佳含水量的指標(biāo)進(jìn)行指導(dǎo)施工[2,3]。水泥穩(wěn)定基層在較大的振動(dòng)壓實(shí)能作用下，得到很高的密實(shí)度，但是其內(nèi)部由于膠凝材料較少，仍然有許多空隙沒有得到良好地填補(bǔ)。盡管水泥穩(wěn)定材料能夠在壓路機(jī)的作用下緊密的連接在一起，可是這種連接僅僅是物理接觸，這種接觸削弱了膠凝材料的粘結(jié)性，所以這種集料的接觸也成為材料中的薄弱區(qū)，給強(qiáng)度的降低、水分的進(jìn)入和耐久性的減弱創(chuàng)造了條件。

水泥穩(wěn)定半剛性基層應(yīng)用于各個(gè)公路工程中，問題出現(xiàn)的也非常多，最多的表現(xiàn)為收縮與開裂，導(dǎo)致路面反射縫的生成，并且嚴(yán)重影響了公路結(jié)構(gòu)，另外由于地下水的侵入以及路面水分的滲透，都導(dǎo)致水泥穩(wěn)定基層的耐久性不佳，減弱其正常的使用年限。

2 膨脹劑對(duì)水泥穩(wěn)定碎石力學(xué)性能的影響

張宏君[4]研究了水泥摻量為5%的條件下，膨脹劑摻量分別為0%、3%、5%、8%、10%時(shí)，水泥穩(wěn)定碎石無側(cè)限抗壓強(qiáng)度以及劈裂強(qiáng)度的變化規(guī)律，圖1、2可以看到不同的齡期對(duì)于無側(cè)限抗壓強(qiáng)度和劈裂強(qiáng)度，膨脹劑的摻量分別有個(gè)最佳值。齡期為180天時(shí)，在膨脹劑的摻量為8%時(shí)，水泥穩(wěn)定碎石的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度最高且為7MPa，相對(duì)于沒有摻膨脹劑的組分，提高約4.5%；齡期為90天，膨脹劑摻量為5%時(shí)，水泥穩(wěn)定碎石的劈裂強(qiáng)度最佳且為1.11MPa，相對(duì)于沒有摻膨脹劑的試件，提高約29%。摻量太高時(shí)，由圖可以看到當(dāng)膨脹劑的摻量為10%的條件下，其無側(cè)限抗壓強(qiáng)度以及劈裂強(qiáng)度相對(duì)于膨脹劑的最佳摻量時(shí)，均有所降低。

因此可以得出，膨脹劑的加入是有利于提高水泥穩(wěn)定碎石的力學(xué)性能，前期強(qiáng)度以及后期強(qiáng)度均有所提高，但是膨脹劑的加入有其最佳摻量，主要是因?yàn)樗喾€(wěn)定碎石的空隙率較高，施工過程中壓路機(jī)能夠?qū)⑺喾€(wěn)定碎石壓實(shí)達(dá)到最佳干密度，但是壓路機(jī)的壓實(shí)能是隨著面層到內(nèi)部而逐漸減弱的，導(dǎo)致內(nèi)部依然存在很多空隙，從而不利于強(qiáng)度性能的發(fā)展，而膨脹劑的加入通過其化學(xué)膨脹性將這些空隙填充，有效的增加體系的密實(shí)度，此外也有利于水泥顆粒等膠凝材料得到二次重排，使其更加貼近于界面薄弱區(qū)以及多孔區(qū)域，隨著齡期的增加而改善薄弱區(qū)。因此強(qiáng)度性能由于膨脹劑的加入而有所增加，但是當(dāng)膨脹劑摻量超過其最佳摻量時(shí)候，過度的膨脹又會(huì)引起強(qiáng)度的降低，當(dāng)膨脹大到水泥漿體系中的內(nèi)部空隙無法容納時(shí)，反而會(huì)破壞材料本身已經(jīng)形成的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致強(qiáng)度降低。

3 膨脹劑對(duì)水泥穩(wěn)定碎石干縮性能的影響

水泥穩(wěn)定碎石由于其干縮而引起的裂縫，從而導(dǎo)致路面反射縫的生成是目前很多路面破壞的原因之一，這也較大限制了水泥穩(wěn)定碎石在各大工程中的應(yīng)用。陳冬燕[5]研究了水泥摻量為5%的條件下，膨脹劑摻量為0%、3%、5%、8%時(shí)，水泥穩(wěn)定碎石的干縮率，成型的試件為100mm×100mm×400mm的小梁，所得到的干燥收縮系數(shù)如圖3所示。