建筑施工-工程设计-水泥稳定碎石基层裂缝探讨及防治措施
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水泥稳定碎石基层产生裂缝的原因及防治措施摘要:虽然说水泥稳定碎石基层产生裂缝是不可避免的,但我们应该充分认识到裂缝对工程质量的严重危害,采取相应的措施来减少裂缝的出现,从而提高我们的水泥稳定碎石的成品质量,创造良好的经济效益。
本文探讨了水泥稳定碎石基层产生裂缝的原因及防治措施。
关键词:水泥稳定碎石;基层;裂缝;原因;防治措施中图分类号:u416.214文献标识码: a 文章编号:由于水泥稳定碎石具有强度高且水稳定性好的特点,该结构逐渐应用于交通量较大的城市主干路沥青混凝土路面的基层。
但缺点在于其结合料为水泥,施工工艺要求较高,而且需要较好的施工管理环境,否则就极易产生早期裂缝。
一、水泥稳定碎石基层产生裂缝的原因1、干缩性裂缝干缩性裂缝的情况有两种,一是水泥稳定碎石压实成型到正常养生期(一般为7d)的干缩;二是养生期满后到施工沥青封层或透层、摊铺沥青混凝土面层这段时间的干缩。
干缩性裂缝产生的基本原理是由于压实后的水泥稳定碎石层水分蒸发而引起整体宏观体积变化。
大空隙中的重力水首先蒸发散失,接着是毛细管孔中的水在毛细管张力作用下水分上升而散失,使毛细管孔径变细,引起收缩。
同时,随着相对湿度变小,吸附水和分子间力开始相互作用,颗粒表面吸附水膜逐渐变薄,间距变小,分子力逐渐增加,引起基层材料体积收缩。
另外,由于c a( oh ) 2和co2生成c aco3结晶物和水,水分散失后产生碳化收缩,引起基层材料整体收缩。
由此可见,混合料的分散度及矿物成分对基层材料干缩性影响最大, 含有分散度大、较多黏土矿物及比表面大的材料会产生较大的干缩性。
2、温缩性裂缝温缩性裂缝即热胀冷缩产生的裂缝。
从微观上看,基层材料是由不同矿物颗粒的固相、液相和气相组成,由于混合料中各种固相颗粒间的键力、离子电荷间距及空间结构不同,当温度变化时,各向胀缩性不同,从而导致温缩;同时,由于水的热胀冷缩很大,当温度升高时,水的扩张压力使颗粒间距离增大,从而产生膨胀, 反之, 则产生收缩。
水泥稳定碎石基层裂缝原因分析与防治摘要:随着公路工程建设的不断发展,在各等级公路路面工程,水泥稳定碎石基层已经有了较为广泛的应用。
但由于水泥稳定碎石基层的结合料为水泥,如果施工工艺要求跟不上,将会在施工早起就产生一些裂缝,这对于公路工程的建设是非常不利的。
基于此,文中笔者就公路沿工程中碎石基层裂缝产生的原因进行分析,并通过水泥级配碎石的组成设关键词:水泥稳定碎石、基层裂缝、原因、防治一、前言水泥稳定碎石基层裂缝的出现,对于公路工程的建设的非常不利的,这直接影响到路面行车的速度和安全。
裂缝产生不但降低了基层的整体强度,使得道路工程中路面的使用寿命大幅缩短,而且裂缝发展到后期还会形成反射裂缝,使沥青混凝土路面相应出现有规则的横向裂缝。
因此,做好对水泥稳定碎石基层裂缝的防治工非常重要。
二、裂缝产生的原因1、颗粒级配不理想,或者级配尽管在级配曲线要求范围之内,但细料较多,容易产生干缩裂缝。
2、水泥用量:水泥稳定碎石基层强度随水泥剂量的增加而增高,但刚度的收缩系数也随着加大。
水泥用量过大,造成基层刚度过大,容易产生收缩裂缝。
3、含水量:水泥稳定碎石基层含水量的大小对基层的干缩系数影响较大。
当混合料中含水量过小时,混合料中水泥不能完全水化,降低了基层的整体强度;当混合料中含水量过大时,由于水分蒸发,未硬化胶体体积缩小致使路面产生干缩裂缝。
4、施工因素(1)拌料:施工时混合料拌和不均匀,造成局部区域含水量和水泥含量偏高,收缩系数增大,导致裂缝发生。
(2)碾压:碾压速度过快,使水稳层表面产生推挤剪切作用,造成裂缝发生;水泥在初凝后还在进行碾压施工,由于此时水泥的水化热反应致使半刚性基层板体已开始形成。
此时再碾压,就会使基层整体强度下降板体断裂导致整体性强度下降,从而产生贯通裂缝。
(3)养护不良时,对水稳层的强度及收缩裂缝的产生有重要影响。
养护不良,会造成水分蒸发过大或干湿不一,造成裂缝的发生。
(4)养护期后长时间不进行沥青封层施工,因自然天气不断变化,基层料从“较干燥-饱水状态-较干燥-饱水状态”反复循环作用,使基层表面出现较严重的拉裂现象,在薄弱地方就会产生裂缝。
浅谈水稳基层裂缝成因及防治措施摘要:在道路工程中,水稳碎石基层被广泛应用到路面基层。
但水泥稳定碎石在施工中很易出现裂缝。
文章从裂缝产生的原因进行分析,从而找到防治措施。
关键词:公路工程;水稳碎石;基层裂缝;防治Abstract: On the road works, water stable macadam base has been widely applied to the pavement base. Cement stabilized crushed stone in the construction is very prone to cracks. The article analyzed the causes of cracks in order to find preventive measures.Keywords: highway engineering; water stability gravel; base crack; prevention一、裂缝产生原因分析1.裂缝种类和产生的原因1.1温缩裂缝形成的原因混合料中通常是含有5%左右的水泥,正是由于混合料中含有一定比例的水泥成分,所以水泥稳定碎石具有热胀冷缩的性质。
