水泥穩(wěn)定碎石基層收縮裂縫防治

畢玉華

摘要：水泥穩(wěn)定碎石是路面底基層和路面之間的一種結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是強(qiáng)度高、水穩(wěn)定性好、抗凍性好、耐沖刷，是一種優(yōu)良的路面基層材料，是高等級(jí)路面的基層，得到了廣泛的應(yīng)用。水泥穩(wěn)定碎石基層也有它的弱點(diǎn)，由于溫度變化和濕度變化會(huì)產(chǎn)生收縮裂縫，直接影響到路面，會(huì)降低路面使用壽命。本文分析了水泥穩(wěn)定碎石基層收縮裂縫的原因，并提出了幾點(diǎn)防治措施。

關(guān)鍵詞：水泥穩(wěn)定碎石 基層 裂縫 防治措施

0 引言

水泥穩(wěn)定碎石基層在現(xiàn)行瀝青路面結(jié)構(gòu)中廣泛應(yīng)用，該結(jié)構(gòu)的承載力比較高，并且便于分布荷載，最重要的是能夠就地取材，經(jīng)濟(jì)性較好。

但是，水泥穩(wěn)定碎石基層作為半剛性基層，其不足主要表現(xiàn)為：存在干縮和溫縮開裂等現(xiàn)象，這種基層開裂直接影響瀝青路面的使用性能。

1 對(duì)以無機(jī)結(jié)合穩(wěn)定半剛性材料的認(rèn)識(shí)

1.1 半剛性材料的好處

1.1.1 強(qiáng)度高

通常情況下，半剛性基層材料都是應(yīng)時(shí)間不斷增長(zhǎng)的，強(qiáng)度比較高。所以半剛性基層瀝青道路一般彎沉度弱，載荷分布功能強(qiáng)的特點(diǎn)。半鋼基層材料可以保證半剛性基層瀝青路的承受能力，對(duì)路面起保護(hù)作用。

1.1.2 穩(wěn)定性強(qiáng)

這種材料在水和多次凍融情況下起承受能力不受影響，因?yàn)樗哂休^高的穩(wěn)定性。

1.1.3 剛性大

半剛性基層材料的抗壓回彈模量值可高達(dá)1800PMa，就可以減薄瀝青層面，從而使瀝青更加牢固，以此提高其抗壓能力。

1.1.4 抗凍、耐刷、溫縮性和干縮性較小等優(yōu)點(diǎn)。

1.2 半剛性基層材料的缺點(diǎn)

較強(qiáng)的脆性、對(duì)溫度及濕度比較敏感，在形成強(qiáng)度過程中，由于溫度發(fā)生改變導(dǎo)致的溫度收縮裂縫，由于水分量的多寡導(dǎo)致干縮裂縫。這些問題就會(huì)在公路瀝青面較薄的路面上表現(xiàn)出來，從而降低路面的強(qiáng)度和使用能力。

2 水泥穩(wěn)定碎石基層收縮裂縫的原因分析

2.1 干縮特性會(huì)導(dǎo)致收縮裂縫的產(chǎn)生

在水穩(wěn)材料碾壓以后，在其內(nèi)部會(huì)有水化作用的發(fā)生，其中水分逐漸減少，在碳化作用、水的作用下，導(dǎo)致材料礦物晶體或者凝膠體間半剛性材料發(fā)生體積收縮的現(xiàn)象。在半剛性材料中，受含水量變化的影響，造成整體宏觀體積收縮，進(jìn)一步導(dǎo)致半剛性材料發(fā)生干燥收縮，于是影響半剛性材料干燥收縮的主要因素就是含水量。所以，為了提高基層抗干燥收縮裂縫的性能，需要對(duì)其含水量進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂啤?/p>

2.2 網(wǎng)狀裂縫的分析

在一些沒有及時(shí)拆遷的高壓電桿等地面障礙物的周圍，水泥穩(wěn)定碎石會(huì)產(chǎn)生網(wǎng)狀裂縫，在初期，其只是網(wǎng)狀細(xì)裂紋，但是由于時(shí)間的延長(zhǎng)，在裂紋處基層內(nèi)部中，其水分不斷蒸發(fā)，裂紋漸漸變?yōu)榘l(fā)散形裂縫。同時(shí)由于外力的作用，基層呈現(xiàn)塌陷狀。其原因是沒有真正保證檢查井周圍壓實(shí)度，有著一些不均勻沉降隱患；同時(shí)檢查井周圍，這些地方通常也是大型壓路機(jī)工作面的死角， 尤其是集料粒徑較粗時(shí)， 基層自身的壓實(shí)度難以保證，而且強(qiáng)度難以滿足設(shè)計(jì)要求。檢查井周圍，這些地方往往是彎拉與溫度應(yīng)力的集中區(qū)，在外力的作用下，進(jìn)一步破壞基層，起初的裂紋逐漸惡化為裂縫。

