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二灰碎石混合料技術性能要求論文
導讀：礦質混合料的級配是將各種不同的粒徑的集料，按照一定的比例搭配起來，以達到較高的密實度和較大摩擦力，良好的礦料級配應使礦料之間緊密接觸，集料能與二灰結合料之間形成較好的交互作用，壓實成形后使混合料的空隙率最小，以保證二灰碎石混合料具有足夠的力學強度、水穩(wěn)定性、抗收縮性能、抗沖刷性能及疲勞性能等路用性能。
關鍵詞：二灰碎石混合料，組成結構，技術性能，強度機理
1.二灰碎石組成結構
1.1礦料級配理論
礦質混合料的級配是將各種不同的粒徑的集料，按照一定的比例搭配起來，以達到較高的密實度和較大摩擦力，良好的礦料級配應使礦料之間緊密接觸，集料能與二灰結合料之間形成較好的交互作用，壓實成形后使混合料的空隙率最小，以保證二灰碎石混合料具有足夠的力學強度、水穩(wěn)定性、抗收縮性能、抗沖刷性能及疲勞性能等路用性能。目前常用的級配理論，主要有最大密度曲線理論和粒子干涉理論。兩種理論都是建立在以下兩個假設基礎上的：①假設基本顆粒為規(guī)則的球體；②假設同一分級顆粒都相等。
1.2二灰碎石組成結構
二灰碎石混合料的路用性能與它的結構特點有著非常密切的關系。混合料的結構是指混合料各組成材料之間相互作用的特點，相對位置分布及相互聯(lián)系的狀況。因此，混合料的結構特性與其材料組成、材料力學性能及各組成部分之間的相對位置密切相關，混合料受力變形特性是各結構特性組成因素的綜合反映，即混合料力學特性與結構特性成對應關系。當組成二灰碎石混合料結構特點的各因素發(fā)生變化時，混合料的力學特性也會發(fā)生變化。
混合料的結構強度在很大程度上取決于混合料的內摩阻力和粘結力。在混合料中，各結構組分的變化，會對整個混合料受力產(chǎn)生直接影響，從而使混合料具有不同的變形特性。其結構特點主要有以下三種情況：
1.2.1密實懸浮結構
這種結構形態(tài)的二灰碎石混合料，通常采用連續(xù)型密級配，骨料的顆粒尺寸由大到小連續(xù)存在。這種結構中含有大量細料，而粗料數(shù)量少，且相互間沒有接觸，不能形成骨架，粗穎粒猶如“懸浮”于細穎粒之中。三軸試驗表明，該種結構雖然具有較高的粘聚力，但摩阻角較低，其強度主要受粘結力所控制，在外部荷載作用下，易產(chǎn)生破壞。由此而修筑的二灰碎石基層，受二灰性質的影響較大，因而其抗收縮性能較差，使基層容易開裂，破壞了基層的整體性，是造成路面結構破壞的因素之一。
1.2.2骨架空隙結構
采用連續(xù)開級配的二灰碎石混合料屬于這一結構類型。在這種結構中，粗骨料較多，而細料數(shù)量過少，因此，雖然能夠形成骨架，但其殘余空隙較大。三軸試驗表明，雖然此種結構粘聚力較低，但其內摩阻角較大，其強度主要取決于內摩阻力，粘聚力相對是次要的。由此而修筑的二灰穩(wěn)定碎石基層，受二灰性質的影響較小，因而其抗收縮性能較好，但由于其空隙率太大，使基層的耐久性受到影響。
1.2.3密實骨架結構
密實骨架結構是綜合以上兩種類型組成的結構。二灰碎石混合料既有一定數(shù)量的粗骨料形成骨架，又根據(jù)殘余空隙的多少加入細料，從而使混合料形成較高的密實度。這種結構的混合料三軸試驗表明，此種結構不僅具有較高的內摩阻角，而且具有較高的粘聚力。理論上講，屬于該種結構類型的二灰碎石混合料具有最優(yōu)的力學性能、抗收縮性能和抗沖刷性能。
2.二灰碎石混合料技術性能要求
2.1要有足夠的強度和剛度
在結構厚度一定的條件下，從材料組成上看，基層的強度主要來自于兩個方面，一是依靠集料的骨架嵌擠作用，二是取決于無機結合料的水硬性膠結及填充作用。在這兩個因素的共同作用下基層能夠承受車輛行駛時所施加的荷載，并且在反復長期使用過程中不致產(chǎn)生明顯的殘余變形，具有顯著的抗剪切破壞和抗疲勞彎拉破壞能力。這種強度因素對瀝青路面下的半剛性基層顯得尤為重要。
2.2具有足夠的水穩(wěn)性和冰凍穩(wěn)定性
路表水會通過各種途徑進入路面結構中;在地下水位接近地表的地段，特別在路基填土不高時，地下水可通過毛細作用進入土基上部和路面結構層：在冰凍地區(qū)，由于冬季水分重分布的結果，路基上層和路面底基層都有可能處于潮濕或過濕狀態(tài)。這就要求基層材料在水的作用下，其強度、整體性和剛度不會明顯的下降，并且在冬季有一定的承受凍融循環(huán)作用的能力。
