水穩(wěn)裂縫分析

1、西濱路與新陽大橋接線互通立交工程方案申請批復(fù)單承包單位：寧波交通工程建設(shè)單位有限公司 合同號：監(jiān)理單位：廈門中平工程咨詢監(jiān)理有限公司 編 號：致： 西濱路與新陽大橋接線互通立交工程總監(jiān)辦針對NC匝道5%水穩(wěn)裂縫，制定處理方案，請與審批。 承包人 ： 日期： 附件NC匝道5%水穩(wěn)裂縫處理方案專業(yè)監(jiān)理工程師意見：簽字： 日期： 總監(jiān)理工程師意見： 簽字： 日期： NC匝道5%水穩(wěn)裂縫處理方案一、 情況說明新建NC匝道是一條西濱路右轉(zhuǎn)新陽大橋的匝道，全長436.341m，匝道寬9.0m，在原西濱路老路上建成。NC匝道路面結(jié)構(gòu)層從上到下依次為4cm SMA-13 + 5cm AC-16 + 7cm A

2、C-25 + 25cm 5%水穩(wěn) + 20cm 3%水穩(wěn) + 15cm 級配碎石；NC匝道路基中包括雨水保護(hù)、電力保護(hù)、電信保護(hù)等工程。NC匝道路面結(jié)構(gòu)層2015年11月15日11月16日，NC匝道5%水穩(wěn)攤鋪完成，采用土工布覆蓋方式養(yǎng)生，養(yǎng)生結(jié)束后外觀檢查時發(fā)現(xiàn)，位于0+180處出現(xiàn)一條寬度為14mm通常裂縫，其他地方外觀平整、密室，符合驗收要求。2016年2月24日節(jié)后復(fù)工，例行檢查時發(fā)現(xiàn)NC匝道5%水穩(wěn)出現(xiàn)裂縫，共5條裂縫，裂縫情況如下：位置方向長度(m)描述NC0+086橫向1.5便面裂縫，不用處理NC0+257橫向8.6橫穿整個道路斷面NC0+170縱向6.1表面裂縫，不用處理NC0

3、+120縱向10.5長度長，彎曲NC0+120縱向4.3長度長，較直二、 原因分析裂縫不僅降低了基層的剛度和結(jié)板性，還容易將裂縫反射到面層致使路面開裂，影響行車速度和安全，降低了路面的使用性能。因此，對水穩(wěn)基層裂縫的產(chǎn)生原因進(jìn)行分析并提出防治措施具有重要意義?；鶎恿芽p的危害有二個方面：一是降低基層的整體強度，二是發(fā)展后會形成反射裂縫，使瀝青砼路面相應(yīng)出現(xiàn)有規(guī)則的橫向裂縫、起拱。出現(xiàn)第二種情況后，若不及時處理，雨水從裂縫內(nèi)向下滲透，瀝青砼和基層裂縫縫隙處充滿自由水，在車輛荷載反復(fù)沖擊下，就會使瀝青砼中粘附在碎石表面的瀝青剝離，基層的細(xì)集料形成灰漿被擠壓出路面，瀝青砼路面出現(xiàn)坑洞、碎裂、松散，造成

4、瀝青砼路面早期破損，影響使用壽命。理論上，主要有以下幾點原因會造成水穩(wěn)裂縫：11干縮性裂縫  干縮性裂縫的情況分為二種，一是水泥穩(wěn)定碎石壓實成型到正常養(yǎng)護(hù)期（一般為7天）的干縮；二是養(yǎng)護(hù)期滿后到施工瀝青封層或透層、攤鋪瀝青砼面層這段時間的干縮。其機理基本上是一樣的，只是其損害的程度有所不同。水泥穩(wěn)定碎石壓實成型到正常養(yǎng)護(hù)期（一般為7天）期間，由于混合料本身拌和、養(yǎng)護(hù)時用水，水分蒸發(fā)以及混合料內(nèi)部水化作用而發(fā)生的毛細(xì)管作用、分子間吸附作用力和碳化收縮作用等，引起基層混合料體積在一定程度趨于減小而收縮，出現(xiàn)拉裂的現(xiàn)象。如果這段時間天氣正常，氣溫沒有太大變化，混合料（基層）從最佳

