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  • 技術資料

    水泥穩定碎石基層產生裂縫的原因及防治措施

    2015/12/3 11:12:10 打印

    水泥穩定碎石基層由于它具有良好的穩定性、耐用性等優點,而被廣泛運用在公路與城市道路的建設上,成為我國應用最為廣泛的一種半剛性的基層材料之一。水泥穩定碎石存在著缺點,水泥穩定碎石脆性大且抗變形能力弱,當溫度和濕度發生變化的時候,就容易產生裂縫。裂縫的產生會導致路面的耐用性變弱,強度降低,路面會出現不平整的現象,嚴重影響了路面的美觀和行車舒適性。綜合分析公路與城市道路水泥穩定碎石基層的施工技術特點,探析路面產生裂縫的原因,并從中提出有效防治裂縫的方法,保持路面的美觀度和行車舒適度,延長道路使用壽命。


    水泥穩定碎石基層產生裂縫的原因

    1、車輛重復性荷載引發裂縫。

    車輛反復性荷載性裂縫通常發生在基層的底部。在車輛重復荷載的過程中,基層面底部會發生拉應力,當拉應力已經超出所用材料的強度極限時,水泥穩定碎石基層的底部就會產生裂縫。車輛荷載重復作用下,水泥穩定碎石基層的底部裂縫就會慢慢的擴大并延伸到瀝青面層,路面就會顯現出裂痕。

    2、材料溫度脹縮性導致裂縫。

    水泥穩定碎石基層是一種半剛性質的材料,是由水、膠凝料和集料混合后組成的。半剛性材料的脆性很大,對溫度具有很強的敏感度,容易產生溫度性裂縫。在溫度較低的情況下,水泥穩定碎石材料就會產生膨脹收縮的反應,同時出現路面翹曲的現象。當水泥穩定碎石材料上面的溫度較下面的溫度低時,由于材料的深度不一樣,使得材料的收縮程度也不一樣,最終就會導致路面板出現翹曲的現象,引發路面分裂。路面板并不是導致路面分裂的主要原因,材料溫度的熱脹冷縮應力才是導致路面分裂的重要因素。水泥的水化過程會放出很多的熱能,而且水泥穩定碎石材料散熱能力弱,再加上瀝青表層有麻袋等雜物的覆蓋,使得水泥穩定碎石材料內部的溫度增加,從而產生膨脹的現象。而水泥穩定碎石材料外部的溫度降低就會產生冷縮的效應。熱脹冷縮的不斷交替,形成巨大的拉應力,導致水泥穩定碎石表層的開裂。

    3、材料水分干縮引發裂縫。

    產生干縮性裂縫有兩個時段,一個是水泥穩定碎石在壓實成型到養護時期過程中的干縮。這段時間里,由于水泥穩定碎石材料自身水分和養護時澆水的水分被蒸發,水泥穩定碎石材料發生收縮,從而導致基層開裂。另一個就是養護時期到瀝青封層過程中的干縮。在溫度保持在穩定的狀態下,水泥穩定碎石材料從最好的含水量狀態轉變到比較干燥的狀態,干縮過程中產生基層分裂。

    4、施工不規范引起的裂縫。

    有些施工人員為了趕進度,搶工期,不按照施工規范進行合理施工,使得基層質量差,基層容易出現裂痕。施工人員在趕進度的過層中,忽視了原材料的質量,放松了對基層施工的質量控制,鋪筑的基層比較脆弱,很容易行車被壓壞。基層的破壞就會導致路面板的分裂。

    防治水泥穩定碎石基層裂縫的方法

    1、降低收縮裂縫,減少基層裂縫的產生。

    降低水泥穩定碎石材料的收縮率,提高水泥穩定碎石材料的抗拉力能力,減少基層分裂。我們也可以實行補償性的收縮策略,在材料中加入膨脹性的化學物質,使得收縮率下降,從而減少基層分裂情況。

