摘要：为使水泥稳定碎石基层的材料产生收缩性变形，提高抗裂性能，在水泥稳定碎石材料里添加了一定量的聚丙烯纤维。经过对添加了聚丙烯的纤维水泥稳定碎石及一般的水泥稳定碎石不同龄期的无侧限抗压强度、劈裂强度、抗压回弹模量、疲劳寿命以及抗裂系数等性能方面的进行研究后，确定了聚丙烯纤维对水泥稳定碎石材料在道路中使用的性能具有很好的提升。并通过对实体工程芯样照片以及早期裂缝数量的调查研究，充分体现了纤维水泥稳定碎石基层在添加了聚丙烯后在道路中使用性能上所占的优势。本文在此针对聚丙浠纤维进行了详细研究，并通过对聚丙浠纤维在力学和技术方面起到的作用进行了探讨，将有关数据结合在一起，以此对聚丙烯纤维在水泥稳定碎石基层中的应用进行了透彻性分析。
关键词：纤维；水泥稳定碎石基层；应用
在对水泥稳定碎石的分析中可以看出，水泥稳定碎石的脆性非常大，尤其是对温度及湿度极其敏感，所以在施工与使用的过程当中，在温度与湿度不断变下的情况下，特别容易因收缩反应而出现开裂的现象，造成裂缝的产生。而在一般情况下，采用持续添加粗集料的方式即使可以在一定程度上起到成本控制的作用，但是对其制作工艺上的要求也比较高，难度比较大。因此，本文以加筋水泥稳定碎石概念为指导基础，把聚丙烯纤维添加到水泥稳定碎石基层的材料里，在这种情况下，对碎石材料的柔韧性及抗裂性方面产生作用的原理进行详细的研究。
1.实验用到的材料和实验中使用的方法
1.1实验所用的材料
在实验中使用的是福建某水泥公司公司生产的32.5复合型硅酸盐水泥，性能参数分别如下：细度筛余量为2．1％；初凝时间为208min；终凝时间为276rain；28d抗压和抗折强度分别为37．3MPa和6．4MPa。选用塑料袋纤维制成品作为聚丙烯纤维材料，纤维长5cm，技术指标比重是0．91；熔点为165℃；燃点为590℃；其热传导的性能不高，而且抗酸碱性强；抗拉强度为660MPa；弹性模量和热膨胀的系数分别是350MPa和5．7—10．2（10一7／℃）。因此可以看出，实验中所使用的聚丙烯纤维在弹性模量上的性能要低于普通刚性的基层材料，而且热膨胀的系数也小于普通的刚性基层材料。使用的碎石是使用多档粒径范围集料配制成的，其筛分值与规范中值的差值比较小，配制成的碎石其技术参数是：含泥量为O．5％；泥块的含量为0．1％。
1.2实验中使用的方法
对普通水泥稳定碎石和添加了聚丙烯纤维后的水泥稳定碎石的混合料进行比对，在这当中，普通水泥稳定碎石里的水泥与碎石含量的配比是5：95，而添加了聚丙烯纤维后的水泥稳定碎石各成分的配比为：聚丙烯纤维：水泥：碎石=O．05：5：95。在进行实验之前，采取击实性试验方式对各种混合料的最佳含水量和最大干密度实施测定，当中，普通水泥稳定碎石的最佳含水量和最大干密度各是百分之6．1和2．3269／era3，添加了聚丙烯纤维的水泥稳定碎石其最佳含水量和最大干密度各是百分之5．9和2．3329／era3。由此，以普通水泥稳定碎石和添加了聚丙烯纤维的水泥稳定碎石的配比的和值作为依据，对其最佳含水量和最大干密度采取试件额成型与维护保养工作。
2.实验后产生的结果
在通过28天的实验观察后得知，从力学性能的角度讲，两种材料的抗压性及刚度都随着时间的延续而形成了逐渐上升的趋势，并且还达到了对二者技术指标上 规范性的要求。然而，因为在实验中使用到的聚丙烯纤维其弹性模量的热膨胀系数相对很低，所以，在将其添加到水泥稳定碎石里的时候，符合材料的刚度逐渐形成了降低的趋势而提高了柔性。由此看出，添加了聚丙烯纤维的水泥稳定碎石可以在形成严重收缩或者严重的拉伸变形状态下不会受到影响。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆而从抗裂性的角度来来讲，在经过28天后，普通的水泥稳定碎石其劈裂与抗压的强度以及干缩能的抗裂系数及温缩能的抗裂系数各是0．79Rp／MPa、4．2MPa、1．81W／％与2．61t／℃，而添加了聚丙烯纤维的水泥稳定碎石其劈裂、抗压的强度以及干缩能的抗裂系数及温缩能的抗裂系数各是0．87Rp／MPa、4．6MPa、6．05W／％和12．1t，℃。因此可以看出，水泥稳定碎石在添加了聚丙烯纤维之后，其抗裂能力能得到了很大的改善。
