公路水泥稳定碎石基层沥青路面裂缝成因及防渗措施

发表时间:2020/7/23   来源:《工程管理前沿》2020年4月第10期   作者:刘莹
[导读] 路面结构在公路工程建设中属于表层结构,
        摘要:路面结构在公路工程建设中属于表层结构,与人们的行车直接接触,关系到驾驶的安全性和舒适性。同时,路面结构较为复杂,包括沥青面层、基层、底基层、垫层等多个部分,任何一个部分的施工质量存在问题,或者各部分之间的施工衔接不妥当,都会导致基层裂缝甚至路面裂缝的出现。本文从水泥稳定碎石基层沥青路面的路面类型入手,分析了沥青路面产生的原因,并从原材料、施工过程、养护环节、底基层或垫层处理等四个方面讨论了减少沥青面层裂缝出现,及防止出现水损坏的措施,希望对当前的公路工程建设单位提供力所能及的帮助。
        关键词:公路施工;沥青路面;裂缝;防渗
        0.引言
        在公路工程建设行业,水泥稳定碎石基层由于高强度、强刚度的特性,以及优良的稳定性、抗冻性、耐磨性,与面层粘结度高等特点,在公路工程建设中得到广泛推广使用。但是,当基层出现裂缝后,就会降低基层的稳固性,缩短路面的使用实现。在实际工程中,导致基层裂缝的原因众多,包括材料质量、路基压实度、施工工艺、天气气候等,只有把控好以上因素,才能有效降低沥青路面的裂缝病害,延长公路的使用时间,提供更加优质的交通服务。
        1.水稳基层导致裂缝的成因分析
        水稳基层作为我国公路基层的主要形式之一,在多年的建设过程中,通过对众多公路工程病害问题分析发现,水稳基层的裂缝病害仍然是较为常见的病害类型,导致沥青面层裂缝现象不断,引发交通安全事故。究其本质,水稳基层出现裂缝的原因主要在于基层使用的材料产生温缩和干缩反应,产生的拉应力超过了基层自身的抗弯拉极限,从而出现裂缝。[1]
        1.1低温收缩
        当夏季和温度较高的时间段,半刚性基层结构就已施工完毕,当进入冬季后,气温骤降基层混合料在低温作用下发生收缩反应,在收缩过程中又受到底基层的啦车,从而出现收缩拉应力,并随着收缩强度的增大,拉应力也会随之增大,一旦超出材料自身的抗弯拉极限值,就会出现裂缝,此时裂缝通常为横向裂缝。
        1.2干燥收缩
        干燥收缩主要表现在集料处于干燥状态,出现收缩反应,从而产生相应的拉应力。影响集料的干缩系数因素众多,包括材料的特性、混凝土的含水量、集料的颗粒大小等。当集料中粗集料所占比重大时,干缩性较差,不易出现裂缝现象,相反,当集料中细集料占比大时,干缩性较强,极易出现裂缝现象。混凝土在高温状态下,水分蒸发较快,混合料之间的孔隙就会随之减小,从而导致基层干燥收缩。一般情况下,干缩裂缝在基层工程完工后半月内出现,并且由两侧向中间不断蔓延,在雨水的冲刷作用下,裂缝的数量和宽度也会随之增大,从而导致雨水顺势流入基层,引发更加严重的水损坏病害。[2]
        2.强化水稳基层沥青路面裂缝控制及防渗措施
        2.1原材料控制
        2.1.1集料控制
        集料的控制主要表现在级配、颗粒大小、含水量等方面的控制。在级配控制中,要采取连续级配方式,严格控制集料中的细料占比,如果条件允许,可以采用骨料密实性结构的矿料级配,可以加大降低半刚性基层的干缩系数。在颗粒大小控制中,要对集料使用的碎石进行分级,并且按照标准比例,配取合格的集料,为了保证集料的质量,最大颗粒直径不得超过32mm。在含水量控制中,要求施工过程中,要每间隔一定时间就要对混合料的含水量进行检测,将检测结果与最佳含水量进行对比,如果发现较大偏差,要停止拌和及时调整,特别是在碾压过程中,要先保证集料中的含水量接近最佳含水量,以免碾压时水分过多,造成成型后过多的裂缝出现。

[3]
        2.1.2水泥剂量控制
