論述水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫的控制措施

1、<p>　　論述水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫的控制措施</p><p>　　摘 要：目前高等級(jí)公路路面基層大部分采用水泥穩(wěn)定碎石基層，由于受外界環(huán)境、溫度、氣候、荷載的影響，水泥穩(wěn)定碎石基層易產(chǎn)生裂縫現(xiàn)象，嚴(yán)重影響路面的使用壽命。文章主要結(jié)合工程實(shí)踐，主要闡述了水泥穩(wěn)定碎石產(chǎn)生裂紋的主要原因，從中提出了水泥穩(wěn)定碎石基層收縮裂縫的控制措施，旨在為解決路面開裂問(wèn)題提供參考與借鑒。 </p><p

2、>　　關(guān)鍵詞：水穩(wěn)； 裂縫； 控制； 措施 </p><p>　　中圖分類號(hào)：TV698.2+31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　水泥穩(wěn)定碎石基層是將一定級(jí)配的集料與水泥和水一起拌和后， 在最佳含水量狀態(tài)下碾壓成型，經(jīng)過(guò)養(yǎng)生達(dá)到一定強(qiáng)度的路面基層結(jié)構(gòu)，此基層是一種半剛性結(jié)構(gòu)。

3、水泥穩(wěn)定基層容易產(chǎn)生裂縫是影響瀝青混凝土面層破壞的關(guān)鍵因素。若不及時(shí)處理， 雨水從裂縫內(nèi)向下滲透，瀝青混凝土和基層裂縫縫隙處充滿自由水，在車輛荷載反復(fù)沖擊下，就會(huì)使瀝青混凝土中粘附在碎石表面的瀝青剝離， 基層的細(xì)集料形成泥漿被擠壓出路面，瀝青混凝土路面出現(xiàn)坑洞、碎裂、松散，造成瀝青混凝土路面早期破損，影響其使用壽命?；鶎恿芽p的危害較為常見，直接影響到了路面行車的速度和安全。 </p><p><b>　

4、　一、項(xiàng)目概述 </b></p><p>　　某南方高速公路項(xiàng)目水穩(wěn)基層板塊在溫度梯度應(yīng)力和施工車荷的疲勞作用下使裂紋發(fā)展為裂縫，嚴(yán)重時(shí)加寬變長(zhǎng)且相互連通，并由底、基層逐漸反射到瀝青面層，造成路面破壞。據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)收集的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，每段鋪筑一定時(shí)期以后都發(fā)現(xiàn)不同程度的開裂現(xiàn)象。裂縫多分布于基層兩側(cè)各3~5m的范圍內(nèi)，主要為橫向裂紋，其間距為40~50m左右，裂縫頂面寬，底面細(xì)??；施工碾壓振動(dòng)過(guò)強(qiáng)造成板塊表

5、面出現(xiàn)微裂紋的地段易出現(xiàn)裂縫；同時(shí)，施工時(shí)出現(xiàn)粗集料窩的部位易出現(xiàn)放射性裂縫；再經(jīng)施工重車磨耗而出現(xiàn)車槽的地點(diǎn)也易出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。 </p><p>　　二、裂縫產(chǎn)生的原因分析 </p><p>　　施工作業(yè)安排不連續(xù)，水穩(wěn)基層鋪筑后長(zhǎng)期暴露于空氣中，未進(jìn)行瀝青層施工。而南方項(xiàng)目，水穩(wěn)基層施工基本在高溫季節(jié)，據(jù)隨機(jī)測(cè)定：日照強(qiáng)烈時(shí)，水穩(wěn)表面最高溫度為41℃，而室內(nèi)溫度30℃(板底溫度與室內(nèi)基