5、含水量到較干燥的干縮過程可稱之為“一次性的干縮”，其產(chǎn)生的裂縫是有限的。 從基層養(yǎng)護(hù)期滿后到施工瀝青封層或透層、攤鋪瀝青砼面層之間，如果這段時間間隔較長，自然天氣有多變（出現(xiàn)雨天和晴天交替），基層料從“較干燥飽水狀態(tài)較干燥飽水狀態(tài)”反復(fù)循環(huán)作用，水分反復(fù)的“蒸發(fā)、飽和、蒸發(fā)、飽和”，多次重復(fù)干縮過程，必然會使基層出現(xiàn)較嚴(yán)重的拉裂現(xiàn)象，積少成多，在薄弱地方就表現(xiàn)為裂縫，這種破壞在多雨的南方夏天特別明顯。這就是公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范JTJ034-2000制定3.6.9 “養(yǎng)生期結(jié)束后，如其上為瀝青面層，應(yīng)先清掃基層，立即噴灑透層或粘層瀝青”、“在清掃干凈的基層上，也可先做下封

6、層，以防止基層干縮開裂”的規(guī)定原因之一。12荷載性裂縫  這種裂縫往往出現(xiàn)在車道上，裂縫在主車道上，并向超車道上或路肩延伸，一般裂縫寬度較小，在1mm左右，有的還會出現(xiàn)多個裂縫交叉現(xiàn)象。 荷載裂縫一般出現(xiàn)在營運期間，由于基層施工成型后表面的不均勻性，使的基層底部存在著損傷或裂縫。根據(jù)受力特點，瀝青層底受壓，基層是受拉的，在基層受拉時裂縫就會逐漸向上擴展，最終形成基層荷載性開裂。基層在使用后期也易形成疲勞裂縫，這種也屬于荷載裂縫，這中縫很容易形成支縫，長時間不處理就會導(dǎo)致基層松散，強度降低，最后出現(xiàn)坑洞。1.3溫縮性裂縫  也就是熱脹冷縮產(chǎn)生的裂

7、縫。萬物都具有熱脹冷縮的性質(zhì)，水泥穩(wěn)定碎石基層屬半剛性體，它也不會例外。大家都知道，在水泥路面設(shè)計和施工中，設(shè)置伸縮縫的做法規(guī)范中已有明確的規(guī)定，并且在施工和實際中得到了廣泛的應(yīng)用，取得了顯著的成效。但長期以來，在瀝青砼路面設(shè)計規(guī)范或施工技術(shù)規(guī)范中卻沒有提出來，因而極少有人試用過。 水泥無機結(jié)合料內(nèi)部的不同礦物顆粒組成的固相、液相和氣相體，在溫差作用中必然會使其產(chǎn)生熱脹冷縮的體積變化，從而引起溫縮性裂縫。對于半剛性基層而言，其裂縫的產(chǎn)生主要有以下幾種原因： 1）路基回填和土路床產(chǎn)生不均勻沉降反射到基層產(chǎn)生裂縫 ：做路基和土路床時，如果不嚴(yán)加管理，經(jīng)常會出現(xiàn)超挖和開

8、挖不到位的情況，這就會導(dǎo)致土方回填之后不能滿足基礎(chǔ)承載力。另外，回填土的含水量、土體的塑性、松鋪系數(shù)、碾壓便數(shù)、壓實度、平整度、機械的組合等，如果不能到達(dá)合理的要求，會導(dǎo)致后續(xù)路基會出現(xiàn)不均勻沉降，甚至是大面積的塌陷。這些凹陷反射到水穩(wěn)基層，使其拉裂。 2）上部荷載使其產(chǎn)生裂縫 ：水泥穩(wěn)定基層是半剛性路面結(jié)構(gòu)，只有2.53Mpa 的強度。在水穩(wěn)處于養(yǎng)生期時開放交通，會由于水分子與水泥的固化反應(yīng)未完全即遭到外力的破壞而非常容易使水穩(wěn)產(chǎn)生裂縫。即便是養(yǎng)生結(jié)束，如果未鋪筑面層就大量的通行重載車，也會使板體無法抵抗上部的壓應(yīng)力而產(chǎn)生拉裂。 3）水分子減少產(chǎn)生的干

