淺談基層施工裂縫成因及預(yù)防

陳 亮

(黑龍江省交通科學(xué)研究所)

淺談基層施工裂縫成因及預(yù)防

陳 亮

(黑龍江省交通科學(xué)研究所)

對(duì)高等級(jí)公路半剛性基層施工縮縫形成的原因進(jìn)行了分析，提出了預(yù)防措施。

水穩(wěn)碎石基層;施工縮縫;預(yù)防

隨著日益增加的交通量和重載交通的增多，從公路路面結(jié)構(gòu)上，傳統(tǒng)的粒料基層已不能適應(yīng)重載交通的需求，而采用以水泥、石灰等半剛性基層路面結(jié)構(gòu)逐漸增多。對(duì)高等級(jí)公路半剛性基層施工縮縫形成的預(yù)防也就成了施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵。

1 水泥穩(wěn)定碎石基層裂縫產(chǎn)生的原因分析

(1)干縮性裂縫:干縮性裂縫的情況分為二種，一是水泥穩(wěn)定碎石壓實(shí)成型到正常養(yǎng)護(hù)期(一般為7 d)的干縮;二是養(yǎng)護(hù)期滿(mǎn)后到施工瀝青封層或透層、攤鋪瀝青混凝土面層這段時(shí)間的干縮。其機(jī)理基本上是一樣的，只是其損害的程度有所不同。

水泥穩(wěn)定碎石壓實(shí)成型到正常養(yǎng)護(hù)期(一般為7 d)期間，由于混合料本身拌和、養(yǎng)護(hù)時(shí)用水，水分蒸發(fā)以及混合料內(nèi)部水化作用而發(fā)生的毛細(xì)管作用、分子間吸附作用力和碳化收縮作用等，引起基層混合料體積在一定程度趨于減小而收縮，出現(xiàn)拉裂的現(xiàn)象。如果這段時(shí)間天氣正常，氣溫沒(méi)有太大變化，混合料(基層)從最佳含水量到較干燥的干縮過(guò)程可稱(chēng)之為“一次性的干縮”，其產(chǎn)生的裂縫是有限的。

從基層養(yǎng)護(hù)期滿(mǎn)后到施工瀝青封層或透層、攤鋪瀝青混凝土面層之間，如果這段時(shí)間間隔較長(zhǎng)，自然天氣從睛到雨，從雨到晴，風(fēng)吹日曬雨淋，基層料從“較干燥→飽水狀態(tài)→較干燥→飽水狀態(tài)”反復(fù)循環(huán)作用，水分反復(fù)的“蒸發(fā)、飽和、蒸發(fā)、飽和”，N次重復(fù)干縮過(guò)程，必然會(huì)使基層出現(xiàn)較嚴(yán)重的拉裂現(xiàn)象，積少成多，在薄弱地方就表現(xiàn)為裂縫，這種破壞在多雨的南方夏天特別明顯。這就是JTJ034－2000《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》制定3.6.9“養(yǎng)生期結(jié)束后，如其上為瀝青面層，應(yīng)先清掃基層，立即噴灑透層或粘層瀝青”、“在清掃干凈的基層上，也可先做下封層，以防止基層干縮開(kāi)裂”的規(guī)定原因之一。

(2)溫縮性裂縫:也就是熱脹冷縮產(chǎn)生的裂縫。水泥穩(wěn)定砂礫+碎石基層屬半剛性體，具有熱脹冷縮的性質(zhì)。因?yàn)樗酂o(wú)機(jī)結(jié)合料內(nèi)部的不同礦物顆粒組成的固相、液相和氣相體，在溫差作用中必然會(huì)使其產(chǎn)生熱脹冷縮的體積變化，從而引起溫縮性裂縫。在混合料硬化初期，水泥水化放出較多的熱量，但散熱較慢，因此其內(nèi)部溫度較高，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)脹外縮相互制約，產(chǎn)生較大的應(yīng)力。一旦應(yīng)力超過(guò)其極限抗彎拉強(qiáng)度，將產(chǎn)生溫縮裂縫。溫縮裂縫多數(shù)是橫向分布。

