水泥稳定碎石裂缝产生的原因及防治

水泥稳定碎石裂缝产生的原因及防治一概述目前我国高等级公路和城镇道路多采用水泥稳定碎石基层取代了石灰粉煤灰、级配沙砾基层等作为公路的基层使用。其具有强度高、刚性好，具有良好的水稳定性、抗冻性，施工方便以及原材料经济等优点被广泛应用。但其最突出的缺点就是非常容易出现大面积的裂缝。裂缝不仅降低了基层的刚度和结板性，还容易将裂缝反射到面层致使路面开裂，影响行车速度和安全，降低了路面的使用性能。因此，对水稳基层裂缝的产生原因进行分析并提出防治措施具有重要意义。二水稳裂缝产生的原因1出现裂缝工程概述我公司在建工程神敦三路项目所设计的水稳基层为每层15cm三层式，在夏季施工完毕。按设计要求水泥掺量为5%，并严格控制了拌合过程。在施工结束1个月即出现大量的横向裂缝，每条缝宽约为0.5~2mm，间距大约在10~20m左右。在12月份左右裂缝的产生趋于稳定并呈现一定的规律性。在其他再建项目亦发生同样的状况。2产生裂缝的原因分析对于半刚性基层而言，其裂缝的产生主要有以下几种原因：路基回填和土路床产生不均匀沉降反射到基层产生裂缝做路基和土路床时，如果施工方不严加管理，经常会出现超挖和开挖不到位的情况，这就会导致土方回填之后不能满足基础承载力。另外，回填土的含水量、土体的塑性、松铺系数、碾压便数、压实度、平整度、机械的组合等，如果不能到达合理的要求，会导致后续路基会出现不均匀沉降，甚至是大面积的塌陷。这些凹陷反射到水稳基层，使其拉裂。上部荷载使其产生裂缝水泥稳定基层是半刚性路面结构，只有2.5～3Mpa的强度。在水稳处于养生期时开放交通，会由于水分子与水泥的固化反应未完全即遭到外力的破坏而非常容易使水稳产生裂缝。即便是养生结束，如果未铺筑面层就大量的通行重载车，也会使板体无法抵抗上部的压应力而产生拉裂。水分子减少产生的干缩性裂缝干缩性裂缝指水泥稳定碎石在干燥空气中硬化时，随着水分减少体积收缩变形而产生的较为均匀的裂缝。水稳基层多在一年中温度较高的月份铺筑，这样会加快矿料本身水分和洒水养生水分的散失，这就导致了毛细管现象的发生，使水稳有收缩的趋势，进而产生裂缝。此外，分子间的吸附作用和碳化收缩作用都会使水稳的体积趋于缩小。但这些因素相对有限。水稳摊铺结束后，天气会经历阴、雨、晴的转换，水稳也会重复出现“饱水-干燥-饱水”的循环，这种循环也就是干缩的循环。在薄弱的位置就会产生应力集中现象使水稳拉裂。基层热胀冷缩产生的温缩性裂缝温缩性裂缝：也就是热胀冷缩产生的裂缝。热胀冷缩是自然界最普遍的现象之一，水稳基层当然也不例外。在混合料硬化初期，水泥水化放出较多的热量，但散热较慢，因此其内部温度较高，使内部体积膨胀。而外部如遇气温急剧降低则冷却收缩，内胀外缩相互制约，产生较大的应力。一旦应力超过其极限抗弯拉强度，将产生温缩裂缝。温缩裂缝多数是横向分布。

三裂缝的防治措施1铺筑前的准备在铺筑水稳基层之前要保证底基层的平整度，将底基层清扫干净并洒水使其充分湿润，这样在铺筑水稳后会减小摩擦阻力，从而减小摩阻产生的拉应力，防止拉裂。洒水还可以补充蒸发所带来的水分散失，能够保证有足够的水分子与水泥的水化反应，确保成板后有充足的强度。2原材料的控制1）水泥：为保证水泥稳定碎石基层施工时有足够的时间运输、摊铺和压实，水泥的初凝时间要大于3h，终凝时间不小于6h。水泥标号不能太高，最好不要超过32.5R，采用普通硅酸盐水泥。细度和安定性以及硫酸盐的含量要满足规范的要求。2）石料：石料的粗细直接影响水泥稳定碎石基层的强度、平整度和裂缝的产生。水泥稳定碎石的粒料越粗，强度越高，稳定性越好，预防温缩、干缩裂缝的能力越强。但粒料过于粗糙，则粒料间的粘接力不足，一旦车辆上路，表面层极易跑散，使得基层的平整度难以达到验收标准要求。如果粒料偏细，基层强度难以合格。