水泥穩(wěn)定粒料基層裂縫病害的探討

宋 林 錦

(四川交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院,四川 成都 611130)

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水泥穩(wěn)定粒料基層裂縫病害的探討

宋 林 錦

(四川交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院,四川 成都 611130)

結(jié)合工程實踐，闡述了水泥穩(wěn)定粒料路面基層裂縫的類型及危害，從設(shè)計、施工、養(yǎng)護(hù)等方面，分析了水泥穩(wěn)定粒料路面基層產(chǎn)生裂縫的原因，并提出了病害的預(yù)防措施，確保了路面的使用性能。

水泥穩(wěn)定粒料，路面基層，裂縫

半剛性路面的基層材料中，水泥穩(wěn)定碎石基層是比較常見的材料。它硬化后，強(qiáng)度高、剛度大，使路面的承載力大大提高。但是，因為水泥穩(wěn)定粒料的一些固有的性質(zhì)，例如干縮性、溫縮性，使表面很容易出現(xiàn)裂縫。當(dāng)裂縫出現(xiàn)后，路面基層和面層的穩(wěn)定性將會受到影響，降低了路面的使用性能及使用壽命。現(xiàn)通過對病害影響因素的分析，提出了一些預(yù)防病害出現(xiàn)的措施。

1 水泥穩(wěn)定粒料路面基層裂縫的類型及危害

1.1 裂縫的類型

1)干縮裂縫。干縮裂縫是由于水分的散失而產(chǎn)生的，它可能發(fā)生在鋪筑瀝青面層之前，也可能發(fā)生在之后。因為有路緣石，路面的橫向約束較大，縱向裂縫很少出現(xiàn)。而路面的縱向約束較小，干縮容易產(chǎn)生縱向位移，所以橫向裂縫是主要類型。2)溫度裂縫。溫度裂縫是因為溫度變化而產(chǎn)生的。如果基層的上下表面溫度存在差異，必然造成基層表面的彎曲變形，當(dāng)受拉一側(cè)的拉力超過材料抗拉強(qiáng)度，該側(cè)必然出現(xiàn)裂縫。基層厚度20 cm～25 cm，上下表面一定會出現(xiàn)溫差。碎石混合料本身沒有明顯的熱脹冷縮的性質(zhì)，但當(dāng)它加入了5%左右的水泥后，形成水泥穩(wěn)定碎石基層，有明顯的熱脹冷縮的性質(zhì)。水泥水化反應(yīng)發(fā)生在混合料硬化初期，放出大量熱量。因為熱量散發(fā)較慢和內(nèi)部溫度較高，使內(nèi)部體積發(fā)生膨脹。如果遇到外部氣溫突然降低，基層產(chǎn)生內(nèi)脹外縮現(xiàn)象，表面會出現(xiàn)較大的應(yīng)力。如果應(yīng)力超過其極限抗彎拉強(qiáng)度，就會出現(xiàn)溫縮裂縫，它通常是橫向裂縫。3)網(wǎng)狀裂縫。網(wǎng)狀裂縫是當(dāng)局部彎沉過大時，荷載作用產(chǎn)生的裂縫。它又稱為龜裂，屬于結(jié)構(gòu)性破壞的裂縫。龜裂初期時僅為網(wǎng)狀細(xì)裂紋，隨著裂紋處基層內(nèi)部的水分不斷蒸發(fā)，裂紋慢慢變成發(fā)散形裂縫，如果荷載作用，基層則出現(xiàn)塌陷。如果下雨，雨水會滲入內(nèi)部，當(dāng)荷載作用時會出現(xiàn)翻漿現(xiàn)象。4)縱縫。早期縱縫一般是施工控制方面造成的。如果局部土基壓實度或基層壓實度不符合要求就會出現(xiàn)。后期縱縫的產(chǎn)生原因，主要是養(yǎng)護(hù)不符合要求造成的。5)路基不均勻沉降產(chǎn)生裂縫。當(dāng)局部土基及底基層壓實度不達(dá)標(biāo)時，在荷載作用下會出現(xiàn)路基不均勻沉降，在基層出現(xiàn)反射裂縫。

