浅谈水泥稳定砂砾基层的裂缝原因与防治措施(1)
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浅谈水泥稳定砂砾基层的裂缝原因与防治措施
作者:刘金乐
摘要:本文结合工程实际进行了分析,裂缝是水泥稳定砂砾半刚性基层中普遍存在的问题,裂缝的存在不仅降低结构层强度和刚度,影响大水泥稳定砂砾基层的的整体性,水泥稳定砂砾基层容易出现的裂缝问题,并提出防治措施。
关键词:水泥稳定砂砾基层;裂缝;措施
裂缝是水泥稳定砂砾半刚性基层中普遍存在的问题,裂缝的存在不仅降低结构层强度和刚度,影响大水泥稳定砂砾基层的的整体性,铺筑沥青路面后将使沥青面层出现反向性裂缝,导致了路面的开裂性破坏,致使路面的使用性能削减,达不到设计年限,给国家极大资产造成了浪费。
笔者对某高速公路第二十三标为例,对水泥稳定砂砾基层的裂缝问题进行了初步分析,并提出了相应的控制措施,以及解决问题的途径。
1、纵、横向裂缝的原因分析
水泥稳定砂砾基层的横向间隔裂缝产生,是因为本身湿度和温度的变化,使其板体产生收缩,当收缩被阻时产生的拉应力超过板体中某一局部极限抗拉强度,从而引起该薄弱处产生横向裂缝。
根据弹性力学理论,裂缝尖端处的应力将会比平均应力高出3n(3≤n为自然数)倍,致使裂缝迅速扩展,且扩展到一定程度后应力集中现象虽然不是很明显,但却使整块板的截面遭到削弱,使其平均拉应力大于水泥稳定砂砾基层的极限抗拉强度,由于路面的纵向尺寸远大于横向,收缩时侧向约束不大,故这种裂缝一般为横向间隔性的裂缝,严重时会发展为纵向裂缝。
2、基层裂缝实际检查情况
高速公路水泥稳定砂砾基层设计厚度20cm,水泥剂量5%,集料筛分级配符合规范要求,塑性指数为5.5,基层施工期完成后的第二周后,陆续发现了间隔性的横向裂缝,多数间距为20m,30m。
具有一定的规律性,裂缝宽度为0.5mm-2mm。
由于水泥稳定砂砾基层铺筑完后是十月份,不适宜铺筑面层,面层铺筑转入第二年,由于气候变冷,未能铺筑沥青面层,经过一个冬季,其裂缝较多,裂缝间距较小,实测5m-10m。
3、温度收缩应力计算
根据试验,土的温度系数比干缩系数大45倍,所以水泥稳定砂砾基层的裂缝基本上属于温缩裂缝,但少数道路也发生过干缩裂缝。
当气温缓慢变化时,板内温度均匀升降,则板沿断面均匀账缩,设x为板纵轴,如有一平面尺寸很大的板,在温差影响下,板内任一点的应变为:
εx=1/Ec(δx-μδy)+αΔt
εy=1/Ec(δy-μδx)+αΔt
式中εx、εy----分别为板纵向和横向应变;
δx、δy----分别为板纵向和横向的温度应力
α----水稳材料的温缩系数;
Δt----板的温度;
Ec-----水温基层的弹性模量;
μ-----水温材料的泊松比。