当混合料发生硬化时,水泥发生水化作用会释放出相当多的热量,但由于其内部散热缓慢,所以其内部温度会比较高。
温度越高,其内部体积膨胀程度就越大,而水泥的外部是很容易遇冷发生收缩,这样其内部不断的膨胀,外部不断的收缩,内外之间就会产生一个比较大的应力。
如果其极限抗弯拉强度小于应力的大小,这时就会发生常见的横向分布状的温缩裂缝。
1.2干缩裂缝形成的原因①水泥稳定碎石在干燥的空气中会发生硬化现象,所以水泥稳定碎石中的水分越少,其体积发生收缩变形就越严重,水泥稳定碎石上就会在一定的间隔处产生比较均匀的干缩裂缝。
②水泥稳定碎石形成干缩裂缝的原因还与其他因素有关系,如水泥的含量、水的多少和碎石集料等有着千丝万缕的联系。
水泥稳定碎石基层离析原因及防治措施水泥稳定碎石基层以其整体强度高、水稳性好、板体性强、施工速度快等优点,近年来广泛应用于沥青混凝土路面的半刚性基层。
本文将分析水泥稳定碎石基层产生离析的原因及应对措施,希望有助于指导水泥稳定碎石基层施工。
标签:水泥稳定碎石;离析;质量控制引言水泥稳定碎石是近年兴起的用于高等级公路基层施工的一种半刚性路面结构形式,作为半刚性沥青路面的主要承重结构层,具有早期强度大、水稳定性好、板体性强及施工速度快等优点。
采用水泥稳定碎石基层的施工技术,以其便于机械化施工和易于施工质量控制,在高等级公路建设中占有的比例越来越大,目前全国大部分高等级公路普遍采用水泥稳定碎石基层的结构类型,但是水泥稳定碎石基层是一项隐蔽性构造物,在实际施工操作中,如果施工质量控制不良,则极易发生离析现象,最终给沥青路面工程质量埋下隐患。
因此,为保证路面工程施工质量,研究探讨水泥稳定碎石的离析原因,进而寻找防止离析的措施是十分有意义的。
1、产生离析的主要原因1.1 原材料的影响1.1.1 碎石的选择与加工水泥稳定碎石基层的铺设工程量是巨大的,因此常常采取多料场分别加工碎石、集中拌合的方法来进行施工。
这样就使得不同产地的同级材料混合在一起来堆放。
但是不同料场的石质是有所差异的,同样体积的碎石其质量不一。
而碎石机在加工石料的时候,对不同的石质,其压碎值、磨耗率等指标不尽相同,这样加工出的碎石颗粒的粒径、颗粒的级配就会发生变化,集料颗粒在质量上就不均匀,这是产生离析的一个原因。
1.1.2 碎石的堆放碎石加工后,由于方量大,规格多,为节约堆放场地而堆放高度过高,碎石大粒料在堆放过程中由于惯性作用,大粒料容易滚落到料堆外侧,产生离析,装载机在上料时,往往习惯从料堆底部铲料,将离析料供给拌合机,混合料产生离析的可能性就会加大。
1.2 混合料拌合过程的影响1.2.1 拌合的场地拌合机的出料口与地平面之间距离不能太高,过高会使得卸落的高度增加,離析就会增大。
水泥稳定碎石层裂纹产生的原因及防治措施摘要:在市政道路工程中,水稳层产生裂缝的现象比较普遍,所以我们要了解水稳层出现裂缝的类型以及产生的原因,做好提前防范措施,避免在施工过程中出现各种问题。
关键词:水泥稳定碎石;裂缝;路基;原材料;压实一、裂缝类型1、干缩裂缝水泥稳定碎石在干燥空气中硬化时,随着水分的减少,体积将收缩变形,每隔一段距离产生均匀的干缩裂缝。
水泥稳定碎石产生干缩裂缝的原因与其水泥、水和碎石集料都有很大的关系。
2、温缩裂缝水泥稳定碎石中含有4%或者5%的水泥,因而混合料就具有热胀冷缩的性质。
水泥进行水化反应时会放出较多的热量,会使内部温度升高,如果与其表面温差过大,就会产生较大的温度应力,从而导致裂缝。
温缩裂缝多数是横向分布。
3、网状裂缝网状裂缝也叫“龟裂”,它是由于局部弯沉太大,在外力作用下产生结构性破坏的裂缝,它是一种破坏性较大的裂缝,如遇下雨,则渗水,在外力作用下引起翻浆。
初期时仅为网状细裂纹,随着时间的推移,裂纹处基层内部的水分继续蒸发,裂纹逐渐发展成为发散形裂缝。
在外力作用下,基层呈塌陷状。
4、纵缝纵缝主要表现为延道路形成方向开裂,可延伸至数米甚至数十米。
二、裂缝产生原因及解决办法1、路基及水稳层压实度不合格在碾压时,压路机吨位与碾压遍数不够,碾压厚度过厚,不符合施工规范要求。
路基一般分层控制在每层20-30cm,水稳层一般控制在每层10-20cm;考虑因素有道路不同等级、工程量大小、施工条件和工期要求等,合理选用压实机具;据材料类型、湿度、设备及场地条件,选择压实方式;按压实度要求,确定压实遍数;施工过程中要有专人检测压实度,并做好记录;注意一定要做好排水措施,及时清理积水。
2、原材料不合格(1)原材料的级配差:混和料中所用的主要材料是碎石,如果过大或过小的颗粒含量过多,混和料的空隙率将增大,其嵌挤力就减小,稳定性差,密度低。