        水泥剂量是导致水稳基层出现裂缝的重要原因之一,要通过调整集料级配来提升基层强度,同时结合材料的特性设定基层的强度值。当将水泥稳定砂砾作为基层主料时,要控制基层强度值不大于3.5MPa,水泥的剂量使用保持在5%以内。如果基层强度值大于3.5MPa时,可以通过采用水泥稳定碎石作为基层主料,以及在水泥稳定砂砾集料中,添加煤粉灰的方式予以解决,都能够很好的降低基层收缩吸收,抑制裂缝的出现。[4]
        2.2施工过程控制
        2.2.1拌和过程控制
        在拌和混合料之前,要对各种材料的含水量进行检测,包括细集料、砂石、石屑等,避免因为雨水原因增加其含水量,导致在拌和混合料时无法准确设定水的比例,影响混合料的性能。同时,还要选用厂拌法进行拌和混合料,能够最大程度保证混合料搅拌均匀。
        2.2.2摊铺过程控制
        摊铺过程中,要防止粗细集料出现离析现象,在实际操作中,可以通过在两侧增设模板来增强边缘的密实度,也能够更好的保护边缘薄弱环节避免出现裂缝病害。
        2.2.3碾压过程控制
        为了保证水稳基层的施工质量,在碾压施工环节,要控制混合料的含水量保持在最佳含水量±1%的范围内。同时,还要严格控制压实时间,一般压实时间不能延迟2小时以上,拖延时间越长,基层强度成型后的强度月底,从而降低基层的抗干缩应力能力,也增加了裂缝的出现几率。[5]
        2.3养护控制
        在养护期间,要实行交通管制,同时保证基层表面处于湿润状态。如果处于施工处于高温天气,要将养护时间适当延长,直至面层进行施工。在养护过程中,基层成型后要使用草苫、薄膜、帆布等物品覆盖在基层表面,通过到边到沿的洒水等措施,确保养护期间基层表面湿润。另外,如果施工季节,昼夜温差较大,夜晚就要在基层表面覆盖物品进行保温。当养护结束后,要对基层结构进行实地检测,只有检测达标后,才能进行下一结构的施工。
        2.4底基层和垫层的处理
        不均匀沉降会引发基层开裂,当裂缝随着时间的推移逐渐严重后,就会反射到面层,造成沥青面层裂缝病害。所以,在路基土石方施工过程中,要严格按照封层填筑、压实的要求,对底基层或垫层进行填充和压实,尽可能提升底基层或垫层的紧实度。同时,还要对底基层或垫层的表面进行彻底清理,洒水保湿,减少底基层或垫层与基层之间出现薄土夹层,影响整个基层结构的刚度和强度。另外,当对旧路进行改造时,以及存在半挖半填路段时,要高度关注新旧公路衔接部位以及填挖过渡段的施工,使用高粘性材料进行灌缝填充,反复压实,保证两部分结构紧密结合。
        3.结语
        综上所述,水泥稳定碎石基层在我国的公路建设中已经被广泛应用,对延长沥青路面的使用年限,以及提升交通运输体系的质量都有十分重要的意义。当水稳基层出现裂缝后,就会在多种因素的影响下反射到沥青面层,极大降低了路面的稳固性,给人们的行车安全带来巨大的隐患。所以要准确分析水泥稳定碎石基层沥青裂缝出现的原因,并从材料、施工过程、养护、底基层等环节进行严格控制,减少雨水渗透,降低裂缝的出现几率,为我国的公路交通安全发展奠定良好的基础。
参考文献:
[1]康敬东. 沥青路面裂缝和坑槽养护维修技术的研究[D].长安大学,2002.
[2]胡镇卿. 沥青路面反射裂缝的防治研究[D].河北工业大学,2007.
[3]刘海霞. 新型沥青混凝土路面裂缝修复材料的制备及性能研究[D].中南大学,2013.
[4]王琦. 高速公路沥青路面裂缝原因分析及维修技术应用探析[J]. 价值工程,2011,30(23):86-87.
[5]孙雅珍. 沥青混凝土路面粘弹性损伤演化与防裂控制研究[D].东北大学,2009.
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