3.纤维在水泥稳定碎石基层中产生的作用原理
3.1 抗塑性干缩开裂的原理
水泥稳定碎石在添加了一定量的纤维之后，其抗塑性干缩开裂的机理主要有以下几点：
在铺筑期和养生期阶段，由于水泥稳定碎石能够和水形成横好的亲润性，水分开始蒸发时，在基层表面的毛细管中会产生一种有凹液面，而凹液面表面张力的垂直分量会因为受到管壁间材料的影响而产生出拉应力，与此同时，还保持在塑性状态中的水泥稳定碎石其本身存在的抗拉性变小，在其表层的毛细管失去水分后因收缩而形成抗应变能超出其塑性抗拉应变能时，水泥稳定碎石就会慢慢裂开。当把聚丙烯纤维添加到水泥稳定碎石之后，表层材料的中边处被纤维材料填塞，使其丢失水分的面积减小，影响了水分的迁移，从而使毛细管因因失水收缩而产生的张力逐渐降低。另外，聚丙烯纤维具有的低弹模量特性也使其和水泥之间的接触面因吸附效应而形成粘结力及机械啮合力，不但对材料的抗开裂塑性抗拉应变能有所改善，同时也在一定程度上起到了减少水泥稳定碎石开裂现象发生的作用。
3.2抗温缩性开裂的作用原理
通过对聚丙烯纤维做出的分析可以看出，其热胀缩的系数并不大，而与比普通水泥稳定碎石相比其温缩系数显得更小，把聚丙烯纤维添加到水泥稳定碎石中并进行充分的搅拌，在水泥龄期逐渐上升的过程中，聚丙烯纤维和水泥稳定碎石会慢慢融合成一体。在外环境温度发生改变的过程中，混合料会发生膨胀或者收缩，而因聚丙烯纤维的膨胀系数又比较小，导致水泥稳定碎石基层的膨胀受到限制，不仅有效降低了混合料的温缩系数，还大大的提升了其抗温缩开裂的特性。
3.3改善水泥稳定碎石的抗拉应变能
聚丙烯纤维在水泥稳定碎石的抗拉应变能上产生的作用是以其与水泥稳定碎石基层同时受力并发生形变为前提的。在通过对水泥稳定碎石的分析中可以看出，水泥稳定碎石会在添加纤维之后会衍生出很多弯弯曲曲的路径，而在受力的过程中，纤维就会在弯曲的地方形成摩擦力，也会就是抗应变力，这个力会在纤维受力逐渐增加的过程中随之增大。与此同时，一旦对在聚丙烯纤维彼此交叉的地方形成的力进行横向的移动，就会使聚丙烯纤维极易受到和其交叉的其他纤维的阻力影响，而在这种情况下，要进行移动的纤维就会把其所承受的力施加到其他的纤维上，以此衍生出新的受力作用区，使混合料的内部形成聚合反应，提升水泥稳定碎石在抗拉应变方面的性能。
4.结束语
本文通过对福建某水泥公司公司生产的32.5复合型硅酸盐水泥和聚丙烯纤维在技术方面的性能做了探讨分析，以加筋水泥稳定碎石概念为指导基础，把聚丙烯纤维添加到水泥稳定碎石基层的材料里，以此展开对碎石材料的柔韧性及抗裂性方面产生作用的原理进行的详细研究。经研究证明，纤维在水泥稳定碎石中的应用对于其抗干缩、温缩的开裂方面以及抗拉应变的性能上起到了至关重要的作用。
参考文献：
[1]杨红辉，王建勋，郝培文，戴经梁.纤维在水泥稳定碎石基层中的应用[J].长安大学学报（自然科学版），2006（03）：14-16+20.
[2]杨红辉，陈忠达，戴经梁.掺纤维水泥稳定碎石基层材料配合比研究[J].公路交通科技，2006（03）：20-22+26.
[3]李丹丹，李健.掺聚丙烯纤维水泥粉煤灰稳定碎石基层的应用研究[J].湖北理工学院学报，2015，31（05）：50-53.
论文作者:王永喜
论文发表刊物:《基层建设》2018年第11期
论文发表时间:2018/6/21
标签：碎石论文; 水泥论文; 稳定论文; 纤维论文; 聚丙烯纤维论文; 材料论文; 基层论文; 《基层建设》2018年第11期论文;