对成型路段压不得,容易引起局部离析现象,大大降低其质量,对路面的承重是极为不利的。
水泥稳定碎石基层的质量通病及防治措施摘要:水泥稳定碎石基层目前被我国各地城市道路、高等级公路路面基层大部分采用,多种影响施工质量的病害在施工中由于其技术指标控制不好或受外界环境、温度、气候、荷载的影响很容易产生,根据工作中的一些经验,本文探讨和提出防治措施。
关键词:水稳层施工控制要点质量通病及防治措施;引言随着现代科技的进步,施工水平的不断提高,水泥稳定碎石基层因其具有良好的结构整体性和力学性,且料源广泛,可就地取材,便于材料和混合料加工,再加上具有更好的耐久性、抗冻性、稳定性及与面层结合好的技术特点,被广泛地应用于各种等级公路及城市道路工程。
但是它拥有诸多优势的同时,由于施工质量控制不严,很容易留下各种质量隐患,影响道路的正常使用。
做为一个综合过程,水泥稳定基层的施工过程常常会出现一些质量通病,本文加以探讨。
一、常见施工问题控制要点(1)水泥稳定碎石混合料拌和:拌和之前,试验人员检测原材料的含水率,根据各类原材料含水率计算出确切的施工配合比。
混合料拌和过程中,设专人看管拌和机运转及下料情况,检查混合料是否拌和均匀。
(2)水泥稳定碎石混合料含水量控制:含水率要于开机后由试验人员全程跟踪取样检测,根据检测结果调整加水用量,拌和好的成品混合料含水量一般控制在高于最佳含水量0.5-1.0%左右,并根据施工因素和气候条件等外界变化情况及时进行调整,拌和时原材料宜加强翻拌,尽量使材料含水率均匀。
(3)水泥稳定碎石混合料运输:应保证充足的运料车辆。
根据拌和机拌和的速度、拌和站与施工现场间的距离、行车速度及摊铺速度等因素,合理安排运输车辆。
运输车在给摊铺机上料时,应避免冲撞摊铺机。
运输时混合料要使用篷布覆盖,以防止水分蒸发和混合料受污染。
(4)水泥稳定碎石混合料离析控制A、集料堆积和运输分层堆积集料。
在料场场地容许的情况下,尽可能减少料堆的高度。
如果卸料时,粗集料在料堆底部发生了离析,应当立即用装载机将料重新拌和均匀。
水泥稳定级配碎石基层裂缝成因分析及防治措施【摘要】水泥稳定级配碎石半刚性基层因抗压强度高、抗冻害能力强等优点,但使用过程中基层反射裂缝问题很快凸显出来,对沥青混凝土面层的整体性能造成很大影响,通过施工过程中通过对水泥用量、集料含泥量、含水量等关键点控制,防治水泥稳定级配碎石基层反射裂缝病害。
【关键词】水泥稳定级配碎石基层裂缝防治;成因分析;水泥剂量;含水量;集料含泥量0.前言近几年水泥稳定级配碎石半刚性基层因其强度高、抗冻害能力强等优点,在黑龙江省各等级公路中广泛应用,反射裂缝多的缺点日益显现出来,裂缝对于沥青混凝土路面造成不同程度损害,影响路面的使用性能和使用寿命,在水泥稳定级配碎石基层施工中,通过对集料含泥量、混合料含水量、水泥集料控制来减少基层裂缝出现,在沥青混凝土路面施工前对裂缝进行处理,减少反射裂缝出现。
1.水泥稳定级配碎石基层裂缝成因分析1.1水泥剂量过大或不稳定《公路路面基层施工技术规范》JTJ034—2000中明确指出,水泥粒料和水泥粒料土的水泥剂量在5%~6%时,其收缩系数最小。
但在半刚性基层施工中,施工单位为了追求取芯效果,水泥剂量一般采用上限,加之水泥稳定土类拌合设备拌合中存在不稳定现象,水泥拌和不均匀,导致基层强度比规范要求高出大约30%,收缩系数增大,温缩裂缝和干缩裂缝增多,在施工过程中要严格控制水泥剂量上限,保证强度符合规范要求即可。
1.2含水量过大水泥稳定级配碎石施工中,天气稳定较高,为防止水分散失过快,一般增加混合料含水量,保证压实效果。
这样导致初期含水量较大,温缩裂缝增加。
1.30-5mm集料0.075mm通过率过大基层碎石生产过程中除尘设备不完善,0.075mm通过率超过规定范围,易产生干缩裂缝。
1.4养生工作不到位养生不到位,施工中温度高,洒水不及时,水泥稳定级配碎石基层顶面与底部温差大,温缩裂缝和干缩裂缝密集。
2.预防措施加强施工过程控制,从原材料、拌和站拌和、水泥剂量、含水量、0.075mm 通过率、养生等方面入手,预防水泥稳定级配碎石基层裂缝的产生数量,并对产生的裂缝在沥青混凝土面层施工前进行处理,减少路面反射裂缝的出现,延长路面的使用寿命.具体预防措施如下。
水泥稳定碎石基层裂缝产生的原因及其防治措施摘要:通过对水泥稳定碎石基层裂缝的原因的分析,根据在工地多年的施工经验提出一些自己对裂缝产生的防治措施关键字:水泥稳定碎石基层裂缝原因防治措施中图分类号:tq172文献标识码: a 文章编号:目前我国大部分地区的高等级公路、高级路面,较多采用半刚性的水泥稳定碎石做基层。
水泥稳定碎石是较为常见的半刚性路面的基层材料,相对于石灰稳定类,水泥稳定碎石基层有良好的力学性能和结构整体性能。
但是随着水泥稳定碎石的广泛应用其缺陷也逐步体现出来,尤其是裂缝现象尤为严重。
根据多年的施工经验总结了一些自己的看法。
一、水泥稳定碎石裂缝的主要危害(1)养生过程中出现的反射裂缝,在行车荷载、温度荷载及降水的综合作用下,裂缝缝隙处向下渗透自由水,降低水稳基层承载能力。
