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水穩(wěn)碎石基層裂縫成因及防治探討

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作者:王新合 賈向磊 孫利凱摘 要:水泥穩(wěn)定碎石基層是根據(jù)水泥、碎石、砂和水按一定比例進(jìn)行配制的路面結(jié)構(gòu)層承重結(jié)構(gòu),也是底基層與路面兩層的中間結(jié)構(gòu),它具有強(qiáng)度高、水穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)。但它和水泥砼路面一樣施工工藝要由于水泥穩(wěn)定碎石具有強(qiáng)度高且水穩(wěn)定性好的特點(diǎn),水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)作為高等級路面的基層,得到了越來越廣泛的應(yīng)用,且取得了較為豐富的經(jīng)驗(yàn)。但由于其結(jié)合料為水泥,施工工藝要求較高,而且需要較好的施工管理環(huán)境,否則就極易產(chǎn)生早期裂縫。從原材料、施工及養(yǎng)護(hù)管理等方面的提出了綜合的防治措施,以保證公路路面的正常使用。 

  關(guān)鍵詞:高速公路;水穩(wěn)碎石;基層裂縫;防治    1 裂縫產(chǎn)生原因分析    1.1 干縮裂縫    水泥穩(wěn)定碎石在干燥空氣中硬化時,隨著水分的減少,體積將收縮變形,每隔一段距離產(chǎn)生均勻的干縮裂縫。水泥穩(wěn)定碎石產(chǎn)生干縮裂縫的原因與其水泥、水和碎石集料都有很大的關(guān)系。一方面混合料在凝結(jié)硬化過程中,水泥與水起水化反應(yīng),消耗大量的水分。水泥含量越高,則消耗的水分越多。另一方面,碎石集料表面也要吸附水,集料中的細(xì)料成分越多,表面吸附的水分就越多。再者, 基層施工過程中,含水量越大,蒸發(fā)散失的水分就越多。因此就越易產(chǎn)生干縮裂縫。    1.2 溫縮裂縫    水泥穩(wěn)定碎石由于混合料中有5%左右的水泥,所以具有熱脹冷縮的性質(zhì),在混合料硬化初期,水泥水化放出較多的熱量,但散熱較慢,因此其內(nèi)部溫度較高,使內(nèi)部體積膨脹。而外部如遇氣溫急劇降低則冷卻收縮,內(nèi)脹外縮相互制約,產(chǎn)生較大的應(yīng)力。一旦應(yīng)力超過其極限抗彎拉強(qiáng)度,將產(chǎn)生溫縮裂縫。溫縮裂縫多數(shù)是橫向分布。    1.3 網(wǎng)狀裂縫    網(wǎng)狀裂縫也叫“龜裂”,它是由于局部彎沉太大,在外力作用下產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性破壞的裂縫,它是一種破壞性較大的裂縫,如遇下雨,則滲水,在外力作用下引起翻漿。初期時僅為網(wǎng)狀細(xì)裂紋,隨著時間的推移,裂紋處基層內(nèi)部的水分繼續(xù)蒸發(fā),裂紋逐漸 發(fā)展 成為發(fā)散形裂縫。在外力作用下,基層呈塌陷狀。    1.4 縱縫    如果水泥穩(wěn)定碎石基層在施工早期產(chǎn)生縱縫,一定是施工控制方面引起的。其原因應(yīng)歸結(jié)為局部土基壓實(shí)度或基層壓實(shí)度沒有達(dá)到規(guī)范要求。但城市道路基層7d養(yǎng)護(hù)期滿后,如果管理維護(hù)不到位,也會產(chǎn)生縱縫。由于基層較厚,采用分層碾壓作業(yè)。第一層攤鋪碾壓成型時,其厚度較薄,一般在15cm左右,盡管養(yǎng)護(hù)期滿,但其承載能力較低。    1.5 路基不均勻沉降產(chǎn)生裂縫    如果水泥穩(wěn)定碎石基層產(chǎn)生縱向裂縫,多是由于局部土基及底基層壓實(shí)度達(dá)不到規(guī)范要求引起,在重車的作用下產(chǎn)生的反射裂縫,有時顯弧狀分布,且表面形成一定的高度差。    2 裂縫防治    2.1 原材料控制    水泥:為保證水泥穩(wěn)定碎石基層施工時有足夠的時間運(yùn)輸、攤鋪和壓實(shí),應(yīng)對水泥的終凝時間有限制,一般需要6~10h。夏季施工時,氣溫較高,表面層的凝結(jié)硬化速度較快,水泥終凝時間應(yīng)盡可能達(dá)到10h;春秋季施工時水分蒸發(fā)較慢,終凝時間可縮短至6h。水泥標(biāo)號不能太高,最好不要超過32.5R,采用普通硅酸鹽水泥。劑量控制范圍為5% 左右。因?yàn)樗鄤┝刻?,?qiáng)度難以滿足要求;而劑量過高時,混合料的收縮系數(shù)增大,裂縫增加。故水泥劑量一定要經(jīng)過試配并結(jié)合現(xiàn)場調(diào)試合適之后確定;石料:石料的粗細(xì)直接影響水泥穩(wěn)定碎石基層的強(qiáng)度、平整度和裂縫的產(chǎn)生。水泥穩(wěn)定碎石的粒料越粗,強(qiáng)度越高,穩(wěn)定性越好,預(yù)防溫縮、干縮裂縫的能力越強(qiáng)。但粒料過于粗糙,則粒料間的粘接力不足,一旦車輛上路,表面層極易跑散,使得基層的平整度難以達(dá)到驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)要求。如果粒料偏細(xì),基層強(qiáng)度難以合格。而且石粉含量偏多時,水泥穩(wěn)定碎石的收縮性增大,裂縫也就增多。 2.2 施工控制    壓實(shí)度:水泥穩(wěn)定碎石混合料壓實(shí)度的控制是保證強(qiáng)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的重要手段之一。