水泥稳定碎石基层的裂缝成因分析与防治对策霍炳昊

发表时间:2020/7/6   来源:《工程管理前沿》2020年第26卷3月第8期   作者:霍炳昊
[导读] 水泥稳定碎石基层具有施工简单、施工速度快、成本低等特点,在公路工程的建设中得到了广泛的应用。
        摘要:水泥稳定碎石基层具有施工简单、施工速度快、成本低等特点,在公路工程的建设中得到了广泛的应用。由于这是基础性的施工环节,所以起施工质量也直接影响着工程的整体建设质量。鉴于此,文章首先对水泥稳定碎石基层的裂缝的成因进行了分析,然后提出了具体的防止对策,以供参考。
        关键词:水泥稳定;碎石基层;裂缝防治
        1水泥稳定碎石基层裂缝成因分析
        1.1温度差距过大,易产生收缩型裂缝
        昼夜温差大是导致水泥稳定碎石基层产生收缩裂缝的主要原因。众所周知,热胀冷缩是一种普遍现象,水泥稳定碎石基层受到温度的刺激或是收缩或是膨胀,打破了水泥稳定碎石原有的稳定性而产生裂缝。一般情况上讲,当温度较低时水泥稳定碎石基层会出现一些小裂缝,受到高温膨胀压缩该裂缝,长期以往便会形成明显的收缩性裂缝。
        1.2水分消耗过快,易产生干缩型裂缝
        干缩型裂缝是水泥稳定碎石基层中比较容易产生的一种裂缝类型。当水泥及其他稳定混合材料与水充分混合之后,便会产生一定的水化热反应,也就是说,水泥含量越高需要消耗的水分就越多,再加上高温的影响加速了水分的蒸发速度。当混合料中水分含量减少便会影响到混合料的粘合度,如果水分减少的速度过快,自然就会产生干缩型裂缝。
        1.3稳定混合材料比例不当
        稳定混合料种类较多易产生不规则裂缝各种材料的比例处理不当和质量的优劣都有可能产生诸多裂缝,比如水泥的比重、水分的比重、材料的粗细程度、材料的混合程度等等,其中任何一个环节出现问题都会影响混合材料的稳定性,从而会使水泥稳定碎石基层产牛一些不规则裂缝。
        1.4含水量过大
        在水泥稳定碎石基层的施工中,考虑到运输、摊铺及碾压过程中混合料中水分的流失,通常情况下出料时的含水率比最优含水率会大一些,以确保达到最佳压实效果。在实际施工中,粒料很难控制其含水率刚好等于最优含水率,如果含水率过大,碾压效果不好,后期就会产生裂缝,尤其是温缩裂缝的产生。
        1.4养护不到位
        水泥稳定碎石基层在施工完成后要在表面铺一层养护膜,同时应该进行洒水养护,一方面是减缓基层表面过快干燥,另一方面是对基层整体进行降温。如果养护工作不到位,基层表面干燥过快,内部温度过高,就会导致温缩裂缝与干缩裂缝的出现。
        1.5公路投入使用的时长,承受压力过大
        随着公路投入使用时长的增加,公路会承受越来愈重的外部压力,一旦外部的压力远远超过了公路原本的承压能力,便会打破公路原本的结构,以致产生严重的裂缝。如果不做任何补救措施任由这种情况继续发展的话,最终会造成道路路面断裂的现象,不仅会导致整段公路无法使用,增加后期维护与检修的工作难度与工作量,还会严重威胁到人们的生命安全。
        2水泥稳定碎石基层的裂缝防治措施
        2.1做好原材料控制
        2.1.1水泥
        拌和料中掺加的水泥必须要确保混合料有足够的时间从拌和场出料、运输到现场直至摊铺碾压,这对水泥的初凝时间及终凝时间均有严格的要求,必须要满足规范与设计的要求。正常情况下,水泥的初凝时间不小于4h,终凝时间不小于6h,在高温天气施工时由于混合料中水分蒸发速度很快,为防止在碾压完成之前混合料就硬化,夏季施工时混合料中水泥的终凝时间要延缓,尽可能大于10h。混合料中水泥的用量及标号要经过配合比试验确定,同时,在正式摊铺之前要修筑试验段,以确定最优的水泥掺加量。
        2.1.2集料