(2)路面通车后在车辆荷载反复作用下使基层原有细微裂缝逐渐发展扩大,使面层出现与基层相同的、有规则的反射裂缝。
这两种病害均导致路表水通过裂缝进入路面结构,基层的细集料形成泥浆被行车荷载挤出路面。
造成路面结构强度、承载能力降低,最终造成影响道路使用寿命。
二、水泥稳定碎石基层裂缝的产生原因水泥稳定碎石基层属于半刚性基层。
对于道路上的半刚性基层,要求其具有较小的收缩性。
(一)收缩裂缝半刚性材料基层的收缩裂缝一般为干缩裂缝和温缩裂缝,两者是引起基层结构裂缝的主要原因。
1、干缩性裂缝:干缩性裂缝是由于混合料本身的水份和养护洒水的水分蒸发以及混合料内部水化作用发生的毛细管作用、分子间吸附作用力和碳化收缩作用等,引起基层混合料体积在一定程度趋于减小而收缩,出现拉裂的现象。
(1)配合比设计不合理,或生产配比控制不严,造成混合料偏细。
(2)施工中使用水泥的标号不同、批号不同、品种不同,掺合在一起使用,因不同的收缩应力易形成收缩裂缝;施工中水泥剂量偏大和水灰比的加大易造成收缩,当收缩受到约束时,容易形成裂缝。
(3)拌合过程中,含水量控制不好。
水泥稳定碎石基层裂缝成因与控制措施随着我国经济水平发展的提高,市政、交通道路交通网络在迅猛的发展,对道路质量要求也越来越高。
由于水泥、石灰稳定碎石中三氧化硫含量控制较为困难,目前较为常用的基层材料为水泥稳定碎石类。
由于工期紧张、施工环境条件限制和施工单位技术管理水平有限等原因,导致路面经常出现开裂、凹陷等质量问题。
其原因主要是水稳基层开裂或达不到承载力要求,引起上部沥青路面的质量问题。
因此分析水稳基层的裂缝形成原因及预防办法对提高道路整体质量和使用年限具有重要意义。
标签:水稳基层;裂缝;控制措施1 水稳层裂缝产生的原因1.1 温度裂缝水稳层中含有较大比例的水泥,而水泥遇水会产生水化热。
在混合料搅拌初期,水的用量比较少,主要用于拌合均匀即可,并且拌合之后,会马上铺筑到基层上。
水泥搅拌过程中产生的水化热来不及散失,在反应的过程中,会产生较多的水化热,使内部气体膨胀,同时水稳层内部与外部产生较大温差,如果温差应力大于结构内部间的粘合力,也会造成裂缝的产生。
1.2 土体承载力不够在铺筑水稳层之前,先对原始土体进行整平和压实。
特别是公路贯穿的线路很长,经常会遇到软土地基,按照规范要求需要对其进行换填等相应处理。
但施工单位为了加快施工进度和节约成本,往往不会对其进行有效的处理,而采取简单的压实和晾晒后就铺筑水稳层,造成土体基础承载力不够,在车辆行驶施加荷载的时,会造成土体体积压缩,引起水稳层沉降而导致开裂。
1.3 拌合料水含量过高为了提高拌合料的和易性,很多施工单位会在搅拌的时候,添加比较多的水。
这些水会流入到土体中和拌合物骨料自身裂缝所吸收。
在温度较高时,水分会大量蒸发散失,引起土体和骨料自身的体积收缩,引起水稳层的收缩裂缝。
1.4 过路管线处裂缝在道路施工时,经常会在水稳层中埋设过路管线,如排水管、污水管、煤气管等。
管线埋设之前需要在底部布置软土和细砂作为垫层,防止地基不均匀沉降引起管道的断裂。
在管道埋设完成后,需要填土或直接填筑水稳层同样的材料来进行包裹。
水泥稳定碎石基层裂缝的成因及防治李传青(邓州市公路管理局。
孙培养河南邓州474150)工程技术j瞒要】本文阐述了水泥麓定碎否裂缝对整个工程质量带来的危害,分析了影响水泥稳定碎石裂缝产生的各种原因提出了在施矗立程中预防,不良因素的方法和揽’j陕蝴]水潮锭碎石;基层;裂缝;防;黼.….’,.,,,~,÷。
水泥稳定碎石有良好的力学性能和板体性。
特点是:强度高,水稳性好,抗冻性好,耐冲刷,温缩性和干缩性均较小,是~种优良的路面基层材料。
然而水泥稳定碎石料也有自身的缺点:主要是脆性大,导致对温度和湿度敏感性强。
易因温度变化和湿度变化产生裂缝并反射到路面,导致路面强度和使用性能大大降骶这也是路面工程不可忽视的病害。
现通过分析水稳混合料干缩和温缩裂缝、表面产生裂缝的影响因素,可以在选择材料、配合比没计、施工过程质量控制上严格把关,使裂缝尽可能减少,对于沥青路面使用寿命的延长是能做到的。
1裂缝产生原因1.1干缩裂缝干缩裂缝是由于内部含水量发生变化而引起的。
水泥稳定碎石混合料硬化寸程中,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、7JoT瓣f-4的比重有关。
12温缩裂缝温缩裂缝是由于结构体内固相、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含有5%左右的水泥,同水泥砼一样具有魄胀冷缩的性质,容易产生温缩裂缝。
13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。
这种裂缝有时呈弧状分布,且表面形成一定的高度差。
另外,填挖交界处及桥涵踏板处多出现横向沉陷裂缝。
1.4网状裂缝网状裂缝也叫龟裂,它是由于局部弯沉太大,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,在外力作用下引起路基翻浆。
