膨胀剂对水泥稳定碎石性能影响研究综述

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  【摘 要】水泥稳定碎石具有稳定性好、经济性能优越、施工简便快速等优点，但是其抗裂性差、耐久性不佳，阻碍了其在各大公路工程中的应用。本文搜集了国内关于水泥稳定碎石的研究，总结出提高水泥稳定碎石路用性能的办法，通过加入膨胀剂，增加水泥稳定碎石的密实度，减小材料的孔隙率，增强水泥稳定碎石的强度性能以及耐久性，综述了各研究者关于膨胀剂对水泥稳定碎石的各项性能的影响研究。

  【关键词】水泥稳定碎石；膨胀剂；耐久性

  1概论

  目前水泥稳定基层材料被广泛的运用在我国公路建设中，水泥稳定基层材料具有的优点：稳定性好、产量高、搅拌时间短、利于高效、大面积的持续施工；另外经济性能好，在缺乏粒料的地区，采用水泥稳定材料是比较经济的[1]。同时水泥稳定基层材料也存在很多缺点，例如材料的抗裂性能差，渗透性能不好等。水泥稳定基层是通过振动压路机振动碾压成型，通过最大干密度、最佳含水量的指标进行指导施工[2,3]。水泥稳定基层在较大的振动压实能作用下，得到很高的密实度，但是其内部由于胶凝材料较少，仍然有许多空隙没有得到良好地填补。尽管水泥稳定材料能够在压路机的作用下紧密的连接在一起，可是这种连接仅仅是物理接触，这种接触削弱了胶凝材料的粘结性，所以这种集料的接触也成为材料中的薄弱区，给强度的降低、水分的进入和耐久性的减弱创造了条件。

  水泥稳定半刚性基层应用于各个公路工程中，问题出现的也非常多，最多的表现为收缩与开裂，导致路面反射缝的生成，并且严重影响了公路结构，另外由于地下水的侵入以及路面水分的渗透，都导致水泥稳定基层的耐久性不佳，减弱其正常的使用年限。

  2 膨胀剂对水泥稳定碎石力学性能的影响

  张宏君[4]研究了水泥掺量为5%的条件下，膨胀剂掺量分别为0%、3%、5%、8%、10%时，水泥稳定碎石无侧限抗压强度以及劈裂强度的变化规律，图1、2可以看到不同的龄期对于无侧限抗压强度和劈裂强度，膨胀剂的掺量分别有个最佳值。龄期为180天时，在膨胀剂的掺量为8%时，水泥稳定碎石的无侧限抗压强度最高且为7MPa，相对于没有掺膨胀剂的组分，提高约4.5%；龄期为90天，膨胀剂掺量为5%时，水泥稳定碎石的劈裂强度最佳且为1.11MPa，相对于没有掺膨胀剂的试件，提高约29%。掺量太高时，由图可以看到当膨胀剂的掺量为10%的条件下，其无侧限抗压强度以及劈裂强度相对于膨胀剂的最佳掺量时，均有所降低。

  因此可以得出，膨胀剂的加入是有利于提高水泥稳定碎石的力学性能，前期强度以及后期强度均有所提高，但是膨胀剂的加入有其最佳掺量，主要是因为水泥稳定碎石的空隙率较高，施工过程中压路机能够将水泥稳定碎石压实达到最佳干密度，但是压路机的压实能是随着面层到内部而逐渐减弱的，导致内部依然存在很多空隙，从而不利于强度性能的发展，而膨胀剂的加入通过其化学膨胀性将这些空隙填充，有效的增加体系的密实度，此外也有利于水泥颗粒等胶凝材料得到二次重排，使其更加贴近于界面薄弱区以及多孔区域，随着龄期的增加而改善薄弱区。因此强度性能由于膨胀剂的加入而有所增加，但是当膨胀剂掺量超过其最佳掺量时候，过度的膨胀又会引起强度的降低，当膨胀大到水泥浆体系中的内部空隙无法容纳时，反而会破坏材料本身已经形成的结构，导致强度降低。

  3 膨胀剂对水泥稳定碎石干缩性能的影响

  水泥稳定碎石由于其干缩而引起的裂缝，从而导致路面反射缝的生成是目前很多路面破坏的原因之一，这也较大限制了水泥稳定碎石在各大工程中的应用。陈冬燕[5]研究了水泥掺量为5%的条件下，膨胀剂掺量为0%、3%、5%、8%时，水泥稳定碎石的干缩率，成型的试件为100mm×100mm×400mm的小梁，所得到的干燥收缩系数如图3所示。