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公路工程评职范文碎石基层裂缝成因探讨

作者:核心期刊目录查询发布时间:2013-07-13

  摘要:本文分析了水泥稳定碎石基层产生裂缝的主要成因,并提出了防治措施,以便在施工中及时采取各种预防措施,尽量减少基层裂缝,确保面层正常使用。

  关键词:水泥稳定碎石基层,裂缝成因,中文核心期刊网

  引言

  水泥稳定碎石作为半刚性材料,具有良好的力学性能和整体性、稳定性、耐久性和抗冻性、承载力高及与面层结合好的技术特点,且易于机械摊铺操作,因此被广泛应用于高速公路、一级公路和路网项目的路面基层中。但由于水泥稳定碎石基层对施工质量的要求较高,其抗变能力低,温度变化时易出现裂缝。裂缝一旦形成,破坏了基层的板块整体受力状态,一方面会降低基层的整体强度,另一方面,会形成反射裂缝,使沥青砼路面相应出现横向裂缝、起拱或水泥混凝土路面断裂等问题,直接影响路面行车质量和舒适度。本文主要分析了水泥稳定碎石基层产生裂缝的主要成因,并提出了防治措施。

  1 水泥稳定碎石基层产生裂缝的主要成因

  水泥稳定碎石基层产生裂缝的主要原因是混合料水泥固化及水分散发后使基层产生的细微开裂现象,从而造成水泥稳定碎石基层裂缝的产生,然后向深部和横向扩展,最后贯通整个基层。一般形成1mm-3mm的裂缝宽度,严重者可达4mm-5mm。具体原因分析如下:

  1.1基层的干缩、温缩引起基层结构产生横向裂缝:干缩裂缝是由于内部含水量发生变化而引起的。水泥稳定碎石混合料硬化过程中,随着水分的减少,体积将收缩变形,产生均匀纵横分布的干缩裂缝。温缩裂缝是由于结构体内固相、液相、气相的不同温度收缩而产生的。水泥稳定碎石同水泥砼一样具有热胀冷缩的性质,容易产生温缩裂缝。

  1.2在超载车辆荷载作用下产生的纵横向荷载裂缝,并逐渐向上扩展至面层,引起路面的反射裂缝:由于局部土基及底基层压实度达不到规范要求,引起路基不均匀沉降,在重车作用下产生反射裂缝。这种裂缝有时呈弧状分布,且表面形成一定的高度差。

  1.3路基的不均匀沉降、变形导致基层出现纵向裂缝:填挖交界处及桥涵搭板处多出现横向沉陷裂缝。

  1.4混合料级配不合理,水泥剂量不准,强度过高、过低:原材料质量不合格,尤其是细集料质量不达标,集料越细,混合料的温缩应变越大。而且水泥剂量偏大、含水率偏大或水泥稳定性差导致基层出现裂缝。

  1.5养生不及时、养护周期不足、施工缝处理不当。养护结束后未及时铺筑封层,水泥稳定碎石强度未达到龄期即开放交通。

  2 水泥稳定碎石基层裂缝预防措施

  2.1原材料控制措施

  石料:严把材料关并确保料源稳定,针片状含量、单粒径级配及材料规格等应满足技术要求。含泥量大则收缩性大,易出现“弹簧”现象,出现裂缝的可能性越大。在减少含泥量的同时,限制细料、粉料用量(碎石合成级配中小于0.075㎜,颗粒含量宜不大于4%),并且适当加大粗集料的使用比例。石粉含量偏多时,水泥稳定碎石的收缩性增大,裂缝也就增多。因此,施工现场对于集料的级配控制一定要严格把关。

  水泥:在保证设计强度的情况下,减少水泥剂量。水泥剂量应根据7d无侧限抗压强度来选择,室内7d无侧限抗压强度应满足设计强度(通常设计强度3.O-4.0MPa)时所对应的水泥剂量。品种不同的水泥具有不同的收缩性,如矿渣水泥的收缩性比硅酸盐水泥大,标号高水泥的收缩性比标号低水泥大,一般选择P.0.32.5硅酸盐水泥能满足施工要求。此外,抗折强度愈大,混合料抵抗内部温度应力的抗拉强度越大,越不易产生温缩裂缝。