严格控制0.075mm以下石粉含量，石粉含量过多，水泥稳定碎石的收缩性增大，裂缝也就增多。相对密度、压碎值、磨耗值等要满足规范要求。3混合料级配的控制在施工配合比设计时，要确保4.75mm的矿料通过率接近中值，并控制4.75mm以上的通过率偏上限，即增加粗骨料的含量。这样既有利于混合料的压实，又有利于增强基层的抗拉强度。粗骨料较少会导致矿料的嵌挤能力变差，干缩和温缩系数变大。石料最好取自一个料场，这样可以有效地控制石料粒径的大小并能有效地保证原材料的强度值。4水泥剂量的控制水泥剂量控制范围为4～5%左右。如果水泥剂量太低，强度难以满足要求；而剂量过高时，混合料的收缩系数增大，裂缝增加。故水泥剂量一定要经过试配并结合现场调试合适之后确定。大量实验表明，水泥剂量在超过3%的情况下，7天无侧限抗压就基本满足了规范的强度要求。现场的早期强度一般会小于室内实验的结果，后期的强度大多会高于实验的结果。所以过多的水泥含量不仅不经济，还会产生大量的干缩裂缝而适得其反。5矿料用水量的控制混合料的含水量是影响干缩裂缝的主要原因之一。含水量过少时，如果土的亲水性大于混合料，就会造成土与混合料争水的情况发生，让水泥的水化反应无法充分进行。含水量过多，会让水稳基层的蒸发过快而产生干缩和收缩应力。当收缩应力大于混合料的抗拉强度时就会产生裂缝。并且可导致水泥在混合料中分布不均匀，使粗颗粒上无水泥裹附，并造成水泥的损失，造成混合料的离析。因此，混合料搅拌过程中要有专人负责，时刻监督用水量。6水稳施工中的控制1）混合料的拌制：水稳拌合在采用机拌的方式，拌制之前调试好机器的各项运转参数。根据天气的变化适时的调整好用水量接近最佳配合比。运输车卸料有专人指挥，视运输车装料多少，控制好卸料间距，以利于摊铺。尽量减少摊铺机收放料斗，在摊铺机前后设专人消除粗细集料离析现象，特别应铲除粗集料窝，然后用新拌混合料填补，以确保配比稳定统一。2）混合料的摊铺：有条件的话要选用两台摊铺机摊铺，尽量减小纵向冷接缝。碾压要严格按照初压、复压、终压的步骤进行。严格控制压路机的速度在5km/h以内，并使用大吨位的摊铺机。碾压时应慢起步缓刹车，由低处向高处重叠1/2轮宽，成阶梯状碾压，不在未压实的路面上转向，而应后退至起点，开始下一步碾压。3）养生：在碾压结束后要及时洒水并用麻袋或尼龙布等覆盖养护，防止水分的过分蒸发产生干缩裂缝并且影响水泥的水化放应，降低强度。养生过程中不得开放交通，一次减少由于外部荷载而产生的荷载裂缝。四裂缝的处理技术通过以上的措施可以大大减少裂缝的发生，但是裂缝的产生是一种必然的现象。目前对于水稳基层裂缝的处理主要有两种有效的方式；1.对纵向间距大于10m的微弱裂缝，采取如下办法处理：首先对裂缝两侧1m范围进行清扫、吹尘和清洗；其次在裂缝两侧各0.75m范围内，按0.3kg/m2沥青用量喷洒PC-2乳化沥青封缝；再沿裂缝为中心两侧各0.75m范围铺设玻纤格珊，并用铁钉固定。纵向平均裂缝间距小于10m的微弱裂缝，必须返工处理。尽量缩短施工间隔，尽快完成上基层，洒透层油，以免基层经过长时间阳光暴晒后，产生干缩裂缝。严格按照规范要求控制基层强度和水泥剂量、混合料的含水量、碎石和石粉材料的含泥量，以减少基层的干缩裂缝。2.对纵向间距大于10m贯穿半边路基的裂缝，采取如下办法：首先对裂缝两侧1m范围进行清扫、吹尘和清洗；其次顺着裂缝人工凿开1cm宽和2cm深的沟缝，清理并用风机吹干净裂缝；灌注AH-70热沥青填缝；在裂缝两侧各0.75m范围内，按0.3kg/m2沥青用量喷洒PC-2乳化沥青封缝；再沿裂缝为中心两侧各0.75m范围铺设玻纤格栅，并用铁钉固定。对于基层纵向平均间距小于10m的裂缝，必须返工处理。五结语近年来，工程施工人员越来越重视水稳基层的质量监控了，因为大家已经认识到基层的好坏对公路的使用性