公路水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石基層的常見病害及防治

許文永

摘要:本文通過對半剛性基層水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石的病害的分析,提出了水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石基層病害防治措施的思路,以減少反射裂縫的數(shù)量,保證路面的使用性能。

關(guān)鍵詞:水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石 病害分析 防治措施

中圖分類號:U416文獻標識碼:A文章編號:1006-8937(2009)03-0059-01

水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石基層廣泛地應用于各等級道路的基層中,它具有良好的板體性和水穩(wěn)定性,作為瀝青面層的下承層,是連接面層與底基層的紐帶,與面層一起將車輪荷載的反復作用傳布到底基層、路基,是起主要承重作用的層次。瀝青面層所發(fā)生的許多病害,都與其有直接的關(guān)系,下面簡要分析一下水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石基層常見病害產(chǎn)生原因及防治措施。

1 公路水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石基層的常見病害及其成因

1.1干縮裂縫

水泥材料硬化過程中的干濕變形表現(xiàn)為濕脹干縮。在干燥的空氣中,隨著水份的逐漸蒸發(fā),水泥的體積也將逐會漸發(fā)生收縮。這是由于毛細孔水蒸發(fā),使毛細孔水彎月面曲率變大,在表面張力的作用下,對孔壁的壓力增大,產(chǎn)生收縮力;繼續(xù)干燥會引起水泥顆粒的吸附水部分蒸發(fā),失去水膜的水泥顆粒間距離變小而收縮,進一步發(fā)展將會使水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石基層產(chǎn)生裂縫,影響基層質(zhì)量。如果在水中或潮濕條件下進行養(yǎng)護,水泥材料的干縮將會減少,且產(chǎn)生略微膨脹,而濕脹一般無破壞作用。

1.2溫度裂縫

混凝土具有熱脹冷縮的性質(zhì),其溫度膨脹系數(shù)達10?0-6。為了減小溫度升降所導致的危害,對線形結(jié)構(gòu)混凝土一般每隔20m~40m應設(shè)置溫度脹縮縫。水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石基層與混凝土具有類似的熱脹冷縮性質(zhì),導致結(jié)構(gòu)層的開裂。

1.3唧泥

由于干縮裂縫和溫度裂縫的出現(xiàn),每當雨雪天、雨雪水沿裂縫浸入下層。若下承層為石灰土,則極易被浸泡而變軟。在行車的作用下、石灰土沿裂縫上升,滲透至瀝青面層,產(chǎn)生唧泥和冒白漿現(xiàn)象。長期發(fā)展下去,基層底部就會被掏空,受到彎拉應力的作用、加劇支裂縫的發(fā)展、形成網(wǎng)裂、龜裂等病害,而造成路面破壞。

1.4離析

水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石基層經(jīng)常發(fā)生離析,即粗細集料集中現(xiàn)象,離析還造成基層強度不均勻,表面不平整等病害。

在施工的各環(huán)節(jié)都可能發(fā)生離析:拌和站發(fā)生的放料離析、運輸過程發(fā)生的顛簸離析、卸料過程發(fā)生的卸料離析、攤鋪過程發(fā)生的攤鋪離析、找平過程發(fā)生的找平離析。

1.5網(wǎng)裂、龜裂

網(wǎng)裂、龜裂在有些水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石基層出不的路面上也會出現(xiàn)。其形成原因可分4種:底基層強度不均勻、水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石基層在使用過程中受到彎拉應力作用?；旌狭蠑嚢栀|(zhì)量差,造成結(jié)構(gòu)層強度不均勻。水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石厚度不均勻、高程、平整度控制的不好,造成瀝青類路面產(chǎn)生網(wǎng)裂、龜裂。配合比設(shè)計不合理。水泥劑量太高會加劇干縮裂縫和溫度裂縫出現(xiàn)。此外、礦料級配設(shè)計時若石屑含量過大,會降低結(jié)構(gòu)層強度。石屑是由米石(3mm~5mm)、礦粉、粉塵、軟石等材料混合而成的,當混合料中粉塵、軟石含量高時、會影響水泥的膠凝性能、嚴重降低結(jié)構(gòu)層強度。為滿足強度要求、勢必增大水泥劑量,這又使干縮變形和溫度變形加劇、引起網(wǎng)裂、龜裂。