6、本接近)。將板作為一單向板(長(zhǎng)寬比大于1.5 )來(lái)研究，其在溫度梯度應(yīng)力的作用下將導(dǎo)致頂面承受彎拉應(yīng)力；另一方面，板體頂面為自由面，而底面因受到下承層的摩阻作用，其線性變形受到約束，即高溫時(shí)板頂受拉而板底受壓。兩者共同作用的結(jié)果為裂紋由上而下，裂紋漸小。 </p><p>　　板體白天承受溫度梯度應(yīng)力，而晚上底、頂面溫度接近，均為21℃，即板體在溫度梯度應(yīng)力的疲勞作用下產(chǎn)生疲勞破壞與每次發(fā)現(xiàn)裂紋都在施工以后一定時(shí)

7、期相符。因此，施工后的水穩(wěn)碎石經(jīng)檢驗(yàn)合格后應(yīng)盡早灑布透層或施工封層。 </p><p>　　從路線方向看，可將其視為單向板(長(zhǎng)寬比大于1. 5) ，其熱脹冷縮將造成水穩(wěn)層橫向開裂，裂紋將從路肩邊緣最薄弱處展開。當(dāng)應(yīng)力釋放后板塊處于穩(wěn)定狀態(tài)，裂紋不再發(fā)展。 </p><p>　　半剛性板塊強(qiáng)度越高，表明其抗變形的能力越低，即板塊抗彎拉應(yīng)力的能力越小。施工時(shí)因表面含水量不夠而采用灑水碾壓提漿的

8、方法雖能提高表面平整度，但同時(shí)也在板塊表面形成了一薄層高標(biāo)號(hào)砂漿硬殼，其在高溫下失水過(guò)快易形成風(fēng)干裂紋。同時(shí)在溫度梯度應(yīng)力的作用下，將更易出現(xiàn)拉應(yīng)力裂紋。 </p><p>　　粗級(jí)料窩存在的部位，因其粒料間無(wú)粘接力而無(wú)法整體受力，其所在板塊在溫度梯度應(yīng)力的作用下，應(yīng)力會(huì)集中在該薄弱處。同時(shí)因其相對(duì)于板塊來(lái)看相似于一個(gè)點(diǎn)，其應(yīng)力釋放有向四周發(fā)散的趨勢(shì)。另外，在養(yǎng)護(hù)時(shí)，因該位置具有透水性而易使養(yǎng)護(hù)用水進(jìn)人板底土層中

9、使其出現(xiàn)過(guò)濕土而使其承載能力降低。該板塊在車荷的作用下會(huì)加劇先前出現(xiàn)的放射性裂紋，從而出現(xiàn)裂縫。 </p><p>　　三、水泥穩(wěn)定碎石基層收縮裂縫的控制 </p><p>　?。?）嚴(yán)格控制路基施工質(zhì)量。為避免荷載型結(jié)構(gòu)性破壞裂縫，施工中要嚴(yán)格控制路基填筑時(shí)各層壓實(shí)度和填筑速度， 特別是三背回填位置、路基加寬結(jié)合部位、填挖交界處、半挖半填處、軟基地段、填高差異較大的斷面等的壓實(shí)及沉降，都

10、應(yīng)采取措施加以控制，避免路面完工后產(chǎn)生不均勻沉降而引起路面開裂。路基填筑完工后，應(yīng)預(yù)留一段沉降期，以便路基處于穩(wěn)定狀態(tài)。 </p><p>　?。?）碎石加工時(shí)在破碎機(jī)、出料位置加設(shè)吸塵器， 清除各級(jí)碎石中0.075mm以下石粉的含量，同時(shí)在冷拌機(jī)上增加電子磅以確保各料斗的出料流量精確，達(dá)到混合料的級(jí)配曲線接近中值的目的；并嚴(yán)格控制級(jí)配料中水泥的用量。 </p><p>　　水泥穩(wěn)定碎石在