  2.2施工过程控制措施

  2.2.1含水量:施工时严格按照相关规范,控制用水量(含水量宜不超过最佳含水量的1%),含水量过小时,基层表层松散,碾压容易起皮,难以压实;含水量过大,碾压时粘轮和出现“弹软”、“波浪”等现象,表面出现轮迹,直接影响到混和料的密实程度,也会影响到混和料的干缩性,使结构层容易产生干缩裂缝。而且基层成型后水分散失愈多,形成的裂缝愈多。前后场要保持信息畅通,及时调整用水量,避免因混合料含水量控制不当而造成人为干缩裂缝的发生。

  2.2.2掺加膨胀剂、减水剂等:在水泥稳定碎石混合料中使用减水剂,减少混合料的含水量,可以达到减少干缩裂缝的目的。同样在混合料中加入膨胀剂可以达到减少干缩裂缝的目的。也可掺加适量的聚丙烯纤维,以增加其韧性,增大其抗裂能力。

  2.2.3水稳混合料拌合:水泥稳定碎石混合料必须按试验最佳配合比标定后拌和均匀。如果拌和时间不足或拌和不均匀,易出现粗细料集中、离析等现象。

  2.2.4运输:运输途中,根据距离长短,合理安排用土工布覆盖混合料,以减少水分损失。

  2.2.5混合料的摊铺控制:在混合料摊铺前,下承层表面应洒水浸湿。摊铺一旦开始,就要保证其连续不断地作业。因摊铺 机宽度限制,必须采用多幅施工时,可采用多台摊铺机呈梯队同时摊铺;因边施工边通车必须采取多幅施工时,可在基层下面预设接缝处铺设高强纤维土工格栅,先铺一幅的基层边缘应锯直,并确保后铺一幅接合处碾压密实。

  2.2.6压实度:混合料摊铺后,应尽快完成碾压,缩短从加水拌和到完成碾压的时间,确保在水泥初凝时间内完成碾压。如不及时碾压,水泥会产生部分凝结作用,影响压实度,混合料的强度和性能会下降,抗裂缝能力下降。

  2.2.7施工缝:纵、横向施工缝接缝按规范要进行处理。两幅基层之间的衔接处松散部位应垂直切除,施工时应在纵缝垂直面上洒(涂)一层水泥浆(1.2kg/m2)。水稳基层分层摊铺时,上、下基层纵缝位置应错开20cm以上,所有接触面间应喷洒一层水泥浆(0.8~1.2kg/m2)。两次施工处接头以竖直形式搭接,上下两层接头之间最少错开1米。

  2.2.8施工时间的选择: 根据气候条件,合理安排施工时间。水泥稳定碎石最好选择在年平均气温时施工,减少温缩应力的影响。夏季高温天气施工时,应避免在中午温度最高时施工。冬天气温低于5℃时,一般不能进行水泥稳定碎石基层的施工。在有冰冻的地区,应在第一次重冰冻(-3~-5℃)到来之前半个月到一个月前完成。

  2.3养生及维护控制措施

  压实度检验合格后及时覆盖土工布,在7天内保证及时洒水养生;限制重载车辆在未达到龄期前通行,养护完成后及时铺筑封层。

  3 水泥稳定碎石基层裂缝治理措施

  3.1密封胶封缝措施

  在灌缝之前,首先要用切缝机对裂缝进行切缝、清缝处理,密封胶加热到180℃以后,粘度变得很低,灌入裂缝后,很快就渗透到裂缝两侧的混合料中并融合到一起。当裂缝宽度超过3mm,都应该进行切缝。

  3.2土工布处治措施

  首先清扫基层裂缝处的灰尘,然后喷沥青粘层油,喷撒应均匀,喷撒量为1.0 kg/m,喷撒范围比土工布宽10cm。最后铺设土工布,毛面朝下,并用水泥钉固定好。土工布可以限制水泥稳定碎石基层继续开裂,并使水泥稳定碎石基层和沥青混凝土面层在裂缝处结合力减小,又不破坏它们的力学特性。

  4 结束语

  总之,水泥稳定碎石基层裂缝是一种常见的病害,由于水泥稳定碎石固有的干缩性、温缩性,再加上车辆荷载的反复作用,表面容易产生裂缝,影响其使用性能。经过分析水泥稳定碎石基层裂缝的产生原因,我们可以在配合比设计、材料选择、施工过程质量控制、后期养生及维护上层层严格把关,做到精细化和规范化施工,使裂缝尽可能减少,以满足基层的路用性能,确保道路面层舒适耐用,更好的服务社会经济发展。

  参考文献:

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