水穩(wěn)裂縫分析

1、西濱路與新陽(yáng)大橋接線互通立交工程方案申請(qǐng)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(hào): 監(jiān)理單位：廈門中平工程咨詢監(jiān)理有限公司編號(hào)：致：西濱路與新陽(yáng)大橋接線互通立交工程總監(jiān)辦針對(duì)NC匝道5%K穩(wěn)裂縫，制定處理方案，請(qǐng)與審批。承包人：日期：附件NC匝道5%K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桃穩(wěn)裂縫處理方案情況說(shuō)明新建NC匝道是一條西濱路右轉(zhuǎn)新陽(yáng)大橋的匝道，全長(zhǎng)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 4cmSMA-13+ 5cmAC-16 + 7cm AC-25 + 25cm 5%水穩(wěn)+

2、 20cm 3%水穩(wěn)+ 15cm 級(jí)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。AW 內(nèi)加懈郭國(guó)隼一逑掰峰聯(lián)軌litNC匝道路面結(jié)構(gòu)層.ttot 串JuA-Fi：邙* 址-固IE心比加FrrM- 1%ScmBACria拉加向+1，F(xiàn)iKfc砌二 H帝五姑E :一）><fVI4441'2015年11月15日11月16日，NC匝道5臥穩(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(shí)發(fā)現(xiàn)，位于 0+180處出現(xiàn)一條寬度為14mms常裂 縫，其他地方外觀平整、密室，符合驗(yàn)收要求。2016年2月24日節(jié)后復(fù)工，例行檢查時(shí)發(fā)現(xiàn) NC匝道5%K穩(wěn)出現(xiàn)裂縫，共

3、5 條裂縫，裂縫情況如下：位置方向長(zhǎng)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(gè)道路斷面NC0+170縱向6.1表面裂縫，不用處理NC0+120縱向10.5長(zhǎng)度長(zhǎng)，彎曲NC0+120縱向4.3長(zhǎng)度長(zhǎng)，較直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(duì)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(gè)方面：一是降低基層的整體強(qiáng)度，二是發(fā)展后會(huì)形成反 射裂縫，使瀝青碎路面相應(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(shí)處理，雨水從裂

4、縫內(nèi)向下滲透，瀝青碎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)使瀝青碎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，瀝青碎路面出現(xiàn)坑洞、碎裂、松散，造成瀝青砂路面早期破 損，影響使用壽命。理論上，主要有以下幾點(diǎn)原因會(huì)造成水穩(wěn)裂縫：1. 1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(shí)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、攤鋪瀝青碎面層這段時(shí) 間的干縮。其機(jī)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(shí)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(shí)用水，水 分蒸發(fā)以及混合料內(nèi)部水化作用

5、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(shí)間天氣正常，氣溫沒有太大變化，混合料（基層）從最佳含水量到較干燥 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、攤鋪瀝青碎面層之間，如果這段時(shí) 問間隔較長(zhǎng)，自然天氣有多變（出現(xiàn)雨天和晴天交替），基層料從“較干燥一飽水狀態(tài)一較干燥一飽水狀態(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(huì)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

6、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，也可先做下封層，以防止基層干縮開裂”的規(guī)定原因之一。1 . 2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1mmfe右，有的還會(huì)出現(xiàn)多個(gè)裂縫交叉現(xiàn)象。荷載裂縫一般出現(xiàn)在營(yíng)運(yùn)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(diǎn)，瀝青層底受壓，基層是受拉的，在基層 受拉時(shí)裂縫就會(huì)逐漸向上擴(kuò)展，最終形成基層荷載性開裂?；鶎釉谑褂煤笃谝惨仔?成疲勞裂縫，這種

7、也屬于荷載裂縫，這中縫很容易形成支縫，長(zhǎng)時(shí)間不處理就會(huì)導(dǎo) 致基層松散，強(qiáng)度降低，最后出現(xiàn)坑洞。2 .3溫縮性裂縫也就是熱脹冷縮產(chǎn)生的裂縫。萬(wàn)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(huì)例外。大家都知道，在水泥路面設(shè)計(jì)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(shí)際中得到了廣泛的應(yīng)用，取得了顯 著的成效。但長(zhǎng)期以來(lái)，在瀝青碎路面設(shè)計(jì)規(guī)范或施工技術(shù)規(guī)范中卻沒有提出來(lái)， 因而極少有人試用過。水泥無(wú)機(jī)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(huì)使其產(chǎn)生熱脹冷縮的體積變化，從而引起溫縮性裂縫。對(duì)于半剛性基層而言，其裂縫的產(chǎn)生主要有以下幾種原因

8、：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(shí)，如果不嚴(yán)加管理， 經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)超挖和開挖不到位的情況，這就會(huì)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)、碾壓使數(shù)、壓實(shí)度、平整度、 機(jī)械的組合等，如果不能到達(dá)合理的要求，會(huì)導(dǎo)致后續(xù)路基會(huì)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(qiáng)度。在水穩(wěn)處于養(yǎng)生 期時(shí)開放交通，會(huì)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

9、通行重載車，也會(huì) 使板體無(wú)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(shí)，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(huì)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(shì)，進(jìn)而產(chǎn)生裂縫。止匕外，分子間的吸附作用和碳化收縮作用都會(huì)使水穩(wěn)的體積趨 于縮小。但這些因素相對(duì)有限。水穩(wěn)攤鋪結(jié)束后，天氣會(huì)經(jīng)歷陰、雨、晴的轉(zhuǎn)換， 水穩(wěn)也會(huì)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(huì)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