2 水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石基層的病害防治措施

2.1控制水泥劑量、加強養(yǎng)護

水泥劑量直接影響水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石基層的強度,劑量越高強度越高,但劑量越高,干縮變形和溫度變形越嚴重、產(chǎn)生的干縮裂縫、溫度裂縫越多,越易導致水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石基層的破壞,嚴重縮短道路使用年限。配合比設(shè)計時,水泥劑量應根據(jù)規(guī)范確定,確定為所選范圍的中值。

加強基層的養(yǎng)護,采用覆蓋養(yǎng)生布并灑水的辦法效果很好,能夠減少水分的散失,保證基層表面保持濕潤狀態(tài),減少干縮裂縫的產(chǎn)生。

2.2增大粉煤灰劑量

粉煤灰中的活性SiO2、Al2O3與水泥水化過程中析出的CaO起化學反應,生成穩(wěn)定的水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣,延緩水泥的凝結(jié)時間,并有效提高后期強度,減少干縮裂縫的出現(xiàn)。

應當注意的是,在水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石基層表面,初期常浮有粉煤灰顆粒,妨礙與油面的結(jié)合。作3mm—5mm的乳化瀝青封層,可有效遏制此缺陷的產(chǎn)生。

2.3預設(shè)伸縮縫

水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石基層具有熱脹冷縮性質(zhì),使用過程中易出現(xiàn)不規(guī)則的溫度裂縫,且隨強度、壓實度、厚度、礦料級配比例等不同而各異。為減少這種現(xiàn)象產(chǎn)生,可采用預設(shè)伸縮縫的方法解決。沿縱向每隔20m切割一條收縮縫、深80 mm -100 mm,寬5 mm -8 mm。縫深為80 mm -100 mm時,一般占本結(jié)構(gòu)層厚度的1/2,28天強度形成時均能沿縫產(chǎn)生開裂。縫寬5 mm -8 mm。既能保證縫內(nèi)雜物被清除干凈,又能使瀝青料填充密實。

2.4加強各施工環(huán)節(jié)控制防止離析

混合料在輸出時,盡量降低出料高度,出料口與運料車廂的高差控制在2m以內(nèi),運料車及時移動前后位置,保證均勻裝料;運料車在運輸過程中,應勻速行駛,避免急剎車和劇烈顛簸;向攤鋪機受料斗卸料時,緩慢提升車廂,切忌速度過快;攤鋪過程中,使螺旋布料器均勻運轉(zhuǎn),切忌時快時慢;人工找平時,應扣鍬布料,切忌揚鍬遠拋。

2.5控制好礦料級配

水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石主要由碎石和石屑配制而成,礦料品質(zhì)的好壞直接影響結(jié)構(gòu)的抗壓強度及均勻性。因此在材料進場前必須嚴格控制,把好收料關(guān),不同規(guī)格的材料分類堆放,杜絕混堆亂放。

常用石屑是由米石(3 mm-5 mm)、礦粉、粉塵、軟石類等組合而成,比例很不規(guī)范,不同于規(guī)范中所指的石屑。特別是粉塵和軟石類材料的存在,會降低水泥穩(wěn)定碎石層的強度。如果將石屑改換為0.5cm-1cm碎石、米石、礦粉或0.5cm-1cm碎石、米石、中砂,能有效地降低礦料內(nèi)粉塵和軟石類的含量,在施工過程中應控制好礦料級配,其均勻性直接影響路面的強度均勻性。

2.6選用適當?shù)慕Y(jié)構(gòu)層

水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石強度較高,板體性較好,下承層應采用強度匹配、較穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。且因干縮變形和溫度變形、水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石易出現(xiàn)裂縫。以往采用石灰土作下墊層,雨雪水一旦浸入縫隙,會造成石灰土層軟弱,在行車作用下極易出現(xiàn)唧泥,產(chǎn)生冒白漿現(xiàn)象,從而引起結(jié)構(gòu)層的破壞。工程實踐表明二灰穩(wěn)定粒料適宜作為水泥穩(wěn)定粉煤灰碎石基層的下承層。

3 結(jié)語

水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石基層是車輛荷載的主要承擔者,應當采取積極有效的措施防止各類病害的產(chǎn)生,提高道路的使用品質(zhì)和使用壽命,提高施工企業(yè)的美譽度,獲得經(jīng)濟效益和社會效益的雙豐收。

參考文獻:

[1] 公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范[M].北京:人民交通出版社,2001.

[2]道路建筑材料[M].北京:機械工業(yè)出版社,2002.