2.3具有足夠的抗沖刷能力
國內外的調查研究表明，二灰碎石基層材料的沖刷及由之而產(chǎn)生的唧泥現(xiàn)象是經(jīng)常存在的，而這些現(xiàn)象均與基層材料的組成特性有關。無論沖刷作用發(fā)生在水泥混凝土路面還是發(fā)生在瀝青路面上，其沖刷過程大都是相同的:即在較大行車荷載作用下，首先在路面各層的交界面上形成空隙(沖刷腔)，然后在流動水的參與下發(fā)生沖刷作用，沖刷作用的發(fā)生進一步擴大了沖刷腔，沖刷現(xiàn)象在這個“惡性循環(huán)”中越來越嚴重，路面的脫空現(xiàn)象也隨之迅速增大，直至路面結構發(fā)生破壞。
2.4具有良好的抗裂性能
基層材料隨著溫度和濕度的變化，產(chǎn)生一定的拉應變，如果超過材料允許拉應變，基層就會開裂。基層的收縮開裂不僅破壞基層結構的整體性而降低其強度，并且這種裂縫很容易在面層上形成反射裂縫，因此希望基層的收縮量越小越好。二灰碎石基層材料的收縮主要包括由于失水而產(chǎn)生的干燥收縮和因溫度降低而產(chǎn)生的溫度收縮兩大方面。
3.二灰碎石混合料強度形成機理分析
石灰粉煤灰穩(wěn)定碎石在壓實成型后，系由固相(石灰、粉煤灰、碎石)、液相(水溶液)和氣相(空氣)三相組成。三相之間相互作用的結果，使得石灰粉煤灰穩(wěn)定碎石混合料具有較高的強度和剛度，從而滿足了二灰碎石混合料作為路面基層的性能要求[19][30]。
構成二灰碎石混合料強度的因素包括兩方面，即由礦質顆粒之間的內摩阻力和嵌擠力，以及二灰結合料及其與礦料之間的粘結力和內聚力所構成。礦質集料對混合料強度的影響主要是礦料級配類型、礦料物理特性等�；旌狭蠌姸扰c集料級配組成有密切關系，一般而言，具有良好級配的混合料既有堅實的礦質骨架網(wǎng)絡，又具有密實度相對較高，且空隙含量適中的特點，其路用性能就好，此外混合料中礦料表面的粗糙度、形狀均對強度有明顯影響。
二灰碎石混合料加水拌合后，通過機械壓實，使得集料在混合料中重新緊密排列，使其充分發(fā)揮骨架作用。成型初期，可以認為二灰混合料未發(fā)生化學反應，其強度主要來自密實骨架的內摩阻力，以及顆粒間水膜與相鄰顆粒之間的分子引力所形成的“原始粘聚力”。隨著時間的推移，混合料內的固液相之間發(fā)生一系列物理和化學作用，并生成一系列具有膠結作用的物質，使得混合料中顆粒與顆粒之間的連接加固，形成“固化粘聚力”，這是二灰碎石混合料強度形成的主要來源。
在二灰穩(wěn)定碎石的強度形成過程中，主要依靠結合料所發(fā)生的一系列反應，使得集料與結合料緊密連接到一起。二灰混合料三相間發(fā)生的基本反應過程有：石灰粉煤灰之間的火山灰反應，石灰自身的解離作用、結晶作用和碳化作用等，這些作用的進行都是通過液相介質來完成的。從對二灰穩(wěn)定碎石強度貢獻的大小來說，石灰粉煤灰之間發(fā)生的火山灰反應是最主要的作用過程，而石灰的解離作用是所有作用過程的基礎。石灰的碳化結晶作用又進一步增加了二灰穩(wěn)定碎石的強度。
當體系生成物濃度達到一定值時，它們便互相嚙合形成網(wǎng)狀結構，進而形成凝膠，此時，盡管體系中仍有大盆的水分存在，但它們已被大盆的網(wǎng)狀膠粒包圍而不能自由運動。上述反應都是通過離子吸附和交換而完成。發(fā)表論文。如果生成物膠粒水化膜的粘滯力小于膠粒間的范德華作用力，就有可能把微粒間夾層水膜排擠出去，當微粒直接接觸后，將形成化學鍵，緩慢地生成硅、鋁等含氧酸的復合物結晶，新生晶體會逐漸長大、發(fā)展，形成網(wǎng)絡結構，并逐漸脫水干涸以穩(wěn)定的結晶縮合結構成為結晶整體，而成為具有較高強度的水穩(wěn)性材料。
4.結束
不言而喻，形成二灰碎石混合料強度的另一個必要條件是壓實。當混合料加水拌和后，應及時碾壓，讓上述的化學反應在壓實了的混合料中進行，如果不壓實，化學反應照常進行，但形不成網(wǎng)絡結構，充其量，反應后的混合料變?yōu)橐欢丫哂幸欢ㄋ�(wěn)定性的松散集合體，沒有強度，不能形成板體結構。
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