2基层裂缝的防治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。
水泥稳定基层常见质量通病及预防措施水泥稳定碎石基层具有良好的结构整体性和水稳性,初期强度较高,后期强度随龄期增长而增长,是一种适合多种工作环境的良好的结构层,广泛地应用于各种等级公路及城市道路工程.但是水泥稳定基层的施工是一个综合过程,常常会出现一些质量通病,如基层表面弹簧、松散、平整度差、表面出现干缩裂缝等而影响施工质量,本文就以上问题做初步探讨。
(一)强度偏差1。
产生的主要原因(1)水泥稳定集料级配不好。
(2)水泥的矿物成分和分散度对稳定效果的影响.(3)含水量不合适,水泥不能在混合料中完全水化和水解,发挥不了水泥对土的稳定作用,影响强度.(4)水泥、土和水拌合得不均匀,且未在最佳含水量下充分压实,施工碾压时间拖的过长,破坏了已结硬的水泥胶凝,使水泥稳定土强度下降,碾压完成后没能及时的保湿养生.2。
预防措施(1)用水泥稳定级配良好的碎(砾) 石和砂砾,材料首先选碎(砾) 石和砂砾,其次是砂性土。
(2)水泥的矿物成分和分散度对稳定效果有明显影响,应优先选用硅酸盐水泥。
(3)均匀拌合混合料,在最佳含水量下充分压实,保证其强度和稳定性。
(二)水稳基层表面松散起皮1.产生的主要原因混合料拌合不均匀,堆放时间长;卸料时自然滑落,铺筑时粗颗粒集中造成填筑层松散,压不实;运输过程中,急转弯、急刹车,熟料卸车不及时,使摊铺机内产生局部大碎石集中;送料刮料板外露现象.摊铺机受料斗两翼板积料多,翻动过速,易造成混合料离析。
2。
预防措施(1)水泥稳定混合料随拌随用,避免熟料过久堆放。
(2)运输时避免急转弯、急刹车;为防止混合料在摊铺机内产生局部大碎石集中现象,禁止送料刮料板外露。
(4)采用大车运输应使用蓬布覆盖,确保混合料始终处于最佳含水量状态.(三)混合料碾压不密实1.主要原因(1)石料场分筛后的粒料规格不标准,料场不同规格的粒料堆放混乱.(2)拌合站使用装载机装料时,不同粒径由于无隔墙等原因造成混掺,装料过剩,外溢及流淌。
2011年第2期 (总第204期) 黑龙江交通科技 HEILONGJIANG JIAOTONG KEJ No.2,2011 (Sum No.204)
浅谈水稳碎石基层裂缝成因及防治措施 黄哲 (黑龙江省交通科学研究所)
摘要:对水稳基层裂缝形成的机理进行了详细分析,提出从材料、施工等方面控制基层裂缝的产生,并针对 已经出现的基层裂缝提出了行之有效的处理措施。 关键词:水稳碎石;基层裂缝;防治措施 中图分类号:U416.214 文献标识码:C 文章编号:1008—3383(2011)02—0014—01
1前言 水泥稳定碎石有良好的力学性能和板体性,其初期强度 高并且强度随龄期的增长而提高,其力学强度,可视工程需 要进行调整。其特点是强度高,水稳性好,抗冻性好,耐冲 刷,温缩性和干缩性均较小,是一种优良的路面基层材料。 然而,水泥稳定碎石料也有较大的缺点,主要是脆性大,从而 导致对温度和湿度敏感性强,易因温度变化和湿度变化产生 裂缝并反射到路面,导致路面强度和使用性能大大降低。 2基层裂缝原因分析 2.1温缩裂缝 水泥稳定碎石由于混合料中有5%左右的水泥,所以具 有热胀冷缩的性质,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。 2.2干缩裂缝 水泥稳定碎石在干燥空气中硬化时,随着水分的减少,体 积将收缩变形,每隔一段距离产生均匀的干缩裂缝。水泥稳定 碎石产生干缩裂缝的原因与其水泥、水和碎石集料都有很大的 关系。一方面混合料在凝结硬化过程中,水泥与水起水化反应, 消耗大量的水分,水泥含量越高,则消耗的水分越多。另一方 面,碎石集料表酏要吸附水,集料中的细料成分越多,表面吸 附的水分就越多。再者,基层施工过程中,含水量越大,蒸发散 失的水分就越多,因此就越易产生干缩裂缝。 2.3纵缝 如果水泥稳定碎石基层在施工早期产生纵缝,大都是施 工控制方面引起的。其原因应归结为局部土基压实度或基 层压实度没有达到规范要求。由于基层较厚,采用分层碾压 作业,第一层摊铺碾压成型时,其厚度较薄,一般在15 em左 右,尽管养护期满,但其承载能力较低。 2.4网状裂缝 网状裂缝也叫“龟裂”,它是由于局部弯沉太大,在外力 作用下产生结构性破坏的裂缝,它是一种破坏性较大的裂 缝,如雨水进入,在外力作用下易引起翻浆。 2.5路基不均匀沉降产生裂缝 如果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,在重车的作用下产 生反射裂缝,有时呈弧状分布,且表面形成一定的高度差。 3基层裂缝防治 3.1原材料控制 收稿日期:2010—12一O1 作者简介:黄哲(1967一),女,高级工程师。 ・14・ (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,应对水泥的终凝时间有限制,一般需要6~10 h。 夏季施工时,气温较高,表面层的凝结硬化速度较快,水泥终 凝时间应尽可能达到10 h;春秋季施工时水分蒸发较慢,终 凝时间可缩短至6 h。