甘肅瓜敦公路施工中水穩(wěn)基層裂縫的防治措施

王根強(qiáng)

(甘肅路橋建設(shè)集團(tuán)三公司，甘肅蘭州 730000)

近些年我省公路路面設(shè)計(jì)都是水泥穩(wěn)定碎石為主的半剛性基層瀝青路面，因?yàn)槠湔w性強(qiáng)、承載能力高而且施工較為容易、造價(jià)適中的特點(diǎn)而得到廣泛的應(yīng)用。但是由于其膠結(jié)料為水泥，其本身的溫縮和干縮性質(zhì)，在外界溫、濕度變化時(shí)，基層容易開裂，尤其在河西大溫差地區(qū)橫向裂縫比較多，嚴(yán)重的達(dá)到了5 m左右一道，給路面埋下了很多早期損壞的隱患，大大增加了運(yùn)營(yíng)期間的養(yǎng)護(hù)成本。

很多建設(shè)者都對(duì)此進(jìn)行了努力地研究、改進(jìn)和嘗試，取得了很大的進(jìn)步。甘肅瓜州至敦煌公路改建工程水穩(wěn)結(jié)構(gòu)為20 cm厚水泥穩(wěn)定砂礫底基層+38 cm厚水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)，其中38 cm厚基層分18 cm(下)+20 cm(上)兩層攤鋪。設(shè)計(jì)7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度底基層2 MPa，基層3 MPa。借鑒其他項(xiàng)目建設(shè)者努力的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)之上，今年在瓜敦公路改建工程路面水穩(wěn)施工中，從原材料上和施工工藝上采取了一系列措施，有效控制了水穩(wěn)裂縫的出現(xiàn)。

1 原材料控制

1)材料分級(jí)。為了便于摻配，底基層用天然砂礫采用硫磺溝河道原材料用振動(dòng)篩進(jìn)行篩分分級(jí)，按照0 mm～5 mm，5 mm～10 mm，10 mm～20 mm和20 mm～37.5 mm四檔分倉(cāng)堆放，基層用碎石采用硫磺溝石灰?guī)r母材利用反擊破碎設(shè)備生產(chǎn)，按照0 mm～3 mm，3 mm ～5 mm，5 mm ～10 mm，10 mm ～20 mm 和20 mm～31.5 mm五檔分倉(cāng)堆放。各項(xiàng)指標(biāo)均滿足要求。2)細(xì)集料0.075 mm以下含量控制。水穩(wěn)半剛性(底)基層溫縮及干縮裂縫最主要的源頭就是細(xì)集料中0.075 mm以下含量的影響。0.075 mm以下含量越大，其塑性越大，收縮性越強(qiáng)，造成裂縫越多。針對(duì)這種情況，本項(xiàng)目對(duì)底基層0 mm～5 mm范圍內(nèi)的集料全部用洗砂機(jī)進(jìn)行水洗，0.075 mm以下含量控制在3%以內(nèi)，為有效控制水穩(wěn)裂縫的出現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。3)水穩(wěn)基層2.36 mm～4.75 mm 和0 mm ～2.36 mm 分級(jí)。2.36 mm ～4.75 mm 檔集料表比大，粘附水泥多，但其在混合料中只起到填充空隙的作用，為了在保證強(qiáng)度的基礎(chǔ)上不增加水泥用量，對(duì)其有效地限制用量，備料中對(duì)原材料中的2.36 mm～4.75 mm顆粒進(jìn)行了分級(jí)。4)工程用水無機(jī)鹽含量控制。甘肅敦煌至瓜州一帶水質(zhì)無機(jī)鹽含量較大，用于水穩(wěn)結(jié)構(gòu)后，Cl－和與水泥和礦料里面的Ca2+，Mg2+等離子反應(yīng)容易造成膨脹裂縫。針對(duì)這種情況，項(xiàng)目和甘肅省膜科院合作，對(duì)生產(chǎn)用水管道加裝60 t/h的反滲透凈水設(shè)備除鹽，使得工程用水真正達(dá)到了飲用水標(biāo)準(zhǔn)，有效地控制了混合料中的無機(jī)鹽含量，降低了裂縫幾率。

2 目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)