10、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(qiáng)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(duì)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(qiáng)度高、單面燒毛等特點(diǎn)。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

11、布一次粘層油，用量約為 0.50.6kg/m2, 爾后方可攤鋪瀝青碎面層。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(duì)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(duì)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(zhǎng)時(shí)間陽(yáng)光暴曬后，產(chǎn)生干縮裂縫。2 .對(duì)裂縫NC0+257 NC0+120采取如下辦法：首先對(duì)裂縫兩側(cè) 60cm范圍進(jìn)行 清掃、吹塵和清

12、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(jī)吹干凈裂縫；澆筑C25碎至平整；再沿碎與水穩(wěn)之間接縫灌注乳化瀝青，以新澆 筑碎為中心兩側(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(yàn)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(rùn)，這樣在鋪筑水穩(wěn)后會(huì)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(bǔ)充蒸發(fā)所帶來(lái)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(qiáng)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(shí)有足夠的時(shí)間運(yùn)輸、攤鋪和壓實(shí)，水泥的初凝 時(shí)

13、間要大于3h,終凝時(shí)間不小于6h。水泥標(biāo)號(hào)不能太高，最好不要超過 32.5R,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(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。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(duì)密度、壓碎值、磨耗值等要滿足規(guī)范要求。3混合料級(jí)配的控制在施工配

14、合比設(shè)計(jì)時(shí)，要確保 4.75mm的礦料通過率接近中值，并控制 4.75mm 以上的通過率偏上限，即增加粗骨料的含量。這樣既有利于混合料的壓實(shí)，又有利 于增強(qiáng)基層的抗拉強(qiáng)度。粗骨料較少會(huì)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(gè)料場(chǎng)，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(qiáng)度值。小于 0.075以下的顆粒含量增加時(shí)，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(shí)，當(dāng)細(xì)集料增加時(shí)，混合 料的溫縮系數(shù)隨溫度降低的變化幅度越來(lái)越大。溫度越低，細(xì)粒料對(duì)溫縮的影響也 越大。因此，規(guī)范中水泥穩(wěn)定土白顆粒組成范圍規(guī)定：集料中0.5mm以下細(xì)粒土

15、有塑性指數(shù)時(shí)，小于0.075以下的顆粒含量不應(yīng)超過 5%細(xì)粒土無(wú)塑性指數(shù)時(shí)，小于 0.075以下的顆粒含量不應(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(qiáng)度難以滿足要求；而 劑量過高時(shí)，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(chǎng)調(diào)試合適之后確定。大量實(shí)驗(yàn)表明，水泥劑量在超過3%勺情況下，7天無(wú)側(cè) 限抗壓就基本滿足了規(guī)范的強(qiáng)度要求?，F(xiàn)場(chǎng)的早期強(qiáng)度一般會(huì)小于室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果, 后期的強(qiáng)度大多會(huì)高于實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。所以過多的水泥含量不僅不經(jīng)濟(jì)，還會(huì)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(jì)強(qiáng)度通常為35Mpa 設(shè)計(jì)強(qiáng)度愈高，所需水泥

16、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(guó)規(guī)范規(guī)定水泥劑量三6%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(shí)，如果土的親 水性大于混合料，就會(huì)造成土與混合料爭(zhēng)水的情況發(fā)生，讓水泥的水化反應(yīng)無(wú)法充 分進(jìn)行。含水量過多，會(huì)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(qiáng)度時(shí)就會(huì)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(wú)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(shí)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(shí)含水量越大，結(jié)構(gòu)層越易產(chǎn)

17、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(shí)，應(yīng)根據(jù)天氣情 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(yùn)距遠(yuǎn)近、運(yùn)輸車 輛配置情況不斷的調(diào)整，確保碾壓時(shí)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(jī)拌的方式，拌制之前調(diào)試好機(jī)器的各項(xiàng)運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)。根據(jù)天氣 的變化適時(shí)的調(diào)整好用水量接近最佳配合比。運(yùn)輸車卸料有專人指揮，視運(yùn)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(jī)收放料斗，在攤鋪機(jī)前后 設(shè)專人消除粗細(xì)集料離析現(xiàn)象，特別應(yīng)鏟除

18、粗集料窩，然后用新拌混合料填補(bǔ)，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(jī)的速度在5km/h以內(nèi)。碾壓時(shí)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(shí)的路面上轉(zhuǎn)向，而應(yīng)后退至起點(diǎn)，開始下一步碾壓。3）養(yǎng)生：在碾壓結(jié)束后要及時(shí)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(qiáng)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(shí)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，不一定需要灑水養(yǎng) 護(hù)?？赡艿那闆r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(shí)攤鋪瀝青 碎面層，這樣水穩(wěn)基層露裸在外面風(fēng)吹日曬雨淋的時(shí)間短，能有效地減少“多次重 復(fù)干縮”產(chǎn)生的裂縫。這個(gè)措施是非常有效的。7選擇有利的季節(jié)或時(shí)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(shí)期施工。由于此時(shí)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(shí)的氣溫與一年中最冷或最熱時(shí)的溫差越大， 越易