無機(jī)結(jié)合料基層裂縫成因及防治措施

雷宇珍

【摘要】無機(jī)結(jié)合料基層裂縫。本篇論文結(jié)合柳林縣聚財(cái)塔至雅溝公路施工中的實(shí)際情況，重點(diǎn)論述了水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫的形成及防治處置措施。

【關(guān)鍵詞】無機(jī)結(jié)合料;裂縫

Inorganic materials base crack causes and preventive measures

Lei Yu-zhen

（Shanxi Liulin County Department of TransportationLiulinShanxi033300）

【Abstract】Inorganic binder base crack. This paper combines elegant Liulin enrichment tower to ditch the actual road construction， focuses on the formation and prevention measures to deal with cement stabilized macadam base cracks.

【Key words】Inorganic binder;Crack

1. 概述

1.1在公路建設(shè)中，公路面層基本上為瀝青砼，而基層普遍采用無機(jī)結(jié)合料基層。無機(jī)結(jié)合料基層包括水泥穩(wěn)定土、石灰穩(wěn)定土和石灰工業(yè)廢渣穩(wěn)定土。

（1）水泥穩(wěn)定土可適用于各級(jí)公路的基層和底基層，但水泥穩(wěn)定細(xì)粒土不能用做二級(jí)和二級(jí)以上公路高級(jí)路面的基層。

（2）石灰穩(wěn)定土適用于各級(jí)公路的底基層以及二級(jí)及二級(jí)以下公路的基層，但石灰土不得用做二級(jí)公路的基層和二級(jí)以下公路高級(jí)路面的基層。

（3）石灰土工業(yè)廢渣穩(wěn)定土可適用于各級(jí)公路的基層的底基層，但二灰、二灰土和二灰砂不應(yīng)做二級(jí)和二級(jí)以上公路高級(jí)路面的基層。其中，水泥穩(wěn)定碎石作為一種半剛性基層材料，由于水泥硬化后形成板狀半剛性體，具有較高的強(qiáng)度和剛度，能夠有效地提高承載力，而且可以進(jìn)行機(jī)械施工，對(duì)環(huán)境污染少，是公路建設(shè)首選的基層材料。但由于水泥穩(wěn)定碎石基層對(duì)施工質(zhì)量的要求較高，其抗變能力低，溫度變化時(shí)易出現(xiàn)裂縫。裂縫一旦形成，一方面會(huì)降低基層的整體強(qiáng)度，另一方面，進(jìn)一步發(fā)張會(huì)形成反射裂縫，使瀝青砼路面相應(yīng)出現(xiàn)橫向裂縫，起拱等問題，直接影響路面的行車質(zhì)量和舒適感。

1.2我縣在建一級(jí)公路——聚財(cái)塔至雅溝公路采用了水泥穩(wěn)定碎石基層，現(xiàn)在就基層在施工過程出現(xiàn)的各種裂縫分析其形成的各種影響因素，采取相應(yīng)的處理措施，已逐漸形成了一套防止與減緩基層反射到瀝青面層而形成反射裂縫的處理方法。

2. 裂縫類型及形成原因

2.1干縮裂縫。

（1）干縮裂縫是由于內(nèi)部含水量發(fā)生變化而引起的。水泥穩(wěn)定混合料硬化過程中，隨著水分的減少，體積將收縮變形，產(chǎn)生均勻縱橫分布的干縮裂縫。干縮裂縫的產(chǎn)生主要與水泥、水和碎石集料的比重有關(guān)。

（2）水泥與水發(fā)生水化反應(yīng)會(huì)消耗大量水分，水泥計(jì)量越高，則消耗的水分越多。碎石集料表面對(duì)水有吸附作用，集料中的細(xì)料成分，表面吸附水分越多?；鶎邮┕み^程中，含水量越大，蒸發(fā)散失的水分越多。此外，基層施工時(shí)氣溫太高會(huì)引起表面水分的大量散發(fā)，這些都可引起干縮裂縫的產(chǎn)生。

