水泥稳定碎石基层裂缝产生原因分析及防治

水泥稳定碎石基层裂缝产生原因分析及防治摘要：公路病害研究是一个系统的复杂的工程，随着公路建设的不断发展，交通运输量随之增多，车辆承载力也加大，同时对道路标准的要求也日渐提高。只有在实践中不断摸索研究，吸取经验，总结教训，才能不断提高公路质量。本文主要对水泥稳定碎石基层裂缝产生的原因及怎样防治进行了分析。关键词：水泥碎石;危害；防治措施Abstract:Highwaydiseaseresearchisacomplexsystemengineering,withthedevelopmentofhighwayconstruction,trafficincreased,thevehiclecarryingcapacityalsoincreased,whiletheroadstandardsrequirementsarealsorising.Onlytofumbleceaselesslyinpracticetostudy,learnfromexperience,lessonslearned,toimprovethequalityofhighway.Thispaperfocusesonthecementstabilizedmacadambasecrackcausesandhowtopreventandcontrolareanalyzed.Keywords:cementstabilizedmacadam;hazards;preventivemeasures一、裂缝产生的现象及危害水泥稳定碎石基层是半刚性结构，处理不好易产生裂缝。一般在基层顶面沿横向开裂形成裂缝，裂缝大多为等距，缝宽在0.5-3.5mm之间，缝长不定。较早出现的裂缝是在水稳层养生过程中开始出现，有的是在路面通车后在行车荷载作用下出现。水泥稳定碎石基层裂缝的危害主要是：（1）养生过程中出现的反射裂缝，在行车荷载、温度荷载及降水的综合作用下，裂缝缝隙处向下渗透自由水，降低水稳基层承载能力。（2）路面通车后在车辆荷载反复作用下使基层原有细微裂缝逐渐发展扩大，使面层出现与基层相同的、有规则的反射裂缝。这两种病害均导致路表水通过裂缝进入路面结构，基层的细集料形成泥浆被行车荷载挤出路面。水泥混凝土路面因反射裂缝开裂、起拱、碎板；沥青混凝土中粘附在碎石表面的沥青剥离，路面出现坑洞、碎裂、松散。路面结构强度、承载能力降低，最终造成影响道路使用寿命。二、水泥稳定碎石基层裂缝产生的主要原因集料的影响集料的级配不佳、细粉料含量多是导致水稳基层产生裂缝不可忽略的因素之一。使用级配不佳的集料，粗、细集料集中现象普遍存在，其结构强度的均匀性较差，弯沉值的变异系数大，水稳基层悬空系数大。粗集料集中部位强度高，细集料集中部位强度低，且干缩系数大，在内应力或荷载外力作用下使水稳基层从强度较低断面处开裂。粒料小于0.075mm的细粉料偏多，粉料不但本身含有塑性，而且集料本身不可避免地含有少量的土掺入，使塑性指数增大。矿料的细粉料含量和塑性指数是影响水稳基层干缩应变的主要因素之一，且干缩系数随细粉料的含量和塑性指数的增大而增大。细粉料过多和塑性指数过高的矿料铺筑的水泥基层产生裂缝的概率大。水泥的品种及剂量影响水泥作为唯一的一种稳定剂，其质量至关重要，它的矿物成份优劣及剂量大小是水稳基层是否产生收缩裂缝的主导因素。通常认为，各种类型的水泥都可用于稳定土，然而，实践证明，对同一种集料，水泥矿物成份是决定水稳集料强度高低的主要因素。经试验确定，硅酸盐水泥的稳定效果好，而铝酸盐水泥则较差。特别是一些小厂生产的水泥，硅酸二钙和铝酸三钙含量较高，或者含有较高的有害杂质，会使水稳层的稳定性降低，产生过大的收缩，从而导致收缩裂缝的产生。水稳集料的强度随水泥剂量的增加而增加，但过多的水泥用量虽然可以获得强度的增加，同时也会产生较大的收缩和较多的裂缝，在经济上也是不合理的。如果水泥用量过大，收缩量必将加大，产生收缩裂缝的可能性也随之增多。另外，不同批次生产的水泥，特别是不同厂家、不同标号的水泥混用，产生裂缝的可能性也是相当大的。