论述水泥稳定碎石基层裂缝的控制措施

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1、论述水泥稳定碎石基层裂缝的控制措施 论述水泥稳定碎石基层裂缝的控制措施 摘 要：目前高等级公路路面基层大局部采用水泥稳定碎石基层，由于受外界环境、温度、气候、荷载的影响，水泥稳定碎石基层易产生裂缝现象，严重影响路面的使用寿命。文章主要结合工程实践，主要阐述了水泥稳定碎石产生裂纹的主要原因，从中提出了水泥稳定碎石基层收缩裂缝的控制措施，旨在为解决路面开裂问题提供参考与借鉴。 关键词：水稳； 裂缝； 控制； 措施 中图分类号：TV698.2+31 文献标识码：A 文章编号： 引言 水泥稳定碎石基层是将一定级配的集料与水泥和水一起拌和后， 在最正确含水量状态下碾压成型，经过养生到达一定强度的路面基层

2、结构，此基层是一种半刚性结构。水泥稳定基层容易产生裂缝是影响沥青混凝土面层破坏的关键因素。假设不及时处理， 雨水从裂缝内向下渗透，沥青混凝土和基层裂缝缝隙处充满自由水，在车辆荷载反复冲击下，就会使沥青混凝土中粘附在碎石外表的沥青剥离， 基层的细集料形成泥浆被挤压出路面，沥青混凝土路面出现坑洞、碎裂、松散，造成沥青混凝土路面早期破损，影响其使用寿命。基层裂缝的危害较为常见，直接影响到了路面行车的速度和平安。 一、工程概述 某南方高速公路工程水稳基层板块在温度梯度应力和施工车荷的疲劳作用下使裂纹开展为裂缝，严重时加宽变长且相互连通，并由底、基层逐渐反射到沥青面层，造成路面破坏。据施工现场收集的数据

3、统计，每段铺筑一定时期以后都发现不同程度的开裂现象。裂缝多分布于基层两侧各35m的范围内，主要为横向裂纹，其间距为4050m左右，裂缝顶面宽，底面细小；施工碾压振动过强造成板块外表出现微裂纹的地段易出现裂缝；同时，施工时出现粗集料窝的部位易出现放射性裂缝；再经施工重车磨耗而出现车槽的地点也易出现开裂现象。 二、裂缝产生的原因分析 施工作业安排不连续，水稳基层铺筑后长期暴露于空气中，未进行沥青层施工。而南方工程，水稳基层施工根本在高温季节，据随机测定：日照强烈时，水稳外表最高温度为41，而室内温度30(板底温度与室内根本接近)。将板作为一单向板(长宽比大于1.5 )来研究，其在温度梯度应力的作用

4、下将导致顶面承受弯拉应力；另一方面，板体顶面为自由面，而底面因受到下承层的摩阻作用，其线性变形受到约束，即高温时板顶受拉而板底受压。两者共同作用的结果为裂纹由上而下，裂纹渐小。 板体白天承受温度梯度应力，而晚上底、顶面温度接近，均为21，即板体在温度梯度应力的疲劳作用下产生疲劳破坏与每次发现裂纹都在施工以后一定时期相符。因此，施工后的水稳碎石经检验合格后应尽早洒布透层或施工封层。 从路线方向看，可将其视为单向板(长宽比大于1. 5) ，其热胀冷缩将造成水稳层横向开裂，裂纹将从路肩边缘最薄弱处展开。当应力释放后板块处于稳定状态，裂纹不再开展。 半刚性板块强度越高，说明其抗变形的能力越低，即板块抗

5、弯拉应力的能力越小。施工时因外表含水量不够而采用洒水碾压提浆的方法虽能提高外表平整度，但同时也在板块外表形成了一薄层高标号砂浆硬壳，其在高温下失水过快易形成风干裂纹。同时在温度梯度应力的作用下，将更易出现拉应力裂纹。 粗级料窝存在的部位，因其粒料间无粘接力而无法整体受力，其所在板块在温度梯度应力的作用下，应力会集中在该薄弱处。同时因其相对于板块来看相似于一个点，其应力释放有向四周发散的趋势。另外，在养护时，因该位置具有透水性而易使养护用水进人板底土层中使其出现过湿土而使其承载能力降低。该板块在车荷的作用下会加剧先前出现的放射性裂纹，从而出现裂缝。 三、水泥稳定碎石基层收缩裂缝的控制 严格控制路

6、基施工质量。为防止荷载型结构性破坏裂缝，施工中要严格控制路基填筑时各层压实度和填筑速度， 特别是三背回填位置、路基加宽结合部位、填挖交界处、半挖半填处、软基地段、填高差异较大的断面等的压实及沉降，都应采取措施加以控制，防止路面完工后产生不均匀沉降而引起路面开裂。路基填筑完工后，应预留一段沉降期，以便路基处于稳定状态。 碎石加工时在破碎机、出料位置加设吸尘器， 去除各级碎石中0.075mm以下石粉的含量，同时在冷拌机上增加电子磅以确保各料斗的出料流量精确，到达混合料的级配曲线接近中值的目的；并严格控制级配料中水泥的用量。 水泥稳定碎石在施工中对粒料的级配要求非常高，尤其0.5mm以下细土的含量。