1)水泥劑量。水泥在拌和以及形成強(qiáng)度過程中水化產(chǎn)生大量的水化熱，使混合料內(nèi)部與外部的溫度形成溫差，在一定條件下形成溫度裂縫。實(shí)踐證明，混合料中水泥劑量越大、強(qiáng)度越高，收縮作用越大，基層越易產(chǎn)生裂縫。所以在保證水穩(wěn)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的前提下，通過優(yōu)化級(jí)配合理降低水泥用量，本項(xiàng)目采用了酒鋼宏達(dá)生產(chǎn)的戈壁牌P.O32.5級(jí)緩凝水泥，底基層水泥劑量3.7%，基層水泥劑量4.0%。在這之前完成的項(xiàng)目水穩(wěn)對(duì)應(yīng)的水泥劑量都在底基層4.2%，基層4.7%左右。2)0 mm～2.36 mm用量控制。由于基層用0 mm～2.36 mm細(xì)集料是碎石加工的副產(chǎn)品，石粉含量在7%，合成級(jí)配里的0.075 mm以下含量較大，從而導(dǎo)致混合料塑性變大，引起裂縫多。為了解決這一問題，在配合比設(shè)計(jì)時(shí)，將細(xì)集料用水洗砂0 mm～5 mm和0 mm～2.36 mm石屑按照比例10%和17%摻配使用，有效降低了合成級(jí)配中的0.075 mm以下含量，使其控制在3%以內(nèi)，有效減少了裂縫。3)2.36 mm～4.75 mm用量控制。由于2.36 mm～4.75 mm檔集料只作為填充空隙材料使用，加上表比大，粘水泥多，加入過多使得強(qiáng)度沒有提升的情況下加大了水泥劑量，對(duì)控制裂縫極為不利，所以在目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)時(shí)降低了該檔料的用量，控制在了6%。

3 施工工藝

1)施工最佳含水量控制。含水量小則混合料極易表面松散，不容易壓實(shí)成型，而含水量大則易形成軟彈，無法及時(shí)碾壓。混合料中含水量越大，半剛性基層蒸發(fā)散失的水分越多，形成的裂縫越大。針對(duì)這個(gè)矛盾，項(xiàng)目水穩(wěn)拌和時(shí)直接按照最佳含水量增加0.2%，而不是原先的增加1%左右，運(yùn)輸車輛用厚帳篷包箱體覆蓋嚴(yán)實(shí)，克服這一矛盾，有效減少裂縫。2)成品料倉(cāng)緩沖裝置。拌和站成品倉(cāng)在皮帶拋送料的過程中混合料容易出現(xiàn)粗細(xì)集料集中、離析現(xiàn)象。粒料過粗段強(qiáng)度越高，穩(wěn)定性越好，預(yù)防溫縮、干縮能力就越強(qiáng)，而細(xì)料過于集中段，強(qiáng)度低，穩(wěn)定性差，預(yù)防溫縮、干縮能力就越弱，裂縫就增多。針對(duì)這個(gè)細(xì)節(jié)，項(xiàng)目在拌和站成品倉(cāng)皮帶拋料端加裝一套碰撞旋轉(zhuǎn)輪，緩沖集料下降能量，減少料口離析。3)攤鋪環(huán)節(jié)控制。傳統(tǒng)的攤鋪工藝采用兩臺(tái)同機(jī)型的攤鋪機(jī)梯隊(duì)作業(yè)，存在兩臺(tái)攤鋪機(jī)工作參數(shù)偏差，無法標(biāo)定達(dá)到絕對(duì)一致，從而影響攤鋪效果。為了提高攤鋪整體均勻和橫坡標(biāo)高等指標(biāo)，本項(xiàng)目采用一臺(tái)陜西中大DT1600大寬度攤鋪機(jī)勻速攤鋪，斷面均勻，初始密實(shí)度高，提高了作業(yè)效率和質(zhì)量，減少了后期裂縫出現(xiàn)幾率。4)養(yǎng)生環(huán)節(jié)控制。施工后養(yǎng)生不及時(shí)不到位，半剛性基層養(yǎng)護(hù)灑水不及時(shí)不到位，長(zhǎng)時(shí)間風(fēng)干會(huì)造成粒料內(nèi)水分的大量散失，會(huì)影響水泥的水化反應(yīng)，易造成水穩(wěn)開裂。工序銜接不合理導(dǎo)致的，對(duì)基層的保護(hù)不到位，水穩(wěn)施工后未及時(shí)鋪筑面層，長(zhǎng)期暴露在空氣中引起溫縮裂縫。本項(xiàng)目地處戈壁沙漠地區(qū)，蒸發(fā)量過大，采用400 g/m2規(guī)格的一布一膜包邊覆蓋養(yǎng)生，飽水的同時(shí)還起到降低溫差的作用，有效減少了裂縫。養(yǎng)生7 d后即可進(jìn)行噴灑透層瀝青，隨后盡早鋪筑瀝青面層，保證基層不繼續(xù)失水，引起干縮裂縫。

4 結(jié)語(yǔ)

通過以上措施的實(shí)施，瓜敦路面項(xiàng)目水穩(wěn)結(jié)構(gòu)層裂縫從近幾個(gè)月情況來看得到了非常有效的控制，也得到了業(yè)主單位以及同行的認(rèn)可，系列措施也在甘肅金阿高速項(xiàng)目上進(jìn)行了推廣。