        水泥稳定碎石所采用的集料根据粒径的不同可分为粗集料与细集料,其中粗集料采用石子,细集料采用石屑或者砂。粗集料控制着水泥稳定碎石基层的强度及平整度,集料粒径越大,基层的强度越高、稳定性越好,抵抗产生裂缝的能力就越强。但是,粗集料之间的黏结力不足,会导致基层顶面容易受到外界荷载的影响而变得松散。如果细集料含量过高,基层的承载力又会受到影响,也会导致基层的收缩性增大,加大产生裂缝的概率。在施工中要严格控制集料的级配,尤其是控制好粒径小于0.075mm粒料的含量。


        2.1.3配合比设计
        在进行配合比设计时应优先选用骨架密实型级配。骨架密实型集料中粗集料的含量大,大量的实践证明,骨架密实型集料的强度高、稳定性好、水泥水化充分,摊铺后出现收缩裂缝及非结构裂缝的概率明显小于悬浮密实型级配混合料。
        2.2合理选择施工工艺
        2.2.1控制含水量
        水泥稳定碎石基层的工作原理就是由水泥与集料经过水化凝结之后形成具有高强度与承载力的硬化结构。含水量对其压实度具有重要的控制作用,对裂缝的产生也有很重要的影响。由于在水泥稳定碎石的运输、摊铺以及碾压的过程中,混合料中的水分会不断地流失,因此,在出料的时候含水量都要比最佳含水量高一些,以确保可以达到最佳压实效果,尤其是在高温季节施工时,出场含水量要更高一些。
        2.2.2分层摊铺、一次成型
        由于水泥稳定碎石基层的厚度一般比较厚,因此,在摊铺时常采用的工艺是分为2层进行施工,第一层施工完成之后养护7d时间,再进行第二层的施工。这种工艺施工周期长,而且2层之间的结合不是很紧密,整体性比较差,易产生裂缝。针对这种问题,目前已经开始使用一种新型的工艺,即分层摊铺、一次成型。在摊铺过程中第一层碾压成型后立即开始摊铺第二层,第二层的碾压在第一层初凝之后进行,在其终凝之前完成。这种新工艺能使上下2层结合更加紧密,有效地防止出现裂缝,但这种工艺对施工组织要求严格,尤其是在时间上要求非常严格,施工质量要求很高。
        2.3碾压
        在对碎石进行运输和铺设施工后,应及时对公路的封层部分进行有效碾压,提高封层的整体稳定性。碾压时应保持2-3km/h匀速行驶,遵循先两边后中间、先慢后快的原则,碾压时轮迹重叠30cm,碾压遍数不少于5遍。路面压实操作时,应分析路面的凝固时间,检查压实区域。若碾压区域存在突出情况,则应重复碾压,直至平整。
        2.4接缝处理
        在接缝处理的过程中,主要包括横向接缝处理和纵向接缝处理。在处理横向接缝的过程中,可通过预留长度的方式,对预留段进行二次拌和,然后一同碾压。或者对每日末端工作缝进行施工处理,并保持工作缝保持直线,且与上下保持垂直。在纵向接缝处理的过程中,可使用方木或者钢膜等设置支撑,并保持支撑的高度等于压实厚度。在养护结束后进行拆除。
        2.5养生
        养生不及时或者不规范也是造成水泥稳定碎石基层裂缝的原因之一,基层养生是非常重要的必不可少的一项作业内容。基层碾压完毕即进入养生阶段,宜采用土工布覆盖养生,人工覆盖完全后表面用洒水车洒水养生,洒水车的喷头要用喷雾式,不得用高压式喷管,以免破坏基层结构。洒水次数视气候确定,在7天内应保持基层湿润状态,14-28天内正常养护。不得用湿黏土、塑料薄膜或塑料编织物覆盖。在养生期间应封闭交通,禁止车辆通行破坏。两层水稳基层施工间隔不宜超过30天,养生结束后应及时铺筑下封层。
        2.3维护管理与协调施工
        在养护完成之前不能开放交通,达到养护期限之后可允许施工车辆通行,但重载车辆严禁通行。在进行管线施工的时候,应与道路施工相互协调配合,开挖管线沟槽时,不得将基层底部的路基掏空。基层养护完成之后应尽快进行面层的施工,防止基层长期暴露。
        结语
        综上所述,引起基层裂缝的原因有很多,要想有效解决基层裂缝问题,需要针对这些原因进行有效的预防,必须层层把关,加强工序过程检查控制,保证配合比准确性,对施工工艺进一步优化,缓解和减少水泥稳定碎石基层的裂缝问题,使得水泥稳定碎石基层的优点得到充分发挥,将路面基层施工质量提高到新的水平,以增强路面的稳定性耐用性。
        参考文献
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