淺談水穩(wěn)基層裂縫成因及防治措施

1、淺談水穩(wěn)基層裂縫成因及防治措施    摘要：在道路工程中，水穩(wěn)碎石基層被廣泛應(yīng)用到路面基層。但水泥穩(wěn)定碎石在施工中很易出現(xiàn)裂縫。文章從裂縫產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，從而找到防治措施。 關(guān)鍵詞：公路工程；水穩(wěn)碎石；基層裂縫；防治 Abstract: On the road works, water stable macadam base has been widely applied to the pavement base. Cement stabilized crushed stone in the construction is very prone to

2、 cracks. The article analyzed the causes of cracks in order to find preventive measures. Keywords: highway engineering; water stability gravel; base crack; prevention 中圖分類號(hào)： U495 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： 一、裂縫產(chǎn)生原因分析 1.裂縫種類和產(chǎn)生的原因 1.1溫縮裂縫形成的原因 混合料中通常是含有5%左右的水泥，正是由于混合料中含有一定比例的水泥成分，所以水泥穩(wěn)定碎石具有熱脹冷縮的性質(zhì)。當(dāng)混合料發(fā)生硬化時(shí)，水泥發(fā)生水

3、化作用會(huì)釋放出相當(dāng)多的熱量，但由于其內(nèi)部散熱緩慢，所以其內(nèi)部溫度會(huì)比較高。溫度越高，其內(nèi)部體積膨脹程度就越大，而水泥的外部是很容易遇冷發(fā)生收縮，這樣其內(nèi)部不斷的膨脹，外部不斷的收縮，內(nèi)外之間就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)比較大的應(yīng)力。如果其極限抗彎拉強(qiáng)度小于應(yīng)力的大小，這時(shí)就會(huì)發(fā)生常見的橫向分布狀的溫縮裂縫。 1.2干縮裂縫形成的原因 水泥穩(wěn)定碎石在干燥的空氣中會(huì)發(fā)生硬化現(xiàn)象，所以水泥穩(wěn)定碎石中的水分越少，其體積發(fā)生收縮變形就越嚴(yán)重，水泥穩(wěn)定碎石上就會(huì)在一定的間隔處產(chǎn)生比較均勻的干縮裂縫。水泥穩(wěn)定碎石形成干縮裂縫的原因還與其他因素有關(guān)系，如水泥的含量、水的多少和碎石集料等有著千絲萬縷的聯(lián)系。由于混合料發(fā)生凝結(jié)硬

4、化時(shí)，水泥和水發(fā)生了水化反應(yīng)，消耗掉了很多水分，這樣水泥含量相對(duì)就高了。 1.3 網(wǎng)狀裂縫形成的原因 網(wǎng)狀裂縫是由于其局部的彎沉太大，再加上外力的作用而產(chǎn)生破壞性結(jié)構(gòu)的裂縫，網(wǎng)狀裂縫即亦“龜裂”，其裂縫的破壞性一般比較大，且在下雨天容易發(fā)生滲水，在外力作用下容易發(fā)生翻漿。剛開始的網(wǎng)狀裂縫是網(wǎng)狀細(xì)裂紋，裂紋處的基層內(nèi)部的水分由于蒸發(fā)而逐漸減少，這樣，時(shí)間一長，裂紋就會(huì)慢慢的形成發(fā)散狀的裂縫。再加上外力作用，基層會(huì)逐漸的呈現(xiàn)出塌陷狀。 1.4 縱縫形成的原因 如果在施工的早期，水泥穩(wěn)定碎石基層有縱縫產(chǎn)生，那么就是施工控制方面存在著問題，問題可能是局部的土基壓實(shí)度不規(guī)范，也可能是層壓實(shí)度不規(guī)范。如果

5、在城市道路的基層七天養(yǎng)護(hù)期過后，對(duì)公路的管理維護(hù)沒有到位，這時(shí)有縱縫的形成?？紤]到基層比較厚，所以通常采用分層碾壓作業(yè)的方式，因?yàn)榈谝粚雍穸缺容^薄，當(dāng)其攤鋪碾壓成型時(shí)，承載能力比較低。所以即使其養(yǎng)護(hù)期過后也要加以適當(dāng)?shù)墓芾砭S護(hù)。 1.5 路基不均勻沉降產(chǎn)生裂縫 如果水泥穩(wěn)定碎石基層產(chǎn)生縱向裂縫，多是由于局部土基及底基層壓實(shí)度達(dá)不到規(guī)范要求引起，在重車的作用下產(chǎn)生的反射裂縫，有時(shí)顯弧狀分布，且表面形成一定的高度差。 二、根據(jù)施工總結(jié)裂縫防治 根據(jù)施工總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)就如何減少水穩(wěn)碎石基層裂縫的主要環(huán)節(jié)做簡單的介紹如下： 2.1 原材料的選擇 碎石應(yīng)選擇含泥量小，顆粒穩(wěn)定無雜物，其它指標(biāo)符合技術(shù)規(guī)范要求