11、施工中對(duì)粒料的級(jí)配要求非常高，尤其0.5mm以下細(xì)土的含量。集料的合成級(jí)配中小于0.075mm的顆粒含量控制為0~5%。水泥穩(wěn)定碎石有一共性，在其他條件相同的情況下，混合料中小于0.075mm的顆粒含量越多，水泥穩(wěn)定碎石的整體收縮能力也越大。因此， 限制收縮的最首要的措施是除去集料中的粉塵含量。這樣，本身可以減輕裂縫，同時(shí)又為其它減輕裂縫的措施創(chuàng)造了充分的條件。 </p><p>　　在施工中通過(guò)增加分級(jí)料料斗及

12、加設(shè)電子磅的方法將碎石的級(jí)配控制在規(guī)范規(guī)定范圍的中值附近，可以提高穩(wěn)定料碾壓后的密實(shí)度，既增大了板塊的整體強(qiáng)度，也可以減小結(jié)構(gòu)層內(nèi)自由水的存在空間及含量，減少了裂紋出現(xiàn)的概率。 </p><p>　　水泥穩(wěn)定碎石壓實(shí)后， 其間水泥與水間的水化作用以及由此而形成水泥石的過(guò)程會(huì)釋放出大量的熱量，使水穩(wěn)層快速失水，產(chǎn)生體積收縮。穩(wěn)定碎石產(chǎn)生收縮的主要部分為水泥石的結(jié)硬收縮。過(guò)多的水泥用量，將急劇增大失水量及產(chǎn)生過(guò)多的水

13、泥石，結(jié)硬出現(xiàn)的體積收縮也會(huì)大大增加。但水泥用量增加，也會(huì)增加板體的整體剛度，從而降低其抗彎拉應(yīng)力。因此，嚴(yán)格控制混合料中水泥的用量可達(dá)到控制干縮應(yīng)變的目的。 </p><p>　?。?）選用適宜的施工工藝，減少或消除微裂紋的出現(xiàn)機(jī)率。首先，在攤鋪時(shí)應(yīng)選派有施工經(jīng)驗(yàn)的路面工跟蹤檢查，發(fā)現(xiàn)粗級(jí)料窩及時(shí)換以級(jí)配合格的穩(wěn)定料，使成型后的板塊不出現(xiàn)薄弱部位，且達(dá)到封水的目的。其次，選用適宜的碾壓機(jī)具，以利壓實(shí)，達(dá)到不過(guò)振

14、、收滾平順、無(wú)裂痕的目的。據(jù)施工總結(jié)，發(fā)現(xiàn)如下配置為最佳組合：一臺(tái)12T的雙鋼輪壓路機(jī)完成初壓及最后終壓光面，YZ22t振動(dòng)壓路機(jī)完成強(qiáng)振碾壓。由此達(dá)到控制路面發(fā)生的微裂紋的目的。完工后立即封閉交通，養(yǎng)生期內(nèi)嚴(yán)禁一切車輛通行，養(yǎng)生結(jié)束后，及時(shí)進(jìn)行瀝青面層施工，同時(shí)控制施工車輛的行駛，避免因行車造成開裂。 </p><p>　　（4）嚴(yán)格控制水泥穩(wěn)定層施工碾壓時(shí)的含水量。水泥與各種粒料和水經(jīng)拌和、壓實(shí)后， 水泥和混

15、合料內(nèi)部發(fā)生水化作用，混合料的含水量會(huì)不斷減少，從而會(huì)引起水穩(wěn)粒料產(chǎn)生體積收縮。水泥混合料的最低水灰比約為0.26~0.2 9。過(guò)小的用量不能保證水泥完全水化，其在養(yǎng)護(hù)水、雨水的作用下會(huì)繼續(xù)水化，由此會(huì)破壞已硬化的混凝土使抗裂能力降低；過(guò)大的用水量會(huì)增大水泥水化初期骨粒料的水膜厚度，影響穩(wěn)定料的強(qiáng)度。據(jù)統(tǒng)計(jì)，含水量增大l % (大于最佳含水量后) 對(duì)干縮應(yīng)變?cè)龃罅鸭y比水泥增加1%的影響大2~3倍。因此，施工應(yīng)嚴(yán)格控制碾壓時(shí)的含水量接近最

