二灰稳定类基层材料抗冲刷机理分析

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇二灰稳定类基层材料抗冲刷机理分析范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘要：冲刷、唧泥是半刚性基层一种病害，半刚性基层抗冲刷能力不足是在面层出现裂缝后导致路面使用寿命迅速缩短的另一个主要的原因。论文在分析沥青路面冲刷破坏现象的基础上，分析了半刚性基层沥青路面冲刷形式和冲刷机理分析，并就二灰稳定类基层材料的抗冲刷机理进行了分析。

关键词：半刚性基层、沥青路面、冲刷、抗冲刷、机理

中图分类号：U416.217 文献标识码：A 文章编号：

0．前言

半刚性基层材料的抗冲刷能力不足是在面层出现裂缝后导致路面使用寿命迅速缩短的另一个主要的原因。大量的工程实践表明，很多由基层引起的路面损坏并非承载力不足，而是由其他的原因所致，其中半刚性基层材料抗冲刷能力的不足是加速路面破坏的重要因素之一[1]。国内外的调查和研究显示，由于基层材料的抗冲刷性不能满足要求而导致路面唧泥、碎裂的情况普遍存在。

一、半刚性基层沥青路面冲刷破坏现象

水透过沥青面层滞留在半刚性基层顶面，在大量高速行车作用下自由水产生很大的压力并冲刷基层混合料表层的细料，形成灰色白浆。灰浆又被车压唧，通过各种形状不一和宽窄不一的裂缝反映到路面[2]。

灰浆还可能通过水渗入沥青混凝土的局部小面积或个别通道被压唧到路表面，在灰浆数量大的情况下，可能立即产生坑洞，在数量小的情况下，可使路面产生网裂或变形。

二、半刚性基层沥青路面冲刷机理分析

沥青路面的裂缝是不可避免的。路面裂缝的危害在于从裂缝中不断进入水分，使基层甚至路基软化，并在荷载作用下产生冲刷唧泥现象，从而加速路面破坏。由于沥青路面应力应变及其路面裂缝的特点，沥青路面冲刷形式如图2所示[3]。

（a） （b） （c）

图1沥青路面冲刷形式

由图1可以看出，无论是基层的冲刷还是底基层的冲刷，其冲刷过程大多是一样的，即在较大行车荷载的作用下，先由其它原因在路面各层的交界面上形成空隙（冲刷腔），然后在流动水的参与之下发生冲刷作用，冲刷作用的发生进一步扩大了冲刷腔，冲刷现象在这个“恶性循环”中越来越严重，路面的脱空现象也随之迅速加大，直至路面结构发生破坏。

三、二灰稳定类基层材料抗冲刷机理分析

要研究一种半刚性基层材料在各种因素的影响下冲刷作用对它有多大的损害，就需要从半刚性基层材料本身的内部结构出发进行研究,而且有其它许多的现象需要了解内部结构后才能做出更好的解释。

二灰稳定土的初期，其强度主要来自于压实后混合料的内摩阻力，随着时间的推移，二灰混合料内的固液相发生了诸如离子交换作用、结晶作用、火山灰作用和碳酸化作用等一系列复杂的物理、化学反应，并由此生成了具有胶结作用的物质，这些物质将混合料中的颗粒与颗粒之间“粘结”起来，从而使得二灰稳定土具有了工程性质。在搅拌均匀、配合比合适的二灰稳定土中，没有象水泥稳定土中存在明显的水泥石骨架结构，但在二灰稳定土中大量存在、并起主要作用的是与水泥石物质构成相同的硅酸钙和铝酸钙。也就是说，同样的物质在水泥稳定土中含量少，只形成了骨架结构，而在二灰稳定土中这种物质含量很高形成了较致密的结构，这种较为致密的结构能够有效的抵抗冲刷作用中力的破坏作用。

在二灰稳定粒料中的物理、化学反应与二灰稳定土中的物理、化学反应基本相同，只是在反应量上有所不同，二灰稳定粒料中土的成份很少，火山灰反应主要是在石灰与粉煤灰之间进行，在被压实的初期，混合料的强度主要来自于粗颗粒之间的嵌挤作用，随着时间的推移，火山灰反应的产物逐渐形成，此时，二灰稳定粒料的强度由嵌挤作用和细料之间的粘结力共同组成。这一点与水泥稳定粒料土非常相似。