2.3 溫縮特性會(huì)引發(fā)收縮裂縫

當(dāng)組成混合料的材料相同時(shí)，與骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定類材料平均溫縮系數(shù)相比，懸浮結(jié)構(gòu)穩(wěn)定類材料平均溫縮系數(shù)比較大。在混合料溫縮系數(shù)和溫合料最大干密度之間，它們存在某種關(guān)系，如果混合料的干密度小，那么對(duì)應(yīng)的溫縮系數(shù)就比較大，反之就越小。

3 水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫防治技術(shù)措施

3.1 減少路基不均勻沉降

目前，為了確保公路的施工質(zhì)量，需要按照較高的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)公路路基進(jìn)行處理，對(duì)于材料的塑指、CBR值等要求比較嚴(yán)格。但是，受公路水文地質(zhì)情況的影響和制約，并且施工條件、施工情況等各不相同，進(jìn)而在一定程度上存在工后沉降的現(xiàn)象，對(duì)于層底來說，即使彎拉變形很小，都可能造成基層出現(xiàn)開裂。因此，為了避免發(fā)生水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫，需要進(jìn)一步降低路基工后不均勻沉降。通常情況下，通過下列措施，可以減少路基工后不均勻沉降：①在路基填料方面，通常選擇砂礫等透水性良好的材料，促進(jìn)路基工后沉降；②成型路基鋪筑基層的沉降穩(wěn)定期至少半年，對(duì)于高填路基來說，通常情況下需要采取相應(yīng)的措施進(jìn)而在一定程度上確保沉降的穩(wěn)定期；③通過采用強(qiáng)夯、沖擊碾壓或超載預(yù)壓的方式，對(duì)工期緊張的路基項(xiàng)目進(jìn)行處理，進(jìn)一步加快路基的不均勻沉降；④為了降低路基填料的波動(dòng)，需要對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，同時(shí)對(duì)松鋪厚度、碾壓遍數(shù)等進(jìn)行嚴(yán)格的控制，確保壓實(shí)的均勻性，對(duì)于選用的壓實(shí)設(shè)備，需要保證噸位合理，并且性能優(yōu)良；⑤加強(qiáng)路基排水施工，嚴(yán)格控制路床的塑指，進(jìn)而在一定程度上確保路基的水穩(wěn)定性。

3.2 加強(qiáng)施工控制

3.2.1 控制材料特性及級(jí)配

在施工過程中，材料的脹縮系數(shù)是決定水泥穩(wěn)定碎石基層開裂的主要因素，為此基層需要選用脹縮系數(shù)小的材料，或者采取措施降低基層材料的脹縮系數(shù)，進(jìn)而在一定程度上提高材料的抗裂性能。

3.2.2 控制水泥劑量

水泥穩(wěn)定碎石基層的強(qiáng)度受水泥劑量的影響和制約，在其他條件相同時(shí)，通過增加水泥劑量，基層強(qiáng)度可以進(jìn)一步提高。但是，隨著水泥劑量的增加，水泥穩(wěn)定碎石基層收縮也在增加，同時(shí)產(chǎn)生裂縫的機(jī)率出現(xiàn)不同程度的增加。對(duì)于不同性質(zhì)的集料混合料來說，通過不同劑量的水泥可以達(dá)到相同的強(qiáng)度要求。

3.2.3 控制碾壓含水量

根據(jù)以往的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，基層表面并不是越光滑越好。在施工過程中，如果基層表面太光滑，層間的粘結(jié)力就會(huì)出現(xiàn)不同程度的降低，容易產(chǎn)生滑動(dòng)面。另外，如果基層的表面比較光滑，這時(shí)需要增加細(xì)料的含量，以及碾壓時(shí)的含水量。在高溫季節(jié)進(jìn)行施工時(shí)，一般會(huì)在基層表面進(jìn)行灑水，進(jìn)而在一定程度上增加碾壓時(shí)的含水量，在振動(dòng)碾壓的過程中，壓路機(jī)會(huì)使得水泥漿出現(xiàn)上浮，當(dāng)表面水分發(fā)生蒸發(fā)，以及出現(xiàn)水泥水化時(shí)，在基層容易產(chǎn)生干縮裂縫、收縮裂縫等。