    2、防止反射裂縫產生。

    選擇優質的基層材料可以防止反射裂痕的產生,我們要選擇抗拉力和抗沖刷力強,干縮性和溫縮性弱的水泥穩定碎石材料。我們也可以通過改善瀝青表層的性能來減少分裂,比如瀝青面層的高度或者增加鋼筋網的面層。再者,我們可以設置一個應變的中間層,來消除反射裂痕的產生。

    3、合理的安排施工時間。

    在水泥穩定碎石基層施工過程中,夏季由于溫度過高,水分分散過快,基層就會產生干燥收縮性的裂縫,所以夏季施工時宜采取上午和晚上施工,下午高溫時段停工;而冬季氣溫低于5 度時不施工,避開冬季由于溫度過低基層容易產生低溫收縮性裂縫,導致反射裂縫的產生。合理安排施工時間是非常重要的。

    4、從基層的設計、結構、施工、材料及養護上防治裂縫。

    (1)設計方面:配合比設計的準確性是影響水泥穩定碎石基層開裂的因素之一。為了提高水泥穩定碎石混合料的抗裂性,我們要嚴格控制配合比的設計。相關研究表明0.5mm左右的檔細集料對水泥穩定碎石基層的干性收縮和溫性縮的影響很大,在進行配合比設計的時侯,要控制集料在0.5mm和0.075mm檔的通過率,使之盡量接近低限。水泥要按照五種比例進行試驗,以制備不同比例的混合料。采用插值法確定配合比,用重型擊實法求得最佳含水量與最大干密度。按要求壓實度制備混合料試件,養護6天,浸水1天后取出,在進行無側向抗壓強度測試,基層強度在3.5~4.0MPa,底基層強度在2.5~3.0MPa,這樣可保證足夠的強度,也可避免因強度過高產生較多的反射裂縫。

    (2)結構方面:在基層建設的結構上,增加水泥穩定碎石材料基層的厚度,車輛重復性荷載在水泥穩定碎石基層上的拉應力會有所降低,就能減少基層的分裂。我們也可以加強基層的抗拉能力,加長整個基層的分裂路線,以延緩裂縫擴展的速度。用土工織物鞏固基層,可以限制裂縫的擴大化,減少反射裂縫的產生。

    (3)施工方面:對施工過程進行有效的控制。據研究發現,水泥穩定碎石基層的開裂指數,一定程度上是受到施工控制的影響。在工程施工中,我們要增強集料的管理,保證集料的質量,控制好碾壓層的水分和厚度,以提高基層的厚實性和穩定性。項目建設辦和總監辦要對整個施工過程進行嚴密的監控,讓路面基層建設保持在一個良好的施工狀態。

    (4)材料方面:研究發現影響水泥穩定碎石材料收縮的原因有很多。如集料的塑性和含泥量、水泥的用量和型號等。水泥穩定碎石的收縮能力是受水泥用量和含水量的影響,水泥的用量越大,收縮的能力就會越強,引發的裂縫就會越多。[5]水泥的含水量越多,收縮能力越強,裂縫擴展越快,裂痕越多。選擇優質的材料,減少基層分裂。在集料上,選擇粘土含量少、彈性良好的材料,還有就是盡量選擇干縮性小的水泥。

    (5)養護方面:其實,很多的收縮裂縫都是由于施工人員忽視基層養生造成的。水泥穩定碎石基層在強制形成的時候,水分消耗量大,會出現收縮的現象。在這個時候由于養護不當,收縮性就會變大,而材料自身的抗拉能力又弱,就很容易產生裂縫。所以,我們要重視基層的養護工作。

    結束語:水泥穩定碎石基層屬于半剛性材料,具有很大的脆性,存在著嚴重的裂縫問題。裂縫問題的產生,嚴重影響了道路的美觀度與使用性。我們根據實際的工作經驗,采取多種防治方法,緩解和減少水泥穩定碎石基層的裂縫問題。我們從基層的結構、配合比設計、材料選取、施工以及養護等方面進行綜合的分析研究,采取全面的防治措施,才能盡可能的把路面產生的裂縫減到最低,使得水泥穩定碎石基層的優點得到充分發揮,以增強路面的穩定性耐用性。

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