2.2溫縮裂縫。

溫縮裂縫是由于結(jié)構(gòu)體內(nèi)故相、液相、氣相的不同溫度收縮而產(chǎn)生的。水泥穩(wěn)定碎石由于混合料中有5%左右的水泥，同水泥砼一樣具有熱脹冷縮的性質(zhì)，容易產(chǎn)生溫縮裂縫。

混合料硬化初期，水泥水化放出較多的熱量，但散熱緩慢，所以內(nèi)部穩(wěn)定較高，使內(nèi)部體積膨脹。而外部如遇氣溫急劇降低則冷卻收縮，內(nèi)帳外縮相互制約，產(chǎn)生較大的應(yīng)力。一旦應(yīng)力超過其極限抗彎強(qiáng)度，將產(chǎn)生呈橫向均勻分布的溫縮裂縫。

2.3沉降裂縫。

水泥穩(wěn)定碎石基層產(chǎn)生縱向裂縫，多是由于局部土基及底基層壓實(shí)度達(dá)不到規(guī)范要求，引起路基不均勻沉降，在重車作用下產(chǎn)生反射裂縫。這種裂縫有時(shí)呈胡狀分布，且表面形成一定的高度差。另外，填挖交界處及橋涵搭板處也會(huì)出現(xiàn)橫向沉陷裂縫。

2.4局部網(wǎng)狀裂縫。

網(wǎng)狀裂縫也叫“龜裂”，它是由于局部沉陷太大，在外力作用下產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性破壞而導(dǎo)致裂縫。它破壞性較大，如遇下雨，則造成雨水下滲，在外力作用引起路基翻漿。

3. 裂縫的防治措施

水泥穩(wěn)定碎石的干縮和溫縮特性是引起路面基層開裂的主要原因。影響水泥穩(wěn)定碎石干縮性能的因素很多，主要有水泥計(jì)量、細(xì)集料含量和塑性指數(shù)、含水量、養(yǎng)護(hù)情況和齡期等。影響水泥穩(wěn)定碎石溫縮裂縫的主要原因有含水量、水泥計(jì)量、塑性細(xì)土含量、環(huán)境溫度等。其他裂縫類型與基面外力及基體變形等因素有關(guān)。水泥穩(wěn)定碎石裂縫的防治應(yīng)從多方面進(jìn)行。

3.1原材料的選擇與控制。

3.1.1水泥。

不同品種的水泥具有不同的收縮性，如礦渣水泥的收縮性比硅酸鹽的水泥大，標(biāo)號(hào)高水泥的收縮性比標(biāo)號(hào)低的水泥大，一般選擇P.O32.5#硅酸鹽水泥即能滿足施工要求。此外，抗折強(qiáng)度愈大，混合料抵抗內(nèi)部溫度應(yīng)力的抗拉強(qiáng)度越大，越不易產(chǎn)生溫縮裂縫。因此，檢驗(yàn)水泥性能時(shí)應(yīng)重視抗壓強(qiáng)度。在水泥計(jì)量與質(zhì)量的控制方面，應(yīng)滿足以下要求：

（1）在能保證水泥穩(wěn)定碎石強(qiáng)度的前提下，盡可能采用低的水泥計(jì)量。水泥計(jì)量應(yīng)通過配合比設(shè)計(jì)試驗(yàn)確定，但設(shè)計(jì)計(jì)量宜按配合比試驗(yàn)確定的計(jì)量增加0.5%～1.0%，對(duì)集中廠拌法宜增加0.5%，對(duì)路拌法宜增加1%。