1.2 危害

路面鋪筑面層后，基層的干縮裂縫和溫縮裂縫會不斷向上擴(kuò)展到路表面，造成路面出現(xiàn)反射裂縫和對應(yīng)裂縫。這些裂縫雖然危害性有限，但對基層和面層的部分性能產(chǎn)生影響。例如，會造成路面的強(qiáng)度、剛度降低，導(dǎo)致承載力下降。

如果雨水、空氣、雪水等進(jìn)入路面后，路面的耐久性、穩(wěn)定性、整體性會明顯降低。長時間的作用，會引起路面過早地?fù)p壞、使用壽命縮短等更嚴(yán)重的危害出現(xiàn)。

2 水泥穩(wěn)定粒料路面基層裂縫形成原因

2.1 設(shè)計方面

2.1.1 原材料選擇不當(dāng)

水泥穩(wěn)定粒料路面基層的原材料組成包括粗集料、細(xì)集料、水泥、礦粉。

如果粗集料粒徑含泥量太大、不規(guī)格；水泥的安定性差、初終凝時間不對；細(xì)集料含量偏多等現(xiàn)象出現(xiàn)，都會產(chǎn)生基層裂縫病害。

1)水泥的影響。a.忽視水泥收縮性的差異。不同品種的水泥收縮性不同。例如硅酸鹽水泥的收縮性比礦渣水泥小。b.忽視抗折強(qiáng)度。對水泥性能的檢驗時，往往對抗壓強(qiáng)度比較重視，而忽視抗折強(qiáng)度。事實上，如果抗折強(qiáng)度越高，抗拉強(qiáng)度就越高，溫縮裂縫越不容易產(chǎn)生。c.忽視水泥存放時間。在混合料拌和時，如果用存放期不足的水泥，將導(dǎo)致拌和過程中水化熱過大，混合料內(nèi)外溫差大，溫度裂縫容易產(chǎn)生。d.忽視水泥劑量。如果混合料中水泥劑量越大，收縮作用越大。當(dāng)滿足設(shè)計強(qiáng)度時，水泥劑量應(yīng)選擇小值。

2)集料的影響。a粒徑：集料的粒徑不同，它們的干縮性就不同。粗料土的干縮性比細(xì)料土小。b.性質(zhì)：塑性指數(shù)小的粘粒干縮性小。c.級配：混合料的耐久性、穩(wěn)定性和均勻性將受到級配影響。要使混合料的拌和良好必須設(shè)計正確的級配。

2.1.2 混合料組成設(shè)計不合理

水泥劑量對干縮性的影響與集料平均粒徑有關(guān)。集料的平均粒徑越小，水泥劑量對干縮性的影響越大。

2.2 施工方面

1)拌和對質(zhì)量的影響。拌和對質(zhì)量受到下列因素的影響：集料計量的準(zhǔn)確性、拌和均勻性、水泥和水分用量準(zhǔn)確性、每盤料差異性、拌和時間等。如果拌和時間和均勻性不對，將會出現(xiàn)離析等現(xiàn)象。

2)壓實對質(zhì)量的影響。如果混合料壓實度不夠,將會引起基層密實不夠，空隙率較大，會降低抵抗干縮溫縮拉應(yīng)力的能力。而含水量是控制壓實度的關(guān)鍵，當(dāng)混合料在碾壓過程中含水量過低，基層不能達(dá)到規(guī)定壓實度；含水量過高，碾壓后會引起混合料的含水量不均勻和殘留水分，出現(xiàn)“彈簧”現(xiàn)象。

3)基層質(zhì)量將會受到混合料的運輸、攤鋪、壓實的影響。運輸過程如果混合料未覆蓋、途中停車和顛簸，將會引起表層水分較大的蒸發(fā)、含水量非均勻引起混合料的離析。

攤鋪時中斷2 h以上沒有合理設(shè)置橫向接縫，溫度過低，不能保證在終凝前碾壓完畢，壓實機(jī)械組合不合理，沒有碾壓到位等原因都能造成質(zhì)量缺陷，從而形成裂縫。