9、縮性裂縫 ：干縮性裂縫指水泥穩(wěn)定碎石在干燥空氣中硬化時，隨著水分減少體積收縮變形而產(chǎn)生的較為均勻的裂縫。水穩(wěn)基層多在一年中溫度較高的月份鋪筑，這樣會加快礦料本身水分和灑水養(yǎng)生水分的散失，這就導(dǎo)致了毛細(xì)管現(xiàn)象的發(fā)生，使水穩(wěn)有收縮的趨勢，進(jìn)而產(chǎn)生裂縫。此外，分子間的吸附作用和碳化收縮作用都會使水穩(wěn)的體積趨于縮小。但這些因素相對有限。水穩(wěn)攤鋪結(jié)束后，天氣會經(jīng)歷陰、雨、晴的轉(zhuǎn)換，水穩(wěn)也會重復(fù)出現(xiàn)“飽水-干燥-飽水”的循環(huán)，這種循環(huán)也就是干縮的循環(huán)。在薄弱的位置就會產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象使水穩(wěn)拉裂。 4）基層熱脹冷縮產(chǎn)生的溫縮性裂縫 ：也就是熱脹冷縮產(chǎn)生的裂縫。熱脹冷縮是自然界最

10、普遍的現(xiàn)象之一，水穩(wěn)基層當(dāng)然也不例外。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度，將產(chǎn)生溫縮裂縫。溫縮裂縫多數(shù)是橫向分布。三、 處理措施 基層頂面出現(xiàn)裂縫后，首先將較大的裂縫切縫，填灌瀝青膠，對較小的裂紋，直接鋪上土工格柵。土工格柵具有抗老化、耐高溫、強度高、單面燒毛等特點。施工前應(yīng)在基層頂上先灑布粘層油，用量約0.71.1kg/m2，再鋪土工格柵，施工車輛不得在土工格柵表面轉(zhuǎn)彎。最后再灑布一次粘層油，用量約為0.50.6kg/m2，爾后方可

11、攤鋪瀝青砼面層。用這種方法處理基層反射裂縫是目前較為有效的解決方法。1. 對微弱裂縫NC0+086、NC0+170，采取如下辦法處理： 鋪瀝青面層之前，首先對裂縫兩側(cè)20cm范圍進(jìn)行清掃、吹塵和清洗；其次在裂縫兩側(cè)各10cm范圍內(nèi)，按0.3kg/m2瀝青用量噴灑PC-2乳化瀝青封縫；再沿裂縫為中心兩側(cè)各0.5m范圍鋪設(shè)玻纖格珊，并用鐵釘固定。盡量縮短施工間隔，盡快完成上基層，灑透層油，以免基層經(jīng)過長時間陽光暴曬后，產(chǎn)生干縮裂縫。2. 對裂縫NC0+257、NC0+120，采取如下辦法：首先對裂縫兩側(cè)60cm范圍進(jìn)行清掃、吹塵和清洗；其次順著裂縫人工鑿開15cm寬和8cm深的溝縫，清理并用風(fēng)機吹

12、干凈裂縫；澆筑C25砼至平整；再沿砼與水穩(wěn)之間接縫灌注乳化瀝青，以新澆筑砼為中心兩側(cè)各0. 5m范圍鋪設(shè)玻纖格柵，并用鐵釘固定。處理完成后盡快鋪筑瀝青面層。四、 經(jīng)驗總結(jié)1 鋪筑前的準(zhǔn)備 在鋪筑水穩(wěn)基層之前要保證底基層的平整度，將底基層清掃干凈并灑水使其充分濕潤，這樣在鋪筑水穩(wěn)后會減小摩擦阻力，從而減小摩阻產(chǎn)生的拉應(yīng)力，防止拉裂。灑水還可以補充蒸發(fā)所帶來的水分散失，能夠保證有足夠的水分子與水泥的水化反應(yīng)，確保成板后有充足的強度。 2 原材料的控制 1）水泥： 為保證水泥穩(wěn)定碎石基層施工時有足夠的時間運輸、攤鋪和壓實，水泥的初凝時間要大于3h，終凝時間不小于6h。水泥標(biāo)號不能太高，最好不要超過3