16、佳含水量，用于控制干縮應(yīng)變的目的。 </p><p>　?。?）水泥穩(wěn)定層碾壓完成后，并采用覆蓋土工布灑水再加蓋塑料薄膜的方式及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)生，保護(hù)混合料的含水量不受損失，更不能讓其曝曬變干開裂。半剛性基層材料的缺點(diǎn)是抗變形能力低，在溫度或濕度變化時(shí)易產(chǎn)生收縮開裂。它的收縮分為溫縮與干縮兩種：對(duì)于含土較多的材料以干縮為主，對(duì)于含集料較多的材料以溫縮為主。干縮主要發(fā)生在完工后初期階段。當(dāng)基層上鋪筑瀝青面層以后，基層的含

17、水量一般變化不大，此時(shí)收縮轉(zhuǎn)化為以溫縮為主：對(duì)應(yīng)裂縫起始于表面，逐漸向下延伸； 反射裂縫起始于底面并逐漸向上穿透直到表面。這兩種裂縫都是由溫度引起的，行車荷載僅在裂縫形成的后期發(fā)揮促進(jìn)作用。國(guó)內(nèi)外不同地區(qū)的實(shí)踐都已證明，水泥穩(wěn)定層施工后，如不及時(shí)養(yǎng)生而讓其曝曬，其或遲或早都會(huì)產(chǎn)生干縮裂縫。因此充分了解水泥穩(wěn)定層的縮裂特性，在施工中保持適宜的溫度和濕度對(duì)于減輕裂縫的產(chǎn)生還是至關(guān)重要的。建議采用復(fù)合養(yǎng)生膜覆蓋后灑水保濕的方法養(yǎng)生。 <

18、/p><p>　?。?）施工瀝青面層前對(duì)水穩(wěn)層裂縫進(jìn)行仔細(xì)排查，對(duì)于橫向長(zhǎng)度大于5m，且間距小于10m 的干縮或溫縮橫向裂縫須返工處理，對(duì)于橫向長(zhǎng)度大于5m，且間距大于10m 的干縮或溫縮橫向裂縫使用玻纖隔柵或土工布處理。處理方法：首先對(duì)裂縫兩側(cè)各1m 范圍進(jìn)行清掃、吹塵和清洗，清掃后，鑿開合適1cm 寬度和2cm 深度的溝縫，用森林滅火器吹除裂縫內(nèi)灰塵，然后向裂縫內(nèi)灌AH-70 熱瀝青，最后將土工布或玻纖隔柵平鋪在

19、裂縫二側(cè)各1m 或0.75m 范圍內(nèi)，用鐵釘?shù)裙潭?。?duì)于土工布，應(yīng)用小型壓路機(jī)碾壓。 </p><p>　?。?）水泥穩(wěn)定基層最遲在檢驗(yàn)合格后，應(yīng)立即施工封層或應(yīng)力吸收層。為確保水穩(wěn)基層的含水量不受損失以及板塊不受溫度梯度應(yīng)力的疲勞作用，在保濕養(yǎng)生至檢驗(yàn)合格后，應(yīng)立即施工封層或應(yīng)力吸收層， 既可對(duì)水穩(wěn)層實(shí)施最終保護(hù)，又可保證上層瀝青混合料與水穩(wěn)基層間有良好的粘結(jié)。 </p><p><

20、;b>　　四、結(jié)語(yǔ) </b></p><p>　　總之，采用水泥穩(wěn)定碎石基層符合我國(guó)的半剛性路面“強(qiáng)基薄面”的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并且應(yīng)用范圍廣泛。要徹底解決水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫可能相當(dāng)困難，但用完善施工工藝和施工方法來(lái)提高施工質(zhì)量和采用新材料、新工藝來(lái)減少裂縫的措施應(yīng)該會(huì)相當(dāng)有效，技術(shù)也更合理。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p&