7、集料的合成级配中小于0.075mm的颗粒含量控制为05%。水泥稳定碎石有一共性，在其他条件相同的情况下，混合料中小于0.075mm的颗粒含量越多，水泥稳定碎石的整体收缩能力也越大。因此， 限制收缩的最首要的措施是除去集料中的粉尘含量。这样，本身可以减轻裂缝，同时又为其它减轻裂缝的措施创造了充分的条件。 在施工中通过增加分级料料斗及加设电子磅的方法将碎石的级配控制在标准规定范围的中值附近，可以提高稳定料碾压后的密实度，既增大了板块的整体强度，也可以减小结构层内自由水的存在空间及含量，减少了裂纹出现的概率。 水泥稳定碎石压实后， 其间水泥与水间的水化作用以及由此而形成水泥石的过程会释放出大量的热量

8、，使水稳层快速失水，产生体积收缩。稳定碎石产生收缩的主要局部为水泥石的结硬收缩。过多的水泥用量，将急剧增大失水量及产生过多的水泥石，结硬出现的体积收缩也会大大增加。但水泥用量增加，也会增加板体的整体刚度，从而降低其抗弯拉应力。因此，严格控制混合料中水泥的用量可到达控制干缩应变的目的。 选用适宜的施工工艺，减少或消除微裂纹的出现机率。首先，在摊铺时应选派有施工经验的路面工跟踪检查，发现粗级料窝及时换以级配合格的稳定料，使成型后的板块不出现薄弱部位，且到达封水的目的。其次，选用适宜的碾压机具，以利压实，到达不过振、收滚平顺、无裂痕的目的。据施工总结，发现如下配置为最正确组合：一台12T的双钢轮压路

9、机完成初压及最后终压光面，YZ22t振动压路机完成强振碾压。由此到达控制路面发生的微裂纹的目的。完工后立即封闭交通，养生期内严禁一切车辆通行，养生结束后，及时进行沥青面层施工，同时控制施工车辆的行驶，防止因行车造成开裂。 严格控制水泥稳定层施工碾压时的含水量。水泥与各种粒料和水经拌和、压实后， 水泥和混合料内部发生水化作用，混合料的含水量会不断减少，从而会引起水稳粒料产生体积收缩。水泥混合料的最低水灰比约为0.260.2 9。过小的用量不能保证水泥完全水化，其在养护水、雨水的作用下会继续水化，由此会破坏已硬化的混凝土使抗裂能力降低；过大的用水量会增大水泥水化初期骨粒料的水膜厚度，影响稳定料的强

10、度。据统计，含水量增大l % (大于最正确含水量后) 对干缩应变增大裂纹比水泥增加1%的影响大23倍。因此，施工应严格控制碾压时的含水量接近最正确含水量，用于控制干缩应变的目的。 水泥稳定层碾压完成后，并采用覆盖土工布洒水再加盖塑料薄膜的方式及时进行养生，保护混合料的含水量不受损失，更不能让其曝晒变干开裂。半刚性基层材料的缺点是抗变形能力低，在温度或湿度变化时易产生收缩开裂。它的收缩分为温缩与干缩两种：对于含土较多的材料以干缩为主，对于含集料较多的材料以温缩为主。干缩主要发生在完工后初期阶段。当基层上铺筑沥青面层以后，基层的含水量一般变化不大，此时收缩转化为以温缩为主：对应裂缝起始于外表，逐渐

11、向下延伸； 反射裂缝起始于底面并逐渐向上穿透直到外表。这两种裂缝都是由温度引起的，行车荷载仅在裂缝形成的后期发挥促进作用。国内外不同地区的实践都已证明，水泥稳定层施工后，如不及时养生而让其曝晒，其或迟或早都会产生干缩裂缝。因此充分了解水泥稳定层的缩裂特性，在施工中保持适宜的温度和湿度对于减轻裂缝的产生还是至关重要的。建议采用复合养生膜覆盖后洒水保湿的方法养生。 施工沥青面层前对水稳层裂缝进行仔细排查，对于横向长度大于5m，且间距小于10m 的干缩或温缩横向裂缝须返工处理，对于横向长度大于5m，且间距大于10m 的干缩或温缩横向裂缝使用玻纤隔栅或土工布处理。处理方法：首先对裂缝两侧各1m 范围进

12、行清扫、吹尘和清洗，清扫后，凿开适宜1cm 宽度和2cm 深度的沟缝，用森林灭火器吹除裂缝内灰尘，然后向裂缝内灌AH-70 热沥青，最后将土工布或玻纤隔栅平铺在裂缝二侧各1m 或0.75m 范围内，用铁钉等固定。对于土工布，应用小型压路机碾压。 水泥稳定基层最迟在检验合格后，应立即施工封层或应力吸收层。为确保水稳基层的含水量不受损失以及板块不受温度梯度应力的疲劳作用，在保湿养生至检验合格后，应立即施工封层或应力吸收层， 既可对水稳层实施最终保护，又可保证上层沥青混合料与水稳基层间有良好的粘结。 四、结语 总之，采用水泥稳定碎石基层符合我国的半刚性路面“强基薄面的结构特点，并且应用范围广泛。要彻底解决水泥稳定碎石基层裂缝可能相当困难，但用完善施工工艺和施工方法来提高施工质量和采用新材料、新工艺来减少裂缝的措施应该会相当有效，技术也更合理。 参考文献 【1】鹿中山，杨树萍.沥青路面的施工质量控制J.合肥工业大学学报(自然科学版)，2021. 【2】李晓明，粟启元，史景宏.高等级公路半刚性基层沥青路面的维修特性分析J，2007(10).