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,剂量控制范围为5%左右。 水泥剂量太低时,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。 (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,而且石粉含量偏多时,水泥稳定碎石的收 缩性增大,裂缝也就增多。 3.2施工控制 (1)压实度 水泥稳定碎石混合料压实度的控制是保证强度达到标 准的重要手段之一。尽管面层采取钢筋加固补强措施,但基 层的压实度仍需加强。由于基层材料来源企业生产规模相 对较小,机械化程度不高,石料加工质量普遍不够稳定,存在 粒径不均匀现象,骨料时而偏粗,时而偏细,因此水泥稳定碎 石混合料的最大干密度呈变化状态。在压实度的检验中,如 果采用同一干密度指标作为标准,很容易出现压实度不合格 或超过100%的现象,因此施工中采用灌砂法进行压实度检 验时,应对集料筛分,以确定粗骨料的含量,分别选用不同的 密度标准。 (2)水量 水泥稳定碎石是水泥与集料的水化凝结硬化的产物。含 水量的控制影响到压实度和裂缝的控制。考虑到混合料在运 输、碾压过程中还有水分散失,尤其夏季施工时水分蒸发快,施 工过程中水的含量应控制在比最佳含水量大1%左右。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,所以施工过程中含水量要控制适宜。 (3)施工接头 基层在施工过程中留有接头是难以避免的,但接头处往 (下转第16页) 总第204期 黑龙江交通科技 第2期 组合桩是利用传统碎石桩和新型CFG桩实现优势互 补,与桩间土一道,构成复合地基的一种新型软基处理方法, 但此方案是根据两种桩各自的工作原理,扬长避短,优势互 补而构思出来的。在公路软基处理上,尚未见有应用先例, 在《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》(JTJ017—96) 中尚未列入,需作专题研究,特别是需要加强材料试验、施工 检测和效果检验,根据反馈结果设计、优化参数,达到加固软 基和节约投资的目的。 据测算,在达到同样的处理效果条件下,其造价仅为置 换土的80%,粉喷桩的60%,混凝土桩的50%,旋喷桩的 40%,是常规震动冲击碎石桩的75%,是单纯CFG桩的 85%。经济效益显著,而且施工工程量大为减少。 3组合桩复合地基设计 3.1组合桩复合地基承载力计算 (1)碎石桩与土复合地基承载力 1=[1+m(n一1)]・ 根据工程地质勘察资料,参考有关规范取值m=0.02, n=3.0 =145 kPa,则 =150.8 kPa,即碎石桩与桩间土 形成复合地基承载力为150.8 kPa。 (2)组合桩半刚性复合地基承载力 R I耀=m7“-+0 (1一玑) l “P 根据工程地质资料取171,=0.02, =1.05, =0.95,R = 250 kN,Av=0.125 6 m ,厶。=150 kPa,所以得 = 181.5 kPa,即组合桩复合地基承载力标准值为181.5 kPa。 (3)组合桩复合地基桩顶平均应力 1 =音[ 一 (1一m) ] 把上述数据代人上式,得O'p=1 704.3 kPa。 (4)CFG桩体材料强度 R ≥3 p 计算得R28=5.112 9 MPa,取R28=10 MPa。 (5)沉降预测 S…S S h : .,.ayolhl/- =1+ “_∑ f十.∑. . i) ‘ i …l+l n. P。为路基荷载,按汽车一2O级,挂车一100考虑,经计算 S=50 mmo 3.2主要设计参数 (1)桩径 组合桩用的是振动沉管成桩法施工,常用的振动沉管打 桩机的管径为377 mm,一般桩径设计为350—400 mm。因 此碎石桩与CFG桩径均为400 inln。 (2)桩长 根据两种桩桩长设计原则,确定桩长为人持力层1.5 In。 (3)桩距 由CFG桩的桩距设计原则,结合碎石桩复合地基承载 力标准值,最终确定桩距为1.9 m,桩的影响范围 =1.05, l=2.0 m。 (4)桩型布置 CFG桩与碎石桩交叉布置,梅花正方形。 褥垫层采用三合土,兼作路面底基层。 实际工程量是碎石桩180根,共1 660.0延米,体积 208.5 in。;CFG桩210根,共1 966.0延米,体积247.0 m 。 4结束语 对组合桩复合地基进行设计,然后进行组合桩的施工, 施工完成后,对组合桩复合地基进行了各种检测。通过检 测,得出实际检测结果满足设计要求。组合桩复合地基的技 术经济效益明显。
水泥稳定碎石基层裂缝探讨及防治措施[摘要]目前我省城市道路、高等级公路路面基层大部分采用水泥稳定碎石基层,在施工中其技术指标控制不好或受外界环境、温度、气候、荷载的影响,水泥稳定碎石基层易产生裂缝现象,处理裂缝目前又没有成熟的办法和相关技术措施。
本文根据历年来在工作中的一些经验就此进行探讨和提出防治措施。
