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水穩(wěn)碎石基層裂縫成因及防治探討論文
摘 要：水泥穩(wěn)定碎石基層是根據水泥、碎石、砂和水按一定比例進行配制的路面結構層承重結構，也是底基層與路面兩層的中間結構，它具有強度高、水穩(wěn)定性好的優(yōu)點。但它和水泥砼路面一樣施工工藝要由于水泥穩(wěn)定碎石具有強度高且水穩(wěn)定性好的特點，水泥穩(wěn)定碎石結構作為高等級路面的基層，得到了越來越廣泛的應用，且取得了較為豐富的經驗。但由于其結合料為水泥，施工工藝要求較高，而且需要較好的施工管理環(huán)境，否則就極易產生早期裂縫。從原材料、施工及養(yǎng)護管理等方面的提出了綜合的防治措施，以保證公路路面的正常使用。
關鍵詞：高速公路；水穩(wěn)碎石；基層裂縫；防治
1、裂縫產生原因分析
1.1 干縮裂縫
水泥穩(wěn)定碎石在干燥空氣中硬化時，隨著水分的減少，體積將收縮變形，每隔一段距離產生均勻的干縮裂縫。水泥穩(wěn)定碎石產生干縮裂縫的原因與其水泥、水和碎石集料都有很大的關系。一方面混合料在凝結硬化過程中，水泥與水起水化反應，消耗大量的水分。水泥含量越高，則消耗的水分越多。另一方面，碎石集料表面也要吸附水，集料中的細料成分越多，表面吸附的水分就越多。再者， 基層施工過程中，含水量越大，蒸發(fā)散失的水分就越多。因此就越易產生干縮裂縫。
1.2 溫縮裂縫
水泥穩(wěn)定碎石由于混合料中有5%左右的水泥，所以具有熱脹冷縮的性質，在混合料硬化初期，水泥水化放出較多的熱量，但散熱較慢，因此其內部溫度較高，使內部體積膨脹。而外部如遇氣溫急劇降低則冷卻收縮，內脹外縮相互制約，產生較大的應力。一旦應力超過其極限抗彎拉強度，將產生溫縮裂縫。溫縮裂縫多數(shù)是橫向分布。
1.3 網狀裂縫
網狀裂縫也叫“龜裂”，它是由于局部彎沉太大，在外力作用下產生結構性破壞的裂縫，它是一種破壞性較大的裂縫，如遇下雨，則滲水，在外力作用下引起翻漿。初期時僅為網狀細裂紋，隨著時間的推移，裂紋處基層內部的水分繼續(xù)蒸發(fā)，裂紋逐漸發(fā)展成為發(fā)散形裂縫。在外力作用下，基層呈塌陷狀。
1.4 縱縫
如果水泥穩(wěn)定碎石基層在施工早期產生縱縫，一定是施工控制方面引起的。其原因應歸結為局部土基壓實度或基層壓實度沒有達到規(guī)范要求。但城市道路基層7d養(yǎng)護期滿后，如果管理維護不到位，也會產生縱縫。由于基層較厚，采用分層碾壓作業(yè)。第一層攤鋪碾壓成型時，其厚度較薄，一般在15cm左右，盡管養(yǎng)護期滿，但其承載能力較低。
1.5 路基不均勻沉降產生裂縫
如果水泥穩(wěn)定碎石基層產生縱向裂縫，多是由于局部土基及底基層壓實度達不到規(guī)范要求引起，在重車的作用下產生的反射裂縫，有時顯弧狀分布，且表面形成一定的高度差。
2、裂縫防治
2.1 原材料控制
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，應對水泥的終凝時間有限制，一般需要6～10h。夏季施工時，氣溫較高，表面層的凝結硬化速度較快，水泥終凝時間應盡可能達到10h；春秋季施工時水分蒸發(fā)較慢，終凝時間可縮短至6h。水泥標號不能太高，最好不要超過32.5R，采用普通硅酸鹽水泥。劑量控制范圍為5% 左右。因為水泥劑量太低，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過試配并結合現(xiàn)場調試合適之后確定；石料：石料的粗細直接影響水泥穩(wěn)定碎石基層的強度、平整度和裂縫的產生。水泥穩(wěn)定碎石的粒料越粗，強度越高，穩(wěn)定性越好，預防溫縮、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到驗收標準要求。如果粒料偏細，基層強度難以合格。而且石粉含量偏多時，水泥穩(wěn)定碎石的收縮性增大，裂縫也就增多。
2.2 施工控制
壓實度：水泥穩(wěn)定碎石混合料壓實度的控制是保證強度達到標準要求的重要手段之一。盡管面層將采取鋼筋加固補強措施，但基層的壓實度保證仍不能松懈。為保證壓實度達到標準， 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，使用小型機具夯實多遍。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企業(yè)規(guī)模相對較小，機械化程度不高，石料加工質量普遍不夠穩(wěn)定，存在粒徑不均勻現(xiàn)象，骨料時而偏粗，時而偏細。因此水泥穩(wěn)定碎石混合料的最大干密度呈變化狀態(tài)。在壓實度的檢驗中，如果采用同一干密度指標作為標準，很容易出現(xiàn)壓實度不合格或超過100%的現(xiàn)象。因此施工中采用灌砂法進行壓實度檢驗時，應對集料篩分，以確定粗骨料的含量，分別選用不同的密度標準；水量：水泥穩(wěn)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�？紤]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(fā)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；施工接頭：基層在施工過程中留有接頭是難以避免的。但接頭處往往是應力的集中區(qū)，在溫度應力、基層收縮應力和交通荷載的反復作用下，容易誘發(fā)為裂縫，從而導致瀝青面層產生反射裂縫。
2.3 養(yǎng)護控制
水泥穩(wěn)定碎石基層碾壓成型后應及時覆蓋灑水養(yǎng)護。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，特別是夏季施工，氣溫較高，基層表面的水分蒸發(fā)更快，極易產生均勻的裂紋。養(yǎng)護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，要及時采取防凍措施。因為強度未形成的混合料中的自由水在氣溫0℃以下時結冰，體積膨脹，使基層結構變得松散，達不到設計強度要求。
2.4 外力影響
水泥穩(wěn)定基層是半剛性路面結構，只有2.5～3Mpa 的強度，在不鋪面層時，嚴禁超重車輛通行，過早通過超重車輛會使水穩(wěn)基層的結構強度受到破壞，產生不規(guī)則的細小裂縫。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、加大對超載、超重車輛的處罰和監(jiān)管力度。而設計人員在進行路面結構設計時，要親自對路線的交通量及車輛組成進行調查，充分考慮到超載車輛的影響，避免出現(xiàn)反射裂縫。
2.5 管理維護及施工協(xié)調控制
基層攤鋪碾壓成型到噴灑透層油鋪筑瀝青面層的這段時間的管理維護工作非常重要。由于各種工程管線相繼進場施工，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)場管理維護不及時，各種工程管線和構件集中堆放在基層上，基層將受到極大的破壞。這時應嚴禁堆放重物，不允許車輛上行。第二層7d 養(yǎng)護期滿后方可開放交通，但僅允許部分施工車輛放行。各種工程管線施工時， 應與道路施工協(xié)調配合。尤其開挖管線溝槽時，嚴禁將周圍水泥穩(wěn)定碎石基層下部基礎掏空。基層施工完畢后，為保證水泥穩(wěn)定碎石結構不繼續(xù)失水，減少干縮裂縫產生，最好在一星期后即噴灑透油層或進行下封層施工，盡早鋪筑瀝青面層。
參考文獻
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