至于不同无机结合料稳定细粒土之间的冲刷量大小，与它们的强度关系很大，这是因为无机结合料细粒土抗冲刷能力的大小主要取决于混合料中颗粒与颗粒之间的粘聚力，而无机结合料稳定细粒土的强度与颗粒之间的粘聚力也有很大的关系。而且在现行规范中规定强度测试之前都要饱水24h，所以水分对材料的破坏作用在强度测试中已有所体现。对于无机结合料稳定细粒土而言，要使材料不发生冲刷，对材料的强度应该有一个最低的要求，当材料强度高于此极限强度时，冲刷作用中的冲击力很难对材料表层造成损坏，材料冲刷的程度就会非常的轻微，相反强度越低，发生冲刷的可能性越大，冲刷也会越严重。

与无机结合料稳定细粒土相比，对无机结合料稳定粗粒土的抗冲刷性影响的因素较多，混合料中集料的级配、空隙率的大小、石料的压碎值、细颗粒与细颗粒之间的粘聚力、细颗粒在粗颗粒上的粘附力、细料的含量和细度对无机结合料稳定粒料土都有影响[4]。

对于无机结合料稳定粗粒土来说，其冲刷量随冲刷时间的变化与稳定细粒土有很大的差异，在冲刷开始阶段冲刷量较大，随着冲刷时间的延长冲刷量增长缓慢，并趋于稳定。室内试验表明无机结合料稳定粒料的试件经过冲刷后其表面凹凸不平，细料被冲走后暴露出骨料。其冲刷总量与混合料中细粒部分的含量有很大关系。从前面对无机结合料稳定土的分析得出：无机结合料稳定粗粒土的强度由两部分组成：粘聚力和颗粒之间的嵌挤力，这是无机结合料稳定粗粒土与无机结合料稳定细粒土在抗冲刷能力与其无侧限抗压强度之间的关系不同的原因所在。一般说，无机结合料稳定粗粒土的抗冲刷能力与其无侧限强度关系不是很大，这是因为无论在实际中还是在试验中作用在基层材料上的力在0.1～0.6MPa之间，这样的力远小于无机结合料稳定粗粒土的破坏荷载。在这个荷载水平内与抗冲刷能力密切相关的是细料之间的“粘聚力”及其在粗颗粒上的“粘附力”。也就是说，如果无机结合料稳定粗粒土基层材料其细料之间的粘聚力较小，而粗颗粒的骨架作用很好，虽然它可能有很高的强度，但其抗冲刷能力不一定好。相反，有的基层材料虽然由于级配不好，导致整体强度不高，但因结合料用量较大，细料之间的粘聚力较大，其抗冲刷能力却较好。

四、结语

半刚性基层材料抗冲刷能力的不足是加速沥青路面破坏的重要因素之一。国内外的调查和研究显示，由于半刚性基层材料的抗冲刷性不能满足要求而导致路面唧泥、碎裂的情况普遍存在。

对于沥青面层而言，表面水会以各种途径（如裂缝、空隙等）渗入路面结构层内，软化基层，使基层强度降低，同时在行车荷载反复作用下，渗入路面结构层内的自由水会产生非常大的动水压力，并使得基层材料中的细料部分会受到冲刷，并逐渐被唧出面层的裂缝形成唧泥现象。

在二灰稳定类基层材料中，没有象水泥稳定类基层材料中存在明显的水泥石骨架结构，但大量存在、并起主要作用的是与水泥石物质构成相同的硅酸钙和铝酸钙。也就是说，同样的物质在水泥稳定土中含量少，只形成了骨架结构，而在二灰稳定类基层材料中这种物质含量很高形成了较致密的结构，这种较为致密的结构能够有效的抵抗冲刷作用中力的破坏作用。

参考文献

[1] 郝培文等.半刚性基层材料抗冲刷性能的研究.西安公路交通大学学报，2000（2）.

[2] 滕旭秋，达.二灰碎石混合料抗冲刷性能试验研究．长安大学学报，2006，26（1）．

[3] 傅智，杨东来等.防治水泥混凝土路面的水冲刷破坏. 公路，NO.6. 20.

[4] 沙爱民，胡力群.半刚性基层材料抗冲刷性能试验方法研究.中国公路学报，2002， 15（2）.

姓名：董哲 性别： 男出生年：1987.10籍贯：河北省渭南市人

职务：职称（或 学历）：助理工程师

现从事工作（或 研究方向）：从事道路工程相关试验、检测工作