[关键词]水稳层裂缝探讨预防处治一、概述用水泥稳定粗粒土(颗料的最大粒径小于50mm且其中小于40mm的颗粒含量不少于85%)和中粒土(颗粒的最大粒径小于30mm且其中小于20mm的颗粒含量不少于85%)得到的混合料,视所用原材料为碎石或砾石,简称为水泥碎石或水泥砾石。
水泥稳定碎石有良好的力学性能和板体性,其初期强度高并且强度随龄期增长,其力学强度还可视工程需要进行调整。
其特点是:强度高,水稳性好,抗冻性好,耐冲刷,温缩性和干缩性均较小,是一种优良的路面基层材料。
然而水泥稳定碎石料也有其与生俱来的缺点:主要是脆性大,从而导致对温度和湿度敏感性强,易因温度变化和湿度变化产生裂缝并反射到路面,导致路面强度和使用性能大大降低,产生冲刷和唧唧浆现象,这也是路面工程不可忽视的病害。
二、产生裂缝的现象水泥稳定集料基层是将一定级配的集料与水泥和水一起拌和后,在最佳含水量状态下碾压成型,经过养生达到一定强度的路面基层结构,此基层是一种半刚性结构。
水泥稳定基层容易产生裂缝的同时已是影响沥青混凝土面层破坏的关键因素。
这种裂缝,一般在基层顶面沿横向开裂多为等间距,成直线型,缝长不等,缝宽在0.5~3.5mm左右。
较早出现裂缝是在水稳层养生过程中开始出现,有的是在沥青混凝土路面通车后在荷载的作用下出现,这是由于水稳层出现裂缝并引起沥青混凝土面层产生相对的反射裂缝。
三、裂缝的危害基层裂缝的危害有二个方面:一是降低基层的整体强度,二是发展后会形成反射裂缝,使沥青混凝土路面相应出现有规则的横向裂缝、起拱。
出现第二种情况,若不及时处理,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表面的沥青剥离,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安全。
四、裂缝产生的原因对于道路上的半刚性基层,要求其具有较小的收缩性。
半刚性材料的收缩包括二个方面,一是由于水分子减少而产生的干缩,二是由于温度降低而产生的温度收缩。
基层材料的干缩和温度收缩是引起基层结构产生横向裂缝的主要原因。
对沥青面层的开缝特别是反射裂缝的发生有很大影响,另外一个原因是在车辆荷载作用下产生的裂缝。
1、干缩性裂缝:干缩性裂缝的情况有两种,一是水泥稳定碎石压实成型到正常养护期(一般为7 d)的干缩;二是养护期满后到施工沥青封层或透层、摊铺沥青混凝土面层这段时间的干缩。
其机理基本上是一样的,只是其损害的程度有所不同。
水泥稳定碎石压实成型到正常养护期(一般为7d )期间,由于混合料本身的水份和养护洒水的水分蒸发以及混合料内部水化作用发生的毛细管作用、分子间吸附作用力和碳化收缩作用等,引起基层混合料体积在一定程度趋于减小而收缩,出现拉裂的现象。
如果这段时间天气正常,气温没有太大变化,混合料(基层)从最佳含水量到较干燥的干缩过程可称之为一次性的干缩,其产生的裂缝是有限的。
从基层养护期满后到施工沥青封层或透层油、摊铺沥青混凝土面层之间,如果这段时间间隔较长,自然天气从睛到雨,从雨到睛,风吹日晒雨淋,基层料从“较干燥→饱水状态→较干燥→饱水状态”反复循环作用,水分反复的“蒸发、饱和、蒸发、饱和”,多次重复干缩过程,必然会使基层出现较严重的拉裂现象,在薄弱地方就表现为裂缝,这种破坏在多雨的地区特别明显。
养生结束后,如其上为沥青面层,应先清扫基层,立即喷洒透层或粘层沥青、在清扫干净的基层上,也可先做下封层,以防止基层干缩开裂。
2、温缩性裂缝:也就是热胀冷缩产生的裂缝。
万物都具有热胀冷缩的性质,水泥稳定碎石基层属半刚性体,也不会例外。
在水泥路面设计和施工中,设置伸缩缝的做法规范中已有明确的规定,并且在施工和实际中得到广泛的应用,取得了显着的成效。
但长期以来,在水泥稳定碎石基层的设计规范或施工技术规范中却没有提出来,这有待于进一步探索。
水泥无机结合料内部的不同矿物颗粒组成的固相、液相和气相体,在温差作用中必然会使其产生热胀冷缩的体积变化,从而引起温缩性裂缝。
(1)固相矿物不同的胀缩性:碎石原材料矿物(主要为SiO2、AI2O3)组成的热胀冷缩系数为810-6/℃,水泥稳定碎石生成的新胶结矿物主要成分为C-S-H凝胶体,热胀冷缩系数一般为10~2010-6/℃。
由于两者组成的固相复合稳定材料的矿物具有不同的热胀冷缩性,在温度变化时其胀缩值是不相同的。
(2)液相(水)的热胀缩性:自由水、毛细水、结构水、结晶水存在于混合料内部的孔隙中和胶体中,水的热胀缩系数为7010-6/℃。
当温度升高时,可以产生相当大的扩张力使颗粒间距增大而产生膨胀。
(3)气相的热胀缩性:混合料毛细孔、内部孔隙充盈着气体。
夏天时水稳层内部结构气体体积受热充分膨胀,结构内的颗粒相应充满扩张力。
冬季时,原膨胀的气体体积收缩,颗粒内的结构应力减小,产生收缩力,体积变小。
当扩张力超过临界值时,水稳层就会产生起拱;当收缩力超过结构拉应力时,便产生横向裂缝。
3、荷载性裂缝荷载性裂缝一般发生在基层的底部,由于车辆荷载的反复作用,裂缝逐渐向上扩展至表面,车轮荷载作用下产生的裂缝反映在面层,往往不是单独的、稀疏的或较有规则的裂缝,而是稠密的,有时是相互联系的。