施工因素的影响混合料的拌和如果混合料拌和不均，使局部粗、细集料集中或局部水泥剂量过大，都可导致裂缝产生。混合料的运输、摊铺混合料拌和后，未能及时运至施工现场；或者因运输距离长、混合料在运输过程中未采取覆盖措施，使混合料的水分散失；以及摊铺段过长使混合料的水分蒸发过大，都可造成水稳基层表面失水干燥产生干缩裂缝。如果在运输过程中出现严重颠簸使混合料产生离析，或者摊铺不均时亦可产生粗、细集料集中现象而导致裂缝产生。含水量控制不佳含水量是影响水稳基层产生初期收缩裂缝的重要因素。含水量过大，即会出现“波浪”、“弹软”等现象，影响混合料可能达到的密实度和强度，也会增大混合料的干缩性，使结构层容易产生干缩裂缝。含水量大易产生车辙，平整度降低，必然造成开裂。此外，碾压时含水量愈大，竣工后干缩裂缝也将愈严重。(4)碾压方法不当压实成型是水稳基层施工中的重要工艺，影响压实效果的因素较多，诸如含水量、压实机械及方法等。如果在初压过程中压路机吨位过大、碾压速度过快，往往会产生施工裂缝。另外，过振碾压，易造成水稳层表面水泥浆大，从而增大了表面收缩性，同样亦可产生收缩裂缝。养生的影响水稳基层需保湿养生，使水泥充分水化，保证水稳强度不断增大，防止因失水过快而产生干缩裂缝。如不及时养生或养生期不足，则会发生混合料失水过快，水泥水化反应所需要的水分不足，而产生干缩裂缝。干缩裂缝多少与混合料失水率的大小有直接关系。过早开放交通由于沿线有施工运输车辆不能完全断绝交通，而运料车又是重车，当水温层强度未达到要求就开放交通，就容易产生裂缝。三、裂缝的预防严格控制碎石的加工质量。要求把碎石上附着的风化了的山皮剥净。在片石投入破碎机之前，使用振动传输上料机，把残土筛除，同时控制碎石的规格，及时更换锤头，以防不符合规定规格和针片状的碎石产生。进场水泥严格检测，其各项指标必须满足规范要求。不合格水泥严禁使用。一般的水泥稳定碎石基层，其设计强度通常为3-5Mpa。设计强度越高，所需水泥用量越大。基层刚性越大，越易产生干缩性裂缝，缝宽也越大，所以规范规定水泥用量＜6%，控制好水泥剂量在土0.5%的范围之间，不能超过5.5%。加强检测生产配合比，使其满足设计配合比。强化拌合站操作人员的质量意识，各料仓上料及时，并派专人负责，防止有料仓出料口堵塞现象。严禁料仓缺料或堵塞时，继续上料。拌合料中含水量的控制，应使其在到达现场摊铺时略高于最佳含水量1%-2%左右。水泥稳定碎石基层需要足够的水分才能满足水泥水化的需要，但在施工中如果含水量过大，在碾压时就容易出现车辙，并且细料及水泥浆会随水分一起上浮至表面，使之产生干缩性裂缝。因此施工时，应根据天气情况适当增加或减少拌合用水量，确保碾压时混合料含水量在最佳含水量范围内。水稳碎石基层施工最好选择在气温变化不大时期施工，使结构内部温度应力较小，水稳层不易产生热胀冷缩现象，防止施工时因气温相差大产生温缩性裂缝。酷暑条件下施工，应选择在早晚时间，尽可能避开中午时间进行摊铺。要加强覆盖洒水养护，保证水稳层处在湿润状态。严格控制集料级配，减少混合料中细集料含量；通过碾压控制好结构层压实度。结构层压实度越高，强度与刚度越高，干缩性就会降低。所以，控制好级配和压实度可预防裂缝产生。碾压及时，确保在水泥初凝前压实成型，最好从拌合到碾压完毕，控制在2h内。碾压完毕检测压实度必须达到98%以上。摊铺完成、成型之后及时覆盖养生，及时用草袋、麻袋覆盖进行洒水养护，防止基层因混合料内部发生水化作用和水分过度蒸发引起表面的干缩性裂缝。如果在冬天施工温度较低，则可用一层塑料薄膜再加上二层土工布覆盖保温，不一定需要洒水养护。由于基层分两层摊铺，应尽量缩短两层的施工间隔时间，以7-15h为宜。上基层摊铺完，也要加强养生，封闭交通。养生7d之后，尽快做好预拌碎石封层。一个月之内严禁载重运输车在上行走，一个月之后也只允许适度开放交通，要求限速在20km/h以内。四、结束语为了保证高等级路面使用功能、减少破损、延长使用寿命。水泥稳定碎石基层施工过程中要控制好施工配合比、水泥剂量、施工最佳含水量、碾压时间、结构层压实度