6、，并能夠連續(xù)生產(chǎn)的料廠作為料源，特別是細(xì)集料的含泥量、塑性指數(shù)更要嚴(yán)格控制在規(guī)范之內(nèi)。水泥我們采用的是32.5級(jí)低標(biāo)號(hào)路用緩凝水泥。28天水泥膠砂抗壓強(qiáng)度嚴(yán)格控制在32.5MPa 37.5Mpa之間，水泥初凝時(shí)間不小于個(gè)5小時(shí),終凝時(shí)間8個(gè)小時(shí)左右，且不大于10小時(shí)。這樣就減少了因含泥量偏大、水泥強(qiáng)度偏高而產(chǎn)生的裂縫。 2.2 配合比設(shè)計(jì) 水穩(wěn)碎石基層的級(jí)配要盡可能控制在規(guī)范級(jí)配范圍中值偏下，且在范圍以內(nèi)，水泥采用低標(biāo)號(hào)緩凝水泥。 為了獲得較理想的配合比，我們?cè)谠牧辖y(tǒng)一的情況下，同時(shí)做了三種不同的級(jí)配。一種在規(guī)范級(jí)配范圍中值偏上且在上限以內(nèi)。另一種盡可能接近中值。再一種就是在規(guī)范級(jí)配范圍中值

7、偏下且在下限以內(nèi)。針對(duì)這三種不同的級(jí)配，我們分別進(jìn)行了不同水泥劑量的擊實(shí)和無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，最終均取4.5%的水泥劑量為最佳劑量。7天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度均大于3.5Mpa，且三種級(jí)配相差不大；然后我們又以中間級(jí)配為標(biāo)準(zhǔn)，用28天水泥膠砂強(qiáng)度為43.2Mpa的普通水泥進(jìn)行了擊實(shí)和無側(cè)限抗壓試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)其4.0%的水泥劑量為最佳劑量，7天強(qiáng)度大于3.5Mpa。 針對(duì)以上四種情況，我們均采用4.5%的水泥劑量，分別進(jìn)行了100米水穩(wěn)碎石基層試驗(yàn)段的攤鋪。并采用了同樣的壓實(shí)工藝和養(yǎng)生措施。觀察7天后的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)用早期強(qiáng)度較高的普通水泥做的試驗(yàn)段和級(jí)配偏細(xì)的用特制水泥做的試驗(yàn)段上均有不同程度的橫向線形裂縫，

8、另兩種情況未見異常。28天后，對(duì)未見異常的兩種試驗(yàn)段進(jìn)行清掃和灑水濕潤，發(fā)現(xiàn)級(jí)配接近中值的試驗(yàn)段表面，局部有輕微的線形水跡，而級(jí)配偏粗的試驗(yàn)段則表現(xiàn)良好。 2.3 拌和與攤鋪 目前高等級(jí)公路路面施工，均采用穩(wěn)定粒料拌和機(jī)進(jìn)行水穩(wěn)碎石混合料的生產(chǎn)。正式生產(chǎn)前，先要進(jìn)行拌和機(jī)調(diào)試，調(diào)試過程中應(yīng)扣除原材料自身的含水量，以確?；旌狭系呐浜媳炔蛔?。然后繪出各種原材料在一定料門開度下的轉(zhuǎn)速流量曲線，根據(jù)混合料配比確定各種原材料配料皮帶的轉(zhuǎn)速，進(jìn)行試生產(chǎn)。當(dāng)混合料的各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到目標(biāo)配比的要求后，再進(jìn)行正式生產(chǎn)。生產(chǎn)過程中，要根據(jù)天氣變化及時(shí)調(diào)整混合料的含水量，使攤平后的含水量均勻且接近最佳含水量。 攤鋪機(jī)

9、攤鋪混合料時(shí)，運(yùn)行速度應(yīng)與拌和機(jī)生產(chǎn)能力相匹配，盡量避免攤鋪機(jī)停機(jī)待料的情況。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。 2.4碾壓 碾壓過程按初壓、復(fù)壓、終壓三個(gè)階段進(jìn)行： 初壓，采用16J型振動(dòng)壓路機(jī)靜壓一遍，碾壓速度控制在5KM/h。 復(fù)壓，采用一臺(tái)18J型振動(dòng)壓路機(jī)首先輕振一遍，速度控制在5km/h,再重振兩遍，速度控制在4km/h,然后用YL20型膠輪壓路機(jī)碾壓兩遍，碾壓速度不高于6km/h。 終壓，采用16J型振動(dòng)壓路機(jī)靜壓至少兩遍