五、裂缝的预防1、严格控制级配和压实度:作为水泥稳定基层用的碎石要求不是很高,规范中只有4个指标:相对密度、压碎值、有机质含量、硫酸盐含量,因此很多岩矿都可作为基层碎石的料矿。
高速公路基层碎石用量是很大的,而一般外购的一个石料场的产量却很小,就必须同时使用几个料场进料,并且由于储料场地不足而又混堆储料,这就产生两个很严重的问题:一是由于不同矿源筛网不同造成同一档料内各粒料数量不同,几档材料混合后,生产配合比经常变化,极易超出上限或下限。
二是各料场碎石的密度不同,在确定最大干密度带来很大的困难——无法在几种混合矿料中得到一个最具代表性的最大干密度,最终导致现场无法进行正常压实度检测和控制,压实度经常超过100%或小于极限值。
如果只使用一个岩矿做粗集料的料场,既能保证生产配合比与理论配合比吻合较好,也能保证最大干密度不至于经常变化,有利于压实度的现场控制。
事实证明,水泥稳定碎石基层级配和压实度的好坏,不但影响水泥稳定基层的干缩性,而且还影响到水泥稳定基层的耐冻性。
所以,控制好级配和压实度可预防裂缝的产生。
2、严格控制混合料中小于0.075以下的颗粒(矿粉、粘土)含量:小于0.075以下的颗粒含量增加时,不但增加了水泥的用量,而且基层表面还容易起皮(起砂),严重影响水稳层的质量。
同时,当细集料增加时,混合料的温缩系数随温度降低的变化幅度越来越大。
温度越低,细粒料对温缩的影响也越大。
因此,规范中水稳层的颗粒组成范围规定:集料中0.5mm以下细粒土有塑性指数时,小于0.075以下的颗粒含量不应超过5%,细粒土无塑性指数时,小于0.075以下的颗粒含量不应超过7%。
在实际施工控制中,要减小0.075以下的颗粒(矿粉、粘土)含量采用在储料场过筛方法除去或用水冲洗是很不现实也很费时的。
最好的方法是在破碎现场加装水洗装置或者在破碎机的皮带运输机最后一环节上再加装一个可360度旋转的滚动筛。
经过这个工序,小于0.075以下的颗粒含量将会大大减小。
施工时,如果能将塑性指数控制在小于4%,不但可以减小水泥稳定粒料的收缩性,而且还可以提高压力水对基层的抗冲刷能力。
3、严格控制水泥用量和碾压时的最佳含水量:一般的水泥稳定碎石基层,其设计强度通常为3~5Mpa。
设计强度越高,所需水泥用量越大。
基层刚性越大,越易产生干缩性裂缝,缝宽也越大,所以规范规定水泥剂量≦6%(美国和日本也限制在6%,法国限制在5%)。
水泥稳定碎石基层干缩应变随混合料的含水量增加而增大。
施工碾压时含水量越大,结构层越易产生干缩性裂缝。
即使铺筑了沥青面层,在旱季或冬季也可能产生干燥裂缝。
因此在施工时,应根据天气情况适当增加或减少拌和用水量。
例如,在夏天施工气温较高,即使在同一天施工,混合料的拌和用水量也应早、中、晚各不相同,并且,还要根据运距远近、运输车辆配置情况不断的调整,确保碾压时混合料含水量在最佳含水量范围内。
摊铺完成后,要及时用尼龙布、麻袋布覆盖进行洒水养护,防止基层因混合料内部发生水化作用和水分的过分蒸发引起表面的干缩性裂缝现象。
如果在冬天施工温度较低,则可以用一层塑料薄膜再加上二层土工布覆盖保温,不一定需要洒水养护。
可能的情况下,养护期结束,立即进行沥青封层或透层油的施工,及时摊铺沥青混凝土面层,这样水稳层裸露在外面风吹日晒雨淋的时间短,能有效地减少“重复干缩”产生的裂缝。
这个措施是非常有效的。
4、选择有利的季节或时间进行水稳基层的施工:水稳基层施工最好选择在年平均气温时期施工。
由于此时气温变化不大,结构内温度应力较小,水稳层不易产生热胀冷缩的现象。
施工时的气温与一年中最冷或最热时的温差越大,越易产生温缩性裂缝。
如果在夏天酷暑条件下施工,最好能选择在早晚的时间,尽可能避开中午时间进行摊铺,并要加强覆盖洒水养护,保证水稳层处于湿润状态。
冬天气温低于5℃时,一般不能进行水稳基层的施工。
在有冰冻的地区,应在第一次重冰冻(-3~-5℃)到来之前半个月到一个月内完成。
六、裂缝的处治1、密封胶封缝技术水稳层出现裂缝,需要进行及时的封填处理,有效阻止水分的渗入,防止病害的进一步扩展和蔓延。
密封胶封缝技术是一种比较成功的途径,当密封胶加热到180℃以后,粘度变得很低,灌入裂缝后,很快就渗透到裂缝两侧的混合料中并融合到一起,当密封胶冷却后,在常温和低温时均有着较高的弹性,可随着裂缝的胀缩而发生弹性变形,始终保持其密封作用,这样就长期、有效地封闭了水稳层的裂缝。
在灌缝之前,首先要用切缝机对裂缝进行切缝处理,当裂缝宽度超过3mm,都应该进行切缝。
2、填灌沥青胶、铺设土工布技术基层顶面出现裂缝后,首先应将较大的裂缝进行切缝处理,填灌沥青胶,对较小的裂纹,直接铺上土工布。
这种土工布多为深色或灰色,具有抗老化、耐高温、强度高、单面烧毛等特点。
施工时横向搭接宽度为10cm,纵向搭接为5cm。
施工前应在基层顶上先洒布粘层油,用量约0.7~1.1kg/㎡,再铺土工布,并进行碾压,注意施工车辆不得在土工布表面转弯。
最后再洒布一次粘层油,用量约为0.5~0.6kg/㎡,尔后方可摊铺沥青混凝土面层。