淺談水泥穩定碎石基層裂縫的成因及解決辦法

時間：2024-09-30 22:19:46 工程力學畢業論文

　　分析影響高速公路水泥穩定碎石基層出現裂縫的因素，通過具體的工程實踐論證，只要在施工過程中充分考慮各種影響因素，采取一些有效的工程措施，減少水泥穩定碎石基層的橫向干縮溫縮裂縫是可行的。
　　水泥穩定碎石基層裂縫
　　
　　目前，我國的高速公路瀝青混凝土路面普遍采用半剛性基層，水泥穩定碎石是較為常見的一種半剛性路面的基層材料，水泥硬化后形成板狀半剛性體，提高路面的承載力，具有很高的強度和剛度，有著良好的使用性能。同時，可以高度機械化施工，對環境污染少，能充分利用當地的材料。它較早在河北、北京、天津、山東等省市應用，繼而江蘇、浙江、湖南、湖北、廣東等地也陸續采用。但由于水穩料固有的干縮性、溫縮性，表面產生裂縫是不可能完全避免的，而裂縫一旦形成，必然會影響到基層本身、路面面層的穩定性，影響其使用性能。現通過分析水穩混合料干縮和溫縮裂縫的影響因素，采取多種有效措施預防和處理基層開裂，可以在選擇材料、配合比設計、施工過程質量控制上嚴格把關，使裂縫盡可能減少，對于瀝青路面使用壽命的延長是能做到的。下面結合某公路基層的施工情況探討如何減少基層裂縫。
　　1 原材料選擇
　　1.1水泥
　　（1）品種不同的水泥具有程度不同的收縮性，如礦渣水泥要比硅酸鹽水泥收縮性大。標號高的水泥收縮性比標號低水泥收縮性大，一般情況選擇P.O32.5硅酸鹽水泥就能滿足施工。
　　（2）視抗折強度：抗折強度愈大，混合料抵抗內部溫度應力的抗拉強度越大，越不易產生溫縮裂縫。施工過程中，檢驗水泥性能時人們通常重視抗壓強度，而抗折強度不足也不會引起足夠的重視。
　　（3）由于基層施工時，需要水泥量較大，有時出現水泥供應困難，水泥生產出后存放期不足，就直接投入混合料拌和，由于水泥在拌和水化過程中產生大量的水化熱，使其內部的高溫與外部的溫度形成溫差，在一定條件下產生溫度裂縫。
　　為了能夠控制水泥的干縮溫縮性能，選擇了某廠生產的P.O32.5硅酸鹽水泥，其物理力學性能指標如表1所示。
　
　　1.2集料
　　必須嚴格控制集料中細料的含量和塑性指數，以減少水泥穩定碎石中的粘性成分含量。通過0.075mm篩孔的顆粒含量宜控制5%以下。細土的塑性指數要盡可能低，不宜大于4。如果0.075mm以下粉塵太多，則收縮系數增大，裂縫無疑增加。
　
　　（1）粗骨料
　　花崗巖碎石，碎石規格10～30mm，石屑0～10mm，其篩分試驗結果和物理性能如表2所示。
　　（2）細骨料天然河砂，其篩分試驗結果和物理性能如表2所示。　　2 配合比設計
　　水泥穩定碎石基層配合比設計時，一方面要考慮基層的7d無側限抗壓強度滿足設計規范的要求，對于基層要求的強度為3～5Mpa，另一方面要考慮到基層的干縮溫縮裂縫。在設計中必須按照以下要求進行：
　　（1）混合料配合比設計強度過高容易開裂，部JTJ034 2000規范標準，高速公路基層R7=3～5MPa。在滿足車載要求的前提下，盡量取中值，通過施工過程的嚴密組合控制，通過7d潮濕養生，7ｄ齡期只要能取出完整的鉆件就行。
　　（2）在滿足設計強度的基礎上限制水泥用量，一般水泥劑量應控制在4%～5%之間，絕對不能超過5.5%，如強度偏差大或達不到，應通過調整級配和水泥標號品種及嚴密控制施工過程碾壓成型時間來達到要求。
　　（3）配合比時限制細集料、粉料用量，集料級配中0.075ｍｍ以下顆粒含量不宜大于5%，大骨料宜多點，級配宜取偏粗限，合成級配曲線在中值線下方。
　　3施工過程控制
　　3.1含水量
　　水泥穩定碎石是水泥與集料的水化凝結硬化的產物。含水量的控制影響到壓實度的保證和裂縫的產生。考慮到混合料在運輸、碾壓過程中還有水分散失，尤其夏季施工時水分蒸發快，施工過程中對水的含量應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；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。根據施工時氣候條件限制含水量，對于運輸距離較遠，運輸途中，混合料宜用土工布等覆蓋，以減少水分損失。一天施工中應根據日照強度和風力大小多次調整含水量，一般早、中、晚三次要調整含水量，同時試驗人員應在拌和站和攤鋪現場用酒精快速燒測含水量，施工操作的前后臺通訊聯系應方便和順暢，當現場的含水量與最佳含水量相差大時，要及時通知后場調整含水量。
　　3.2混合料拌和
　　拌和時間不拌和必須要充分、均勻、穩定。拌和時間不足、拌和不均勻，易出現粗細料集中、離析等現象。混合料鋪筑成形后由于不同地段、上下層之間的干縮溫縮性不同，易產生裂縫。
　　3.3混合料攤鋪與壓實在施工時采用兩臺攤鋪機平行作業，減少混合料的離析現象，混合料攤鋪后，應盡快完成碾壓，縮短從加水拌和到完成碾壓的時間。如果不及時碾壓，水泥就會產生部分凝結作用，再碾壓時，就會破壞已形成的水泥膠結作用，就需要消耗壓實功，影響壓實度，混合料的強度和性能也會下降，抗裂縫能力也下降。
　　3.4基層養生及交通管制
　　由于水分參與了水泥的水化反應，水分的散失將影響其正常的反應，從而影響凝結硬化后形成的強度，特別是廣東地區氣溫較高，風較大，基層表面的水分蒸發更快，極易產生均勻的裂紋。水泥穩定碎石下基層施工完成后，及時用薄膜養護，養生期不能小于7ｄ，并且在養生期內要保持薄膜不能被風吹開，基層表面的水分不能蒸發，對于上基層在施工完成后基層表面的毛細水干后布灑透層油保護，在鋪筑瀝青面層之前盡量封閉交通，以減少車輛荷載的影響，并盡快鋪筑面層。在鋪筑面層前要重視水泥穩定碎石基層的清掃工作，清除雜物，否則基層與面層之間結合的不好，易產生薄弱點，造成裂縫等。
　　4結語
　　施工中的實踐表明，從已經施工的20Km下基層來看，由于該段通道和橋梁建筑物較多，已經施工完成底基層來看，能夠肉眼看見的橫向貫通裂縫不到10條。盡管水泥穩定碎石基層的橫向干縮溫縮裂縫是不可避免的，只要在施工過程中把好原材料關，做好配合比設計，加強施工過程的質量控制，干縮溫縮裂縫的數量就會明顯減少。
　　
　　：
　　[1]中華人民共和國行業標準JTJ034-2000.公路路面基層施工技術規范.北京：人民交通出版社，20002.
　　[2]沙慶林.高等級公路半剛性基層瀝青路面.北京：人民交通出版社，19993.
　　[3]李亞梅.水泥穩定碎石基層裂縫原因分析與防治.交通科技，2003.

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