盡管面層將采取鋼筋加固補(bǔ)強(qiáng)措施,但基層的壓實(shí)度保證仍不能松懈。為保證壓實(shí)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn), 檢查井周圍混合料的攤鋪厚度可比正常路段薄一些,水泥的含量增加1% 左右,使用小型機(jī)具夯實(shí)多遍。再配合路面的井圈加固,以保證井圈周圍的路面的工作壽命。由于基層材料來源的生產(chǎn) 企業(yè) 規(guī)模相對較小,機(jī)械化程度不高,石料加工質(zhì)量普遍不夠穩(wěn)定,存在粒徑不均勻現(xiàn)象,骨料時而偏粗,時而偏細(xì)。因此水泥穩(wěn)定碎石混合料的最大干密度呈變化狀態(tài)。在壓實(shí)度的檢驗(yàn)中,如果采用同一干密度指標(biāo)作為標(biāo)準(zhǔn),很容易出現(xiàn)壓實(shí)度不合格或超過100%的現(xiàn)象。因此施工中采用灌砂法進(jìn)行壓實(shí)度檢驗(yàn)時,應(yīng)對集料篩分,以確定粗骨料的含量,分別選用不同的密度標(biāo)準(zhǔn);水量:水泥穩(wěn)定碎石是水泥與集料的水化凝結(jié)硬化的產(chǎn)物。含水量的控制影響到壓實(shí)度的保證和裂縫的產(chǎn)生??紤]到混合料在運(yùn)輸、碾壓過程中還有水分散失,尤其夏季施工時水分蒸發(fā)快,施工過程中對水的含量應(yīng)控制在比最佳含水量大1% 左右。含水量過小時,基層表層松散,碾壓容易起皮,難以壓實(shí);含水量過大碾壓時粘輪,表面起拱,而且基層成型后水分散失愈多,形成的裂縫愈多。所以施工過程中含水量要控制適宜;施工接頭:基層在施工過程中留有接頭是難以避免的。但接頭處往往是應(yīng)力的集中區(qū),在溫度應(yīng)力、基層收縮應(yīng)力和 交通 荷載的反復(fù)作用下,容易誘發(fā)為裂縫,從而導(dǎo)致瀝青面層產(chǎn)生反射裂縫。    2.3 養(yǎng)護(hù)控制    水泥穩(wěn)定碎石基層碾壓成型后應(yīng)及時覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)。由于水分參與了水泥的水化反應(yīng),水分的散失將影響其正常的反應(yīng),從而影響凝結(jié)硬化后形成的強(qiáng)度,特別是夏季施工,氣溫較高,基層表面的水分蒸發(fā)更快,極易產(chǎn)生均勻的裂紋。養(yǎng)護(hù)的方法可以采用草袋、麻袋或塑料薄膜覆蓋,保證基層不直接暴露在外。冬季施工時,要及時采取防凍措施。因?yàn)閺?qiáng)度未形成的混合料中的自由水在氣溫0℃以下時結(jié)冰,體積膨脹,使基層結(jié)構(gòu)變得松散,達(dá)不到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。    2.4 外力影響    水泥穩(wěn)定基層是半剛性路面結(jié)構(gòu),只有2.5~3Mpa 的強(qiáng)度,在不鋪面層時,嚴(yán)禁超重車輛通行,過早通過超重車輛會使水穩(wěn)基層的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度受到破壞,產(chǎn)生不規(guī)則的細(xì)小裂縫。車輛超載是造成瀝青路面損壞的主要原因,路政管理部門要加重、加大對超載、超重車輛的處罰和監(jiān)管力度。而設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時,要親自對路線的交通量及車輛組成進(jìn)行調(diào)查,充分考慮到超載車輛的影響,避免出現(xiàn)反射裂縫。    2.5 管理維護(hù)及施工協(xié)調(diào)控制    基層攤鋪碾壓成型到噴灑透層油鋪筑瀝青面層的這段時間的管理維護(hù)工作非常重要。由于各種工程管線相繼進(jìn)場施工,道路的施工作業(yè)面將被占用。特別是第一層成型后,一旦現(xiàn)場管理維護(hù)不及時,各種工程管線和構(gòu)件集中堆放在基層上,基層將受到極大的破壞。這時應(yīng)嚴(yán)禁堆放重物,不允許車輛上行。第二層7d 養(yǎng)護(hù)期滿后方可開放交通,但僅允許部分施工車輛放行。各種工程管線施工時, 應(yīng)與道路施工協(xié)調(diào)配合。尤其開挖管線溝槽時,嚴(yán)禁將周圍水泥穩(wěn)定碎石基層下部基礎(chǔ)掏空?;鶎邮┕ね戤吅?,為保證水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)不繼續(xù)失水,減少干縮裂縫產(chǎn)生,最好在一星期后即噴灑透油層或進(jìn)行下封層施工,盡早鋪筑瀝青面層。     參考  文獻(xiàn)     [1]李建鑫.淺析水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫產(chǎn)生原因及防治方法[J].科技信息,2007.    [2]肖建芳.高速公路建設(shè)期土壤侵蝕及防治措施體系研究[D].北京林業(yè)大學(xué),2007.    [3]李宇.超載車輛對公路路面的損害及其防治措施[D].吉林大學(xué),2007. 
發(fā)布:2007-07-27 15:08    編輯:泛普軟件 · xiaona    [打印此頁]    [關(guān)閉]
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