无机结合料基层裂缝成因及防治措施

2014-12-22雷宇珍

中华建设科技 2014年11期

关键词：温缩集料含水量

雷宇珍

【摘要】无机结合料基层裂缝。本篇论文结合柳林县聚财塔至雅沟公路施工中的实际情况，重点论述了水泥稳定碎石基层裂缝的形成及防治处置措施。

【关键词】无机结合料;裂缝

Inorganic materials base crack causes and preventive measures

Lei Yu-zhen

（Shanxi Liulin County Department of TransportationLiulinShanxi033300）

【Abstract】Inorganic binder base crack. This paper combines elegant Liulin enrichment tower to ditch the actual road construction， focuses on the formation and prevention measures to deal with cement stabilized macadam base cracks.

【Key words】Inorganic binder;Crack

1. 概述

1.1在公路建设中，公路面层基本上为沥青砼，而基层普遍采用无机结合料基层。无机结合料基层包括水泥稳定土、石灰稳定土和石灰工业废渣稳定土。

（1）水泥稳定土可适用于各级公路的基层和底基层，但水泥稳定细粒土不能用做二级和二级以上公路高级路面的基层。

（2）石灰稳定土适用于各级公路的底基层以及二级及二级以下公路的基层，但石灰土不得用做二级公路的基层和二级以下公路高级路面的基层。

（3）石灰土工业废渣稳定土可适用于各级公路的基层的底基层，但二灰、二灰土和二灰砂不应做二级和二级以上公路高级路面的基层。其中，水泥稳定碎石作为一种半刚性基层材料，由于水泥硬化后形成板状半刚性体，具有较高的强度和刚度，能够有效地提高承载力，而且可以进行机械施工，对环境污染少，是公路建设首选的基层材料。但由于水泥稳定碎石基层对施工质量的要求较高，其抗变能力低，温度变化时易出现裂缝。裂缝一旦形成，一方面会降低基层的整体强度，另一方面，进一步发张会形成反射裂缝，使沥青砼路面相应出现横向裂缝，起拱等问题，直接影响路面的行车质量和舒适感。

1.2我县在建一级公路——聚财塔至雅沟公路采用了水泥稳定碎石基层，现在就基层在施工过程出现的各种裂缝分析其形成的各种影响因素，采取相应的处理措施，已逐渐形成了一套防止与减缓基层反射到沥青面层而形成反射裂缝的处理方法。

2. 裂缝类型及形成原因

2.1干缩裂缝。

（1）干缩裂缝是由于内部含水量发生变化而引起的。水泥稳定混合料硬化过程中，随着水分的减少，体积将收缩变形，产生均匀纵横分布的干缩裂缝。干缩裂缝的产生主要与水泥、水和碎石集料的比重有关。

（2）水泥与水发生水化反应会消耗大量水分，水泥计量越高，则消耗的水分越多。碎石集料表面对水有吸附作用，集料中的细料成分，表面吸附水分越多。基层施工过程中，含水量越大，蒸发散失的水分越多。此外，基层施工时气温太高会引起表面水分的大量散发，这些都可引起干缩裂缝的产生。

2.2温缩裂缝。

温缩裂缝是由于结构体内故相、液相、气相的不同温度收缩而产生的。水泥稳定碎石由于混合料中有5%左右的水泥，同水泥砼一样具有热胀冷缩的性质，容易产生温缩裂缝。

混合料硬化初期，水泥水化放出较多的热量，但散热缓慢，所以内部稳定较高，使内部体积膨胀。而外部如遇气温急剧降低则冷却收缩，内帐外缩相互制约，产生较大的应力。一旦应力超过其极限抗弯强度，将产生呈横向均匀分布的温缩裂缝。

2.3沉降裂缝。

水泥稳定碎石基层产生纵向裂缝，多是由于局部土基及底基层压实度达不到规范要求，引起路基不均匀沉降，在重车作用下产生反射裂缝。这种裂缝有时呈胡状分布，且表面形成一定的高度差。另外，填挖交界处及桥涵搭板处也会出现横向沉陷裂缝。