2 水穩(wěn)碎石基層裂縫的預(yù)防

(1)嚴(yán)格控制級(jí)配和壓實(shí)度:作為水泥穩(wěn)定基層用的碎石要求是不很高，規(guī)范中只有4個(gè)指標(biāo):相對(duì)密度、壓碎值、有機(jī)質(zhì)含量、硫酸鹽含量，因此很多巖礦都可作為基層碎石的料礦。高速公路基層碎石用量是很大的，而一般外購(gòu)的一個(gè)巖礦場(chǎng)的產(chǎn)量卻很小，于是很多施工單位就同時(shí)使用幾個(gè)礦場(chǎng)進(jìn)料，并且由于儲(chǔ)料場(chǎng)地不足而又混堆進(jìn)行儲(chǔ)料(盡管分了不同檔級(jí))。這就產(chǎn)生兩個(gè)很?chē)?yán)重的問(wèn)題:一是由于不同礦源篩網(wǎng)不同造成同一檔料內(nèi)各粒料數(shù)量不同，幾檔材料混合后，生產(chǎn)配合比經(jīng)常變化，極易超出上限或下限。二是各礦場(chǎng)碎石的視密度不同，在確定最大干密度帶來(lái)很大的困難——無(wú)法在幾種混合礦料中得到一個(gè)最具代表性的最大干密度，最終導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法進(jìn)行正常壓實(shí)度檢測(cè)和控制(壓實(shí)度經(jīng)常超100%或小于極值)。

(2)嚴(yán)格控制混合料中小于0.075 mm以下的顆粒(礦粉、粘土)含量:小于0.075 mm以下的顆粒含量增加時(shí)，不但增加了水泥的用量，而且基層表面還容易起皮(起砂)，嚴(yán)重影響水穩(wěn)層的質(zhì)量。同時(shí)，當(dāng)細(xì)集料增加時(shí)，混合料的溫縮系數(shù)隨溫度降低的變化幅度越來(lái)越大。溫度越低，細(xì)粒料對(duì)溫縮的影響也越大。規(guī)范中水泥穩(wěn)定土的顆粒組成范圍規(guī)定:集料中0.5 mm以下細(xì)粒土有塑性指數(shù)時(shí)，小于0.075 mm以下的顆粒含量不應(yīng)超過(guò)5%，細(xì)粒土無(wú)塑性指數(shù)時(shí)，小于0.075 mm以下的顆粒含量不應(yīng)超過(guò)7%。

(3)嚴(yán)格控制水泥用量和碾壓時(shí)的最佳含水量:設(shè)計(jì)強(qiáng)度愈高，所需水泥用量越大。基層剛性越大，越易產(chǎn)生干縮性裂縫，縫寬也增大。

水泥穩(wěn)定碎石基層干縮應(yīng)變隨混合料的含水量增加而增大。施工碾壓時(shí)含水量越大，結(jié)構(gòu)層越易產(chǎn)生干縮性裂縫。即使鋪筑了瀝青面層，在旱季或冬季也可能產(chǎn)生干燥裂縫。因此在施工時(shí)，應(yīng)根據(jù)天氣情況適當(dāng)增加或減少拌和用水量。

(4)攤鋪完成后，應(yīng)及時(shí)覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)。由于水分參與了水泥的水化反應(yīng)，水分的散失將影響其正常的反應(yīng)，從而影響凝結(jié)硬化后形成的強(qiáng)度，特別是夏季施工，氣溫較高，基層表面的水分蒸發(fā)更快，極易產(chǎn)生均勻的裂紋。養(yǎng)護(hù)的方法可以采用草袋、麻袋或塑料薄膜覆蓋，保證基層不直接暴露在外。冬季施工時(shí)，要及時(shí)采取防凍措施。因?yàn)閺?qiáng)度未形成的混合料中的自由水在氣溫0℃以下時(shí)結(jié)冰，體積膨脹，使基層結(jié)構(gòu)變得松散，達(dá)不到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。

(5)選擇有利的季節(jié)或時(shí)間進(jìn)行水穩(wěn)基層的施工:水穩(wěn)基層施工最好選擇在年平均氣溫時(shí)期施工。由于此時(shí)結(jié)構(gòu)內(nèi)溫度應(yīng)力較小，水穩(wěn)層不易產(chǎn)生熱脹冷縮的現(xiàn)象。施工時(shí)的氣溫與一年中最冷或最熱時(shí)的溫差越大，越易產(chǎn)生溫縮性裂縫。

(6)水泥穩(wěn)定基層是半剛性路面結(jié)構(gòu)，過(guò)早通過(guò)超重車(chē)輛會(huì)使水穩(wěn)基層的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度受到破壞，產(chǎn)生不規(guī)則的細(xì)小裂縫。車(chē)輛超載是造成基層施工縮縫的主要原因，施工單位及相關(guān)負(fù)責(zé)人要加重、加大對(duì)超載、超重車(chē)輛的監(jiān)管力度。尤其是施工單位備料車(chē)輛在超載的情況下反復(fù)碾壓導(dǎo)致了基層施工縮縫的產(chǎn)生。

U416.214

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1008－3383(2011)12－0029－01

2011－10－17