（2）一次成型，盡可能采用慢凝水泥，加強(qiáng)對(duì)水泥穩(wěn)定碎石的養(yǎng)護(hù)，避免水分揮發(fā)過大的現(xiàn)象。

（3）加入緩凝劑、緩凝阻裂劑等外加劑，以延長(zhǎng)水泥的初凝時(shí)間，或減少水化反應(yīng)的需水量，改善水泥的性能。

3.1.2集料。

（1）碎石：水泥穩(wěn)定碎石基層所用碎石的壓碎值不大于35%，一般采用<37.5mm的級(jí)配碎石，且通過0.075mm篩孔的碎石含量在7%以下。最好采用級(jí)配碎石，且含泥量必須滿足要求。含泥量大則收縮性大，易出現(xiàn)彈簧現(xiàn)象，出現(xiàn)裂縫的可能性也就越大。如果不采用級(jí)配碎石，則混合料在攤鋪時(shí)易出現(xiàn)骨料及細(xì)料離析現(xiàn)象而產(chǎn)生縮縫。

（2）砂：采用細(xì)度模數(shù)為2.3～3.0的中粗砂，砂太細(xì)及含泥量超標(biāo)均會(huì)使水泥穩(wěn)定碎石的干縮性增大，易出現(xiàn)裂縫。

（3）外加劑：在水泥穩(wěn)定碎石混合料中摻入緩凝阻裂劑補(bǔ)償收縮，可起到減少裂縫的作用。

4. 治理措施

4.1可采用聚合物加特種水泥壓力注入法修補(bǔ)水泥穩(wěn)定碎石的裂縫。

4.2加鋪高抗拉強(qiáng)度的聚合物網(wǎng)。

4.3破損嚴(yán)重的基層，應(yīng)將原破損基層整幅開挖維修，不應(yīng)橫向局部或一個(gè)單向車道開挖，以避免板邊受力產(chǎn)生的不利后果，最小維修長(zhǎng)度一般為6米。維修半剛性基層所用材料也應(yīng)是同類半剛性材料。

4.4一般情況下，石灰土被用于底基層時(shí)，根據(jù)其干縮特性，應(yīng)重視初期養(yǎng)護(hù)，保證基層表面處于潮濕狀態(tài);防止干曬。

5. 施工控制

5.1含水量。

含水量的控制直接影響壓實(shí)度和基層變形。含水量過小時(shí)，基層表層松散，碾壓容易起皮，難以壓實(shí);含水量過大，碾壓時(shí)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。

5.2混合料的拌和。

拌和應(yīng)均勻;不同粒級(jí)的碎石或礫石以及細(xì)集料應(yīng)隔離，分別堆放。拌和時(shí)間不足和不均勻，易出現(xiàn)粗細(xì)料離析現(xiàn)象。拌和時(shí)間要充分，一般不小于3min/L，通常采用4min/L。

6. 混合料的攤鋪和碾壓

施工時(shí)宜采用2臺(tái)攤鋪機(jī)平行聯(lián)合鋪筑作業(yè)，減少混合料離析現(xiàn)象。混合料攤鋪后，應(yīng)盡快完成碾壓，縮短從加水拌和到完成碾壓的時(shí)間。如不及時(shí)碾壓，水泥會(huì)產(chǎn)生部分凝結(jié)作業(yè)，碾壓時(shí)，會(huì)破壞已形成的水泥膠凝作業(yè)，消耗壓實(shí)功，影響壓實(shí)度，混合料的強(qiáng)度和性能會(huì)下降，抗裂縫能力下降。

7. 結(jié)束語

以上簡(jiǎn)要介紹了柳林縣聚財(cái)塔至雅溝公路水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫的類型，并對(duì)裂縫成因進(jìn)行分析，詳細(xì)介紹了水泥穩(wěn)定碎石裂縫處理的措施和具體的施工步驟。隨著科技的進(jìn)步，越來越多的新技術(shù)、新工藝應(yīng)用到公路施工中，水泥穩(wěn)定碎石基層會(huì)出現(xiàn)更為方便，更為科學(xué)的防治措施和處理方法。