2.4局部网状裂缝。

网状裂缝也叫“龟裂”，它是由于局部沉陷太大，在外力作用下产生结构性破坏而导致裂缝。它破坏性较大，如遇下雨，则造成雨水下渗，在外力作用引起路基翻浆。

3. 裂缝的防治措施

水泥稳定碎石的干缩和温缩特性是引起路面基层开裂的主要原因。影响水泥稳定碎石干缩性能的因素很多，主要有水泥计量、细集料含量和塑性指数、含水量、养护情况和龄期等。影响水泥稳定碎石温缩裂缝的主要原因有含水量、水泥计量、塑性细土含量、环境温度等。其他裂缝类型与基面外力及基体变形等因素有关。水泥稳定碎石裂缝的防治应从多方面进行。

3.1原材料的选择与控制。

3.1.1水泥。

不同品种的水泥具有不同的收缩性，如矿渣水泥的收缩性比硅酸盐的水泥大，标号高水泥的收缩性比标号低的水泥大，一般选择P.O32.5#硅酸盐水泥即能满足施工要求。此外，抗折强度愈大，混合料抵抗内部温度应力的抗拉强度越大，越不易产生温缩裂缝。因此，检验水泥性能时应重视抗压强度。在水泥计量与质量的控制方面，应满足以下要求：

（1）在能保证水泥稳定碎石强度的前提下，尽可能采用低的水泥计量。水泥计量应通过配合比设计试验确定，但设计计量宜按配合比试验确定的计量增加0.5%～1.0%，对集中厂拌法宜增加0.5%，对路拌法宜增加1%。

（2）一次成型，尽可能采用慢凝水泥，加强对水泥稳定碎石的养护，避免水分挥发过大的现象。

（3）加入缓凝剂、缓凝阻裂剂等外加剂，以延长水泥的初凝时间，或减少水化反应的需水量，改善水泥的性能。

3.1.2集料。

（1）碎石：水泥稳定碎石基层所用碎石的压碎值不大于35%，一般采用<37.5mm的级配碎石，且通过0.075mm筛孔的碎石含量在7%以下。最好采用级配碎石，且含泥量必须满足要求。含泥量大则收缩性大，易出现弹簧现象，出现裂缝的可能性也就越大。如果不采用级配碎石，则混合料在摊铺时易出现骨料及细料离析现象而产生缩缝。

（2）砂：采用细度模数为2.3～3.0的中粗砂，砂太细及含泥量超标均会使水泥稳定碎石的干缩性增大，易出现裂缝。

（3）外加剂：在水泥稳定碎石混合料中掺入缓凝阻裂剂补偿收缩，可起到减少裂缝的作用。

4. 治理措施

4.1可采用聚合物加特种水泥压力注入法修补水泥稳定碎石的裂缝。

4.2加铺高抗拉强度的聚合物网。

4.3破损严重的基层，应将原破损基层整幅开挖维修，不应横向局部或一个单向车道开挖，以避免板边受力产生的不利后果，最小维修长度一般为6米。维修半刚性基层所用材料也应是同类半刚性材料。

4.4一般情况下，石灰土被用于底基层时，根据其干缩特性，应重视初期养护，保证基层表面处于潮湿状态;防止干晒。

5. 施工控制

5.1含水量。

含水量的控制直接影响压实度和基层变形。含水量过小时，基层表层松散，碾压容易起皮，难以压实;含水量过大，碾压时粘轮，表面起拱，而且基层成型后水分散失愈多，形成的裂缝愈多。

5.2混合料的拌和。

拌和应均匀;不同粒级的碎石或砾石以及细集料应隔离，分别堆放。拌和时间不足和不均匀，易出现粗细料离析现象。拌和时间要充分，一般不小于3min/L，通常采用4min/L。