13、2.5R，采用普通硅酸鹽水泥。細(xì)度和安定性以及硫酸鹽的含量要滿足規(guī)范的要求。2）石料： 石料的粗細(xì)直接影響水泥穩(wěn)定碎石基層的強度、平整度和裂縫的產(chǎn)生。水泥穩(wěn)定碎石的粒料越粗，強度越高，穩(wěn)定性越好，預(yù)防溫縮、干縮裂縫的能力越強。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)到驗收標(biāo)準(zhǔn)要求。如果粒料偏細(xì)，基層強度難以合格。嚴(yán)格控制0.075mm以下石粉含量，石粉含量過多，水泥穩(wěn)定碎石的收縮性增大，裂縫也就增多。相對密度、壓碎值、磨耗值等要滿足規(guī)范要求。 3 混合料級配的控制 在施工配合比設(shè)計時，要確保4.75mm的礦料通過率接近中值，并控制4.75mm以

14、上的通過率偏上限，即增加粗骨料的含量。這樣既有利于混合料的壓實，又有利于增強基層的抗拉強度。粗骨料較少會導(dǎo)致礦料的嵌擠能力變差，干縮和溫縮系數(shù)變大。石料最好取自一個料場，這樣可以有效地控制石料粒徑的大小并能有效地保證原材料的強度值。小于0.075以下的顆粒含量增加時，不但增加了水泥的用量，而且基層表面還容易起砂，嚴(yán)重影響水穩(wěn)層的質(zhì)量。同時，當(dāng)細(xì)集料增加時，混合料的溫縮系數(shù)隨溫度降低的變化幅度越來越大。溫度越低，細(xì)粒料對溫縮的影響也越大。因此，規(guī)范中水泥穩(wěn)定土的顆粒組成范圍規(guī)定：集料中0.5mm以下細(xì)粒土有塑性指數(shù)時，小于0.075以下的顆粒含量不應(yīng)超過5%，細(xì)粒土無塑性指數(shù)時，小于0.075以

15、下的顆粒含量不應(yīng)超過7%。4 水泥劑量的控制 水泥劑量控制范圍為45% 左右。如果水泥劑量太低，強度難以滿足要求；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。大量實驗表明，水泥劑量在超過3%的情況下，7天無側(cè)限抗壓就基本滿足了規(guī)范的強度要求?，F(xiàn)場的早期強度一般會小于室內(nèi)實驗的結(jié)果，后期的強度大多會高于實驗的結(jié)果。所以過多的水泥含量不僅不經(jīng)濟(jì)，還會產(chǎn)生大量的干縮裂縫而適得其反。一般的水泥穩(wěn)定碎石基層，其設(shè)計強度通常為35Mpa。設(shè)計強度愈高，所需水泥用量越大?；鶎觿傂栽酱?，越易產(chǎn)生干縮性裂縫，縫寬也增大。所以我國規(guī)范規(guī)定水泥劑量6%。

16、0;5 礦料用水量的控制 混合料的含水量是影響干縮裂縫的主要原因之一。含水量過少時，如果土的親水性大于混合料，就會造成土與混合料爭水的情況發(fā)生，讓水泥的水化反應(yīng)無法充分進(jìn)行。含水量過多，會讓水穩(wěn)基層的蒸發(fā)過快而產(chǎn)生干縮和收縮應(yīng)力。當(dāng)收縮應(yīng)力大于混合料的抗拉強度時就會產(chǎn)生裂縫。并且可導(dǎo)致水泥在混合料中分布不均勻，使粗顆粒上無水泥裹附，并造成水泥的損失，造成混合料的離析。因此，混合料攪拌過程中要有專人負(fù)責(zé)，時刻監(jiān)督用水量。水泥穩(wěn)定碎石基層干縮應(yīng)變隨混合料的含水量增加而增大。施工碾壓時含水量越大，結(jié)構(gòu)層越易產(chǎn)生干縮性裂縫。即使鋪筑了瀝青面層，在旱季或冬季也可能產(chǎn)生干燥裂縫。因此在施工時，應(yīng)根據(jù)天氣情

