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标题	考虑路面温度条件的无机稳定砂砾基层材料抗裂性能研究
范文	荆琳 张斌 摘要：根据施工地区气候条件变化，采用热传导方程计算了路面结构内温度梯度的变化；计算了不同施工季节和养生龄期的无机结合料稳定砂砾材料的干缩开裂系数和温缩开裂系数；提出了评价无机稳定砂砾材料干缩和温缩开裂性能的适宜龄期；对比分析了无机结合料稳定砂砾的抗裂性能，推荐了符合实际气候环境变化的抗裂评价方法。 关键词：路面温度；温缩开裂系数；干缩开裂系数；抗裂性能 中图分类号：U414文献标志码：B 0引言 无机结合料稳定砂砾材料作为成本低廉、稳定性和整体性好、力学强度高的路面材料广泛用于各个等级的公路中；但因其本身容易开裂，从而反射到沥青面层，会引起反射裂缝，导致路面的使用性能下降。国内外相关研究表明，无机结合料稳定砂砾的开裂主要是由于温度收缩和干裂收缩造成的[13]。以往对无机结合料稳定砂砾温缩开裂和干缩开裂的研究仅局限于室内标准养生环境下，未考虑实际施工中环境温度变化对于水稳砂砾抗裂性能的影响。本文首先对河北邯郸地区的路面温度场进行分析，然后研究不同温度条件下无机结合料稳定砂砾基层材料的抗裂性能。 1邯郸地区温度状况调查与温度场分析 1.1邯郸地区气温状况调查分析 根据中国《公路自然区划标准》（JTJ 003—1986），河北大部属于II区——东部温润季冻区；按《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2004）中的沥青路面气候分区，邯郸大部属于夏热冬寒区——12区，平均最高气温达到30 ℃（7月份），年极端最低气温在-37 ℃～-21.5 ℃之间。路面温度随大气温度的周期变化也相应发生着改变。从图1可以看出，路面温度高于大气温度，且不同深度的温度随气温呈现出周期性变化，其变化幅度随深度增加成减缓，峰值随深度增加产生滞后现象[4]。 图1夏季晴天状况下沥青混凝土面层温度的日变化 路面不同深度处的温度差异，即温度梯度，是路面内部温度应力产生的原因。由图2可见，上午11时左右出现最大正温度梯度，下午5时左右达到最大负温度梯度，温度梯度的波幅随着深度的增加越来越小；高等级公路和低等级公路沥青面层底部温度梯度波幅在1～2 ℃·cm-1，基层和底基层中部温度梯度波幅在05～1 ℃·cm-1。 图26月份沥青路面不同深度温度梯度的日变化 3提高无机稳定砂砾基层材料抗裂性的措施 解决半刚性基层开裂问题的关键是提高其抗裂性能，即提高抵抗非荷载型裂缝的能力。影响非荷载型裂缝的因素主要包括温度及湿度变化导致的温缩和干燥收缩[89]。由前文可以得出，无机稳定砂砾类基层材料的最大干缩开裂状态发生在早期（28 d），为减少混合料的干缩开裂，有必要加强早期的养护。在施工中，当温度较高时，对铺筑好的稳定砂砾基层应及时洒水养生，强度一旦满足规范要求，尽快铺筑沥青面层。若条件允许，尽可能采用连续施工的方法，减少稳定砂砾基层的水分蒸发，以提高其抗干缩开裂的性能。 由于温度直接影响无机稳定砂砾的温缩性能，所以进行路面结构设计时可考虑提高面层厚度，以减少温度对基层材料的影响[10]。另一方面，从图7、8可以看出，水泥粉煤灰稳定砂砾的温缩性能要优于水泥稳定砂砾，所以在进行水泥稳定砂砾的配合比设计时，可以考虑适量掺配粉煤灰，以提高水泥稳定砂砾后期的抗温缩开裂性能。 4结语 （1）针对室内测试结果与在实际应用中的差异，提出温度积指标，并将其用于反映无机结合料稳定砂砾类材料抗裂性在不同施工季节的差别。 （2）通过对比测试结果可以发现，无机稳定砂砾类基层材料的最大干缩开裂发生在28 d左右。因此提出了不同养生条件下无机稳定砂砾类基层材料28 d的干缩开裂系数指标。 （3）无机稳定砂砾类基层材料在6～8月份施工时，其最大温缩开裂发生在180 d左右；在9月下旬到10月份施工，其最大温缩开裂发生在90 d左右。因此，提出90 d和180 d的温缩开裂系数指标。 （4）从抗裂角度考虑，应加强无机结合料稳定类基层材料的早期养护，同时在配合比设计时可以适量掺配粉煤灰以提高此类材料的抗裂性能。 参考文献： [1]李炜光.沥青路面半刚性基层抗裂性能研究[D].西安：长安大学，2002. [2]郑南翔.半刚性基层材料抗裂性能研究[D].西安：西安公路学院，1988. [3]胡力群，沙爱民.半刚性基层材料温缩系数测定影响因素研究[J].公路交通科技，2007，24（1）：1720. [4]陈拴发，高蕾，董小坤.高性能混凝土配合比设计参数对温缩系数的影响[J].长安大学学报：自然科学版，2005，25（4）：14. [5]黄倩，何兆益，李新阳.农村公路碾压混凝土路面干温缩试验分析[J].西部交通科技，2012（2）：1619. [6]商亚鹏.半刚性基层沥青路面温缩性能试验及温度应力分析[D].西安：长安大学，2008. [7]肖学营.浅谈半刚性基层裂缝产生原因及控制措施[J].筑路机械与施工机械化，2004，21（5）：3536. [8]李建宁，刘崭，吴德军.排水性沥青路面半刚性基层的防裂性能研究[J].筑路机械与施工机械化，2013，30（9）：5557. [9]沙爱民，胡力群.半刚性基层材料的结构特征[J].中国公路学报，2008，21（4）：15. [10]王宏畅，黄晓明，傅智.半刚性基层表面裂缝影响因素[J].交通运输工程学报，2005，5（2）：3841. [责任编辑：党卓钰]
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