3.2.4 控制施工工藝

施工工藝控制不到位同樣容易造成水泥穩(wěn)定碎石基層出現(xiàn)裂縫。在施工工藝方面，具體措施為：①選用的拌和設(shè)備計(jì)量精度要高、產(chǎn)量在400t/h，合理設(shè)置工作參數(shù)，同時(shí)，根據(jù)機(jī)械性能，準(zhǔn)確掌握水泥穩(wěn)定碎石混合料的拌和時(shí)間，確保拌和料的均勻性；②攤鋪機(jī)、壓路機(jī)的性能要優(yōu)良，同時(shí)配料、拌和、運(yùn)輸、攤鋪?zhàn)鳂I(yè)各環(huán)節(jié)之間要相互配合；③在施工過程中，需要做好施工組織和管理，避免發(fā)生離析。

3.2.5 養(yǎng)護(hù)控制

在高溫季節(jié)，由于施工強(qiáng)度容易保證，所以，一般選擇高溫季節(jié)鋪筑水泥穩(wěn)定碎石基層。但是，高溫施工同樣容易造成基層干縮開裂。在這種情況下，需要對(duì)水泥穩(wěn)定碎石基層進(jìn)行保濕養(yǎng)生。碾壓完基層后，利用塑料薄膜或上工布進(jìn)行覆蓋，對(duì)路面進(jìn)行養(yǎng)生，進(jìn)而在一定程度上減少基層內(nèi)外的溫差，避免基層材料溫度發(fā)生驟然變化，以及水分迅速揮發(fā)。在對(duì)基層進(jìn)行養(yǎng)生期間，塑料薄膜或上工布表面始終保持濕潤(rùn)。

3.3 應(yīng)用玻纖格柵處理裂縫

在鋪筑瀝青面層之前，需要對(duì)水泥穩(wěn)定碎石基層出現(xiàn)的裂縫應(yīng)用玻纖格柵進(jìn)行相應(yīng)的處理。對(duì)于玻纖格柵來說，該物質(zhì)是以玻璃纖維為原料織成的網(wǎng)片，其特點(diǎn)主要表現(xiàn)為：抗拉強(qiáng)度高、高模量、抗折、抗老化、低應(yīng)變、低延伸率、無長(zhǎng)期蠕變，以及耐高低溫等，且在一定程度上容易與瀝青混合料相容。對(duì)于集料混合料來說，由于玻纖格柵呈現(xiàn)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此混合料可以貫穿到網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，進(jìn)而在一定程度上使得混合料與玻纖格柵形成一個(gè)復(fù)合的力學(xué)嵌鎖體系，這種體系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是能夠?qū)系倪\(yùn)動(dòng)起到制約的作用，進(jìn)而壓實(shí)瀝青混合料，增加其承載能力。

3.4 設(shè)置過渡層

在施工過程中，為了提高路面的穩(wěn)定性，通常情況下，需要在水泥穩(wěn)定碎石基層和瀝青面層之間設(shè)置過渡層，防止基層發(fā)生裂縫。級(jí)配碎石層、瀝青穩(wěn)定碎石層等是主要的過渡層。對(duì)于過渡層來說，其作用主要表現(xiàn)為：吸收應(yīng)力。為了防止水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫反射到瀝青面層，通常通過降低收縮應(yīng)變等。

4 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于水泥穩(wěn)定基層路面來說，由于其水分的蒸發(fā)以及混合材料的內(nèi)部而發(fā)生的水化作用會(huì)使得其混合料內(nèi)部水分不斷減少，還有就是路面的溫度變化溫差較大、施工工藝等是水泥穩(wěn)定碎石基層收縮裂縫產(chǎn)生的主要原因。因此，我們應(yīng)該在修建公路之時(shí)就應(yīng)該去合理選擇其原材料及用量，以及改善和加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)等措施去防止水泥穩(wěn)定碎石基層路面的收縮裂縫的產(chǎn)生進(jìn)而確保公路的路面能夠不產(chǎn)生裂縫，保證道路的施工質(zhì)量。

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