4)水泥用量的影響。基層底面在車輛作用下會產(chǎn)生拉應(yīng)力或拉應(yīng)變，如果它們過大很容易引起開裂。

如果水泥用量過大，必然引起應(yīng)力或拉應(yīng)變過大，產(chǎn)生裂縫。

2.3 養(yǎng)護(hù)方面

養(yǎng)生不及時，養(yǎng)生期滿后沒有及時灑透層油保護(hù)，也是造成病害的原因之一。

如果沒有及時、均勻的灑水，當(dāng)氣候高溫干燥時施工，2 d左右就會出現(xiàn)干縮裂縫。如果沒有及時灑透層油，基層會受到溫度、雨水、車輛荷載的影響，性能會降低。

3 預(yù)防技術(shù)措施

3.1 控制水泥劑量與質(zhì)量

1)如果能夠達(dá)到基層的設(shè)計強(qiáng)度，水泥用量和標(biāo)號不需太多、太高。水泥用量范圍在4%～5.5%內(nèi)。2)選擇水泥品種時，要選抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度滿足設(shè)計要求，而且干縮性和水化熱小的水泥。例如硅酸鹽水泥。3)為了延長水泥的初凝時間，減少水化反應(yīng)的需水量，改善水泥的性能，可以加入一些添加劑。例如緩凝減水劑、緩凝阻裂劑等。

3.2 控制含水量

基層碾壓過程含水量應(yīng)該在最佳含水量附近，不超過±0.5%范圍。但如果有特殊情況就需要調(diào)整，如果施工氣溫高或運距長，水分散失快、損失多，壓實含水量應(yīng)該增加，否則應(yīng)該降低。

3.3 選擇集料

細(xì)集料中小于0.075 mm細(xì)粒含量不超過5%，因為它的收縮性與細(xì)粒含量成正比。對于超粒徑集料數(shù)量，應(yīng)該通過集料級配來控制，它應(yīng)該與標(biāo)準(zhǔn)級配曲線的中值靠近。

3.4 拌和

基層混合料拌和時，要做到均勻、充分。

3.5 碾壓

為了增大基層抗變形應(yīng)力的能力，可以通過加大碾壓力的方法實現(xiàn)。因為碾壓力增加，基層密度會增大，壓實度和基層抗壓強(qiáng)度會提高，抗變形能力相應(yīng)會提高。

3.6 養(yǎng)生

水穩(wěn)基層施工完成后，應(yīng)該及時灑水養(yǎng)護(hù)，以保持基層表面濕潤，養(yǎng)護(hù)時間大于7 d。養(yǎng)護(hù)完成后，應(yīng)該盡快灑布透層油保護(hù)基層表面。面層鋪筑前，應(yīng)該清掃基層表面，以利于面層與基層的結(jié)合，同時應(yīng)該禁止車輛通行。

4 結(jié)語

通過以上分析，筆者認(rèn)為，水泥穩(wěn)定粒料路面基層裂縫形成原因很多，主要有材料的選用不當(dāng)、施工過程的質(zhì)量控制不當(dāng)、養(yǎng)護(hù)不及時等，預(yù)防技術(shù)措施重點要控制好水泥劑量與質(zhì)量、壓實中含水量、選擇適當(dāng)?shù)募希龊冒韬汀⒛雺骸B(yǎng)生等過程的質(zhì)量控制。

[1] 王進(jìn)思.路基路面病害處治[M].北京：人民交通出版社,2010.

[2] 趙振東.公路養(yǎng)護(hù)工程常見病害及防治[M].北京：人民交通出版社,2006.

[3] JTG 034—2000，公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范[S].

On crack disease of cement stabilized aggregate base

Song Linjin

(SichuanVocationalandTechnicalCollegeofCommunications,Chengdu611130,China)

Combining with the engineering practice, the paper illustrates the types and dangers of the cracks on cement stabilized aggregate base, analyzes the reasons for the cracks on the base from the design, construction, and maintenance, and points out the prevention measures of the diseases, so as to ensure the performance of the roadbeds.

cement stabilized aggregate, roadbed base, crack

1009-6825(2016)16-0137-02

2016-03-27

宋林錦(1962- )，男，副教授

U418

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