17、況適當(dāng)增加或減少拌和用水量。例如，在夏天施工氣溫較高，即使在同一天施工，混合料的拌和用水量也應(yīng)早、中、晚各不相同，并且，還要根據(jù)運距遠(yuǎn)近、運輸車輛配置情況不斷的調(diào)整，確保碾壓時混合料含水量在最佳含水量范圍內(nèi)。6 水穩(wěn)施工中的控制 1）混合料的拌制： 水穩(wěn)拌合在采用機拌的方式，拌制之前調(diào)試好機器的各項運轉(zhuǎn)參數(shù)。根據(jù)天氣的變化適時的調(diào)整好用水量接近最佳配合比。運輸車卸料有專人指揮，視運輸車裝料多少，控制好卸料間距，以利于攤鋪。盡量減少攤鋪機收放料斗，在攤鋪機前后設(shè)專人消除粗細(xì)集料離析現(xiàn)象，特別應(yīng)鏟除粗集料窩，然后用新拌混合料填補，以確保配比穩(wěn)定統(tǒng)一。 2）混合料的攤鋪： 盡量減小縱向冷接縫，碾壓要

18、嚴(yán)格按照初壓、復(fù)壓、終壓的步驟進(jìn)行。嚴(yán)格控制壓路機的速度在5km/h以內(nèi)。碾壓時應(yīng)慢起步緩剎車，由低處向高處重疊1/2輪寬，成階梯狀碾壓，不在未壓實的路面上轉(zhuǎn)向，而應(yīng)后退至起點，開始下一步碾壓。3）養(yǎng)生： 在碾壓結(jié)束后要及時灑水并用麻袋或尼龍布等覆蓋養(yǎng)護(hù)，防止水分的過分蒸發(fā)產(chǎn)生干縮裂縫并且影響水泥的水化放應(yīng)，降低強度。養(yǎng)生過程中不得開放交通，一次減少由于外部荷載而產(chǎn)生的荷載裂縫。 攤鋪完成后，要及時用土工布、麻袋布覆蓋進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，防止基層因混合料內(nèi)部發(fā)生水化作用和水分的過分蒸發(fā)引起表面的干縮性裂縫現(xiàn)象。如果在冬天施工溫度較低，則可以用一層塑料薄膜再加上二層土工布覆蓋保溫，不一定需要

19、灑水養(yǎng)護(hù)。 可能的情況下，養(yǎng)護(hù)期結(jié)束，立即進(jìn)行瀝青封層或透層的施工，及時攤鋪瀝青砼面層，這樣水穩(wěn)基層露裸在外面風(fēng)吹日曬雨淋的時間短，能有效地減少“多次重復(fù)干縮”產(chǎn)生的裂縫。這個措施是非常有效的。7選擇有利的季節(jié)或時間進(jìn)行水穩(wěn)基層的施工  水穩(wěn)基層施工最好選擇在年平均氣溫時期施工。由于此時結(jié)構(gòu)內(nèi)溫度應(yīng)力較小，水穩(wěn)層不易產(chǎn)生熱脹冷縮的現(xiàn)象。施工時的氣溫與一年中最冷或最熱時的溫差越大，越易產(chǎn)生溫縮性裂縫。 如果在夏天酷暑條件下施工，最好能選擇在早晚的時間，盡可能避開中午時間進(jìn)行攤鋪，并要加強覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)，保證水穩(wěn)層處于濕潤狀態(tài)。 冬天氣溫低于5時，也

20、不能進(jìn)行水穩(wěn)基層的施工。在有冰凍的地區(qū)，應(yīng)在第一次重冰凍（-3-5）到來之前半個月到一個內(nèi)完成。 水穩(wěn)基層在夏季施工時，宜在基層設(shè)置縮縫，縫深不小于層厚的1/4，并灌注瀝青膠填縫。水穩(wěn)基層在冬季施工時，水穩(wěn)基層宜設(shè)置脹縫，深度為該水穩(wěn)層的厚度。可用瀝青膠或瀝青填縫料或細(xì)粒式斷級配瀝青砼填筑并夯實，并在脹縫上鋪設(shè)一層自粘式玻璃纖維土工格柵，沿脹縫中心對稱布置，防止脹縫反射到瀝青砼路面上使瀝青砼路面產(chǎn)生裂縫。 是的，又到春分時分，今日已是晝夜平分春色，這也意味著，我們的春天，轉(zhuǎn)眼已經(jīng)走到一半。不禁，有了些許淡淡的悵然。這歲序更迭啊，從來不會給任何人眷戀的機會。我們甚至來不及感嘆，便匆匆走向下一個節(jié)氣。不經(jīng)意間，我們走著走著，便把春天走成了姹紫嫣紅，草長鶯飛。此時正是，春風(fēng)又綠江南岸，萬紫千紅總