10、，碾壓速度控制在5km/h,直至無明顯輪跡。 碾壓過程中的注意要點(diǎn)：及時(shí)碾壓，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。 2.5壓實(shí)度控制 碾壓結(jié)束后，及時(shí)進(jìn)行壓實(shí)度檢測，為保證壓實(shí)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)， 檢查井周圍混合料的攤鋪厚度可比正常路段薄一些，水泥的含量增加1% 左右，使用小型機(jī)具夯實(shí)多遍。再配合路面的井圈加固，以保證井圈周圍的路面的工作壽命。由于基層材料來源的生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模相對(duì)較小，機(jī)械化程度不高，石料加工質(zhì)量普遍不夠穩(wěn)定，存在粒徑不均勻現(xiàn)象，骨料時(shí)而偏粗，時(shí)而偏細(xì)。因此水泥穩(wěn)定碎石混合料的最大干密度呈變化狀態(tài)。在壓實(shí)

11、度的檢驗(yàn)中，如果采用同一干密度指標(biāo)作為標(biāo)準(zhǔn)，很容易出現(xiàn)壓實(shí)度不合格或超過100%的現(xiàn)象。因此施工中采用灌砂法進(jìn)行壓實(shí)度檢驗(yàn)時(shí)，應(yīng)對(duì)集料篩分，以確定粗骨料的含量，分別選用不同的密度標(biāo)準(zhǔn)；水量：水泥穩(wěn)定碎石是水泥與集料的水化凝結(jié)硬化的產(chǎn)物。含水量的控制影響到壓實(shí)度的保證和裂縫的產(chǎn)生。考慮到混合料在運(yùn)輸、碾壓過程中還有水分散失，尤其夏季施工時(shí)水分蒸發(fā)快，施工過程中對(duì)水的含量應(yīng)控制在比最佳含水量大1% 左右。含水量過小時(shí)，基層表層松散，碾壓容易起皮，難以壓實(shí)；含水量過大碾壓時(shí)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；施工接頭：基層在施工過程中留有接頭是

12、難以避免的。但接頭處往往是應(yīng)力的集中區(qū)，在溫度應(yīng)力、基層收縮應(yīng)力和交通荷載的反復(fù)作用下，容易誘發(fā)為裂縫，從而導(dǎo)致瀝青面層產(chǎn)生反射裂縫。 2.6養(yǎng)生 碾壓結(jié)束后，及時(shí)用麻袋或草簾等進(jìn)行覆蓋，由于水分參與了水泥的水化反應(yīng)，水分的散失將影響其正常的反應(yīng)，從而影響凝結(jié)硬化后形成的強(qiáng)度，特別是夏季施工，氣溫較高，基層表面的水分蒸發(fā)更快，極易產(chǎn)生均勻的裂紋。養(yǎng)護(hù)的方法可以采用草袋、麻袋或塑料薄膜覆蓋，保證基層不直接暴露在外。冬季施工時(shí)，要及時(shí)采取防凍措施。因?yàn)閺?qiáng)度未形成的混合料中的自由水在氣溫0以下時(shí)結(jié)冰，體積膨脹，使基層結(jié)構(gòu)變得松散，達(dá)不到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。我們采用灑水養(yǎng)生7天，始終保持表面濕潤。7天后揭除

13、覆蓋物，還要繼續(xù)灑水養(yǎng)生7天，且每天上午、下午至少灑水兩次。及時(shí)有效的養(yǎng)生也可減少溫縮或干縮裂縫。灑水養(yǎng)生期間，嚴(yán)禁其它車輛通行。 2.7外力影響 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，在不鋪面層時(shí)，嚴(yán)禁超重車輛通行，過早通過超重車輛會(huì)使水穩(wěn)基層的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度受到破壞，產(chǎn)生不規(guī)則的細(xì)小裂縫。車輛超載是造成瀝青路面損壞的主要原因，路政管理部門要加重、加大對(duì)超載、超重車輛的處罰和監(jiān)管力度。而設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要親自對(duì)路線的交通量及車輛組成進(jìn)行調(diào)查，充分考慮到超載車輛的影響，避免出現(xiàn)反射裂縫。 2.8管理維護(hù)及施工協(xié)調(diào)控制 基層攤鋪碾壓成型到噴灑透層油鋪筑瀝青面層的這段時(shí)間的管理維護(hù)工作非常重要。由于各種工程管線相繼進(jìn)場施工，道路的施工作業(yè)面將被占用。特別是第一層成型后，一旦現(xiàn)場管理維護(hù)不及時(shí)，各種工程管線和構(gòu)件集中堆放在基層上，基層將受到極大的破壞。這時(shí)