试述半刚性材料温度收缩和干燥收缩的基本原理

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1、试述半刚性材料温度收缩和干燥收缩的基本原理。(一)半刚性基层材料温度收缩机理半刚性基层材料是由固相(组成其空间骨架结构的原材料的颗粒和其间的胶结构)、液相(存在于固相表面与空隙中的水和水溶液)和气相(存在于空隙中的气体)组成。所以，半刚性基层材料的外观胀缩性是由其基本体的固、液、气相的不同温度收缩性的综合效应结果。一般气相大部分与大气贯通，在综合效应中影响较小，可以忽略，故半刚性基层材辑的胀缩性可主要从固相胀缩、液相胀缩，以及两者的综合作用三个方面进行研究．1．固相复合材料的热胀缩性分析半刚性基层材料中的面相颗粒大部分为结晶体及部分非结晶体，其热学性质由

2、质点的键性和热运动以及结构组成所决定。组成晶体的质点(原子、分子、离子)间的键性一般较强，质点的热运动只是在其平衡位置附近的热震荡。晶体的势能曲线是不严格对称的左陡、右缓的复杂函数曲线。影响晶体热胀缩性的因素主要有：晶体内质点间的键力、离子电荷及质点间距、晶体与晶体类型以及晶体的空间结构等。质点间的键力越强、离子的间距越小以及电子电荷越大时，热胀缩系数就越小，晶体质点的配位数越大，则热胀缩系数越大，层状晶体，垂直于层面方向的热胀缩系数要大于层向的热胀缩系数，紧密堆积结构比敞旷式结构有较大的热胀缩系数。由于组成固相复合材料的各矿物有不同的热胀缩性，但又是胶

3、结为整体的材料，所以，其热胀缩性是各组成单元体间相互作用的“综合效应”。2.水对半刚性基层材料热胀缩性的影响半刚性基层材料内部广泛分布有空隙，包括大空隙、毛细孔和凝胶孔。自由水存在于大空隙中；毛细水存在于毛细孔和凝胶孔中；表面结合水存在于一切固体表面；层间水存在于晶胞及凝胶物层间；结构水和结晶水存在于矿物晶体结构内部。水对半刚性基层材解热胀缩性的影响主要是通过三种作用过程而实现的，即扩张作用、毛细管张力作用和冰冻作用。温度升高时，水的扩张压力使颗粒间距离增大面产生膨胀；反之，则产生收缩。毛细管张力作用有两个方面的影响；其一，温度下降时，毛细管中水的表面张

4、力增大，从而加大了材料的收缩系数；其二是由于毛细管弯液面的内外存在压力差，以压的形式作用于管壁之间。温度下降时，对管壁的压力增大，从而引起整体材料的收缩。各孔隙中的水在其冰点温度以下冻结肘，体积增大9％，从而引起材料膨胀。同时，由于冰具有较大约收缩系效，又会使整体材料的温缩系数增大。(二)半刚性基层材料干燥收缩机理干燥收缩是指半刚性基层材科因内部含水量变化(水分蒸发)而引起的体积收缩现象。干燥收缩的基本原理是由于水分蒸发而发生的“毛细管张力作用”、“吸附水及分子间力作用”、矿物品体成胶轻体的“层间水作用”、以及“碳化脱水作用”而引起的整体宏观体积的变化。

5、1．毛细管张力作用半刚性基层材料毛细管中水的弯液面存在着内外压力差(即毛细管张力)，以压的形式作用于毛细管壁，其大小与毛细管的半径成反比。当水分蒸发时，毛细管水面下降，弯液面的曲率半径变小，致使毛细管压力增大，从而产生收缩。2．吸附水和分子间力作用毛细水蒸发完结后，随着相对温度的继续变小，半刚性基层材料中的吸附水开始蒸发，使颗粒表而水膜变薄，颗粒间距变小，分子力增大，导致其宏观体积的进一步收缩。这一阶段的收缩量要比毛细管作用的影响大得多。当吸附水膜减薄到一定程度以后，收缩量逐渐减小，直至终止收缩。3.层间水作用随着相对温度的进一步下降，层间水蒸发，致使晶

6、体间距减小，从而引起整体材料的收缩。4.碳化收缩作用所谓碳化收缩是指Ca（OH）2与CO2反应生成CaCO3过程中析出水分而引起的体积收缩。试述影响疲劳寿命的因素影响沥青路面疲劳寿命的因素有很多方面，除了荷载条件的影响外，还包括材料性质与种类、环境变量等的影响。1　荷载条件1)荷载历史。材料的疲劳寿命可按不同的荷载条件测定。对于相同的沥青混合料,试件在承受简单荷载或是复合荷载的情况下所表现出来的疲劳反映是不同的。采不同的加载模式作用于试件的实际受荷状况是不同的。2)加载速率。在沥青混合料疲劳加载试验中,混合料的劲度量随着加载作用次数增加呈下降的趋势。在试

7、验过程中,加载率越高,则劲度模量也就越大。虽然速率不同,但是劲度模量着作用次数下降的趋势却是相近的,即不同速率的几条曲线在到疲劳破坏的作用次数以前,基本上保持了平行的关系。3)荷载间歇时间。路面在承受车辆荷载时,在车辆前后轮之间或前后车辆轮载之间都有间隔时间。由于沥青材料具有粘弹性性质,故在荷载之间的间歇时间内沥青路面将产生有利于疲劳微细裂缝愈合的内部应力,因而可以延长其疲劳寿命。研究表明,荷载之间的间歇时间对疲劳性能的影响是很大的。2　材料性质1)混合料劲度。从疲劳观点来看,沥青混合料的劲度模量是一个重要的材料特性。任何影响混合料劲度的变量,诸如集料与

8、沥青的性质、沥青用量、混合料的压实度与空隙率,以及反映车辆行驶速度的加载时间和所