城市道路水泥稳定碎石基层收缩裂缝防治措施分析

城市道路水泥稳定碎石基层收缩裂缝防治措施分析

纪杰

北京城建五建设集团有限公司 100029

摘要：

目前,我国城市道路建设项目当中大多使用水泥稳定碎石混合材料作为基层结构用料,该混合料的特点是稳定性强、强度高、板体性能优越。水泥稳定碎石基层需要将水泥、碎石料以及水这三种物质混合在一起,被搅拌至最佳状态之后碾压成型,经过一段时间之后使其风化凝固。这种结构虽然可以满足城市道路施工的要求,但是也经常会出现裂缝的问题,如果没有得到及时修缮,这些裂缝会进一步向外扩延,使道路出现更加严重的损坏。基于此,文章从城市道路水泥稳定碎石基层收缩裂缝类型和成因出发,提出了收缩裂缝的防治措施。

关键词：城市道路; 水泥稳定碎石基层; 收缩裂缝;

引言：

水泥稳定碎石基层因具有强度高、承载力大、良好抗疲劳性能和抗冲刷性能而成为国内应用较为广泛的结构类型之一。但水泥稳定碎石基层同样存在一些难以解决的缺陷,如抗变形能力低、脆性大,在温度和湿度作用下易产生反射裂缝,如不及时处治会导致沥青面层的破坏。目前,国内对水泥稳定碎石基层收缩裂缝的防治措施进行了大量研究,但多数是通过调整水泥稳定碎石材料的合理组成,即采用密实骨架级配、掺加粉煤灰代替水泥等措施来提高水泥稳定碎石基层抗裂性能,而从工程技术措施方面进行防裂优化的研究相对较少。本文针对水泥稳定碎石基层工程技术,采用预锯缝+土工织物防治收缩裂缝的产生,并提出具体施工工艺和质量控制要求。

1.城市道路水泥稳定碎石基层收缩裂缝的类型及成因

1.1干缩裂缝

在完成水泥稳定碎石基层的施工之后,基层材料受到外界气候环境变化的影响会出现一系列变化,比较常见的就是基层材料的水分逐渐蒸发,导致碎石开始硬化,在体积上出现干燥收缩的现象,长此以往就会形成均匀的干缩裂缝。从本质上来说,干缩裂缝出现的原因就是基层材料当中的含水量过高,或者其中的水泥和碎石细料含量过多。当这些混合材料发生凝结硬化的时候,其水分就会与水泥材料发生反应,进而被快速地蒸发掉。与此同时,由于碎石集料的表层具有较强的吸水性能,因此该材料水含量比较多的情况下基层的吸水能力就会比较强,从而导致基层材料水分急剧减少的问题。除此之外,在配备混合料的时候,如果添加的水分过多,后期的蒸发作用也会比较明显,引发干缩裂缝的问题。

1.2温缩裂缝

实践证明,水泥稳定碎石基层当中水泥的含量为混合料的5%左右时,才能满足工程的施工要求,但这也使得其更容易出现热胀冷缩的问题。当混合料在初始时期出现硬化的问题时,水泥就会发生一系列水化反应。在这个过程当中,基层材料会有释放大量的热量,若热量散发速度慢于释放速度,混合料的温度就会在短时间内快速升高,进而导致内部材料的体积在短时间内膨胀。在这样的情况下,如果外界环境温度并不高,水泥稳定碎石基层就会因为热胀冷缩而发生收缩。同时,内部和外部温度的差异会导致基层材料形成较大的应力,如果混合料的极限抗拉或抗弯强度小于应力值,就会出现温缩裂缝,这种裂缝通常是横向分布的。

1.3网状裂缝

网状裂缝也就是人们常说的龟裂,这种裂缝出现的原因主要是水泥稳定碎石基层所承受的弯沉力比较大,在外力入侵的情况下,其内部的结构会造成严重的破坏,进而出现裂缝。与其他种类的裂缝相比,网络裂缝带来的破坏力是最大的。在遇到雨雪等天气之后,雪水会沿着裂缝侵入基层的内部当中,进而造成翻浆等严重问题。

1.4纵向裂缝

在水泥稳定碎石基层当中,纵向裂缝也比较常见。这种裂缝产生的主要原因就是在施工的过程当中没有做好控制,尤其是在对路基进行施工的过程中压实度不达标。由于水泥稳定碎石基层的厚度比较大,在对其进行碾压的过程中通常会采取分层碾压的方法。但在对首层进行摊铺碾压的时候,由于其厚度比较小,承载力也更小,容易造成纵向裂缝的出现。除此之外,在路基出现不规则沉降的情况下,遇到重量冲击的时候会出现反射裂缝,这种裂缝呈弧形分布,具有高度差的特点,会对城市道路的使用性能造成不良影响。

2.水稳裂缝处治对策

2.1已施工水泥稳定碎石裂缝的处治措施

下结构层施工前，应防止水沿裂缝渗入，否则会在施工车辆或社会车辆作用下造成唧泥翻浆，造成水稳层脱空，并进一步使裂缝边缘碎裂。

采用骑缝方式在裂缝两侧各洒布30cm热沥青，厚度不小于5mm；或在裂缝处沿裂缝长度铺设15～20cm长的玻璃纤维土工格栅，防止反射裂缝的发生。

2.2未施工水泥稳定碎石裂缝的防止措施

(1）设计依据。根据河南省地方标准《公路水泥稳定碎石抗裂设计与施工技术规范》（DB41/T864—2013）进行设计。

(2）配合比。最大干密度采用重型击实方法设计值乘以1.03，或者以试验段碾压至密度不再增加时的实测密度除以0.99作为最大干密度。采用振动成型试件测试7d无侧限抗压强度来设计水泥剂量，底基层水泥剂量为3.0%，上下基层水泥剂量为3.5%。矿料19mm筛孔通过率控制在35%或更高；4.75mm筛孔通过率控制在30%～32%；4.75～9.5mm筛孔通过率不得超过12%；0.075mm筛孔通过率控制在3%～5%。

(3）施工。做好严密施工组织，实现连续施工，确保拌合、运输、摊铺和碾压各环节流水作业中任何环节不出现中断，若有中断应及时通知拌合场。排查各环节可能出现离析的情况，并采取相应措施。严格执行压实工艺，确保压实质量。

(4）养生。养生到达7d后及时施工下一结构层，施工时必须确保水泥稳定碎石基层表面湿润，并洒水泥浆；若养生7d后不能及时施工下一结构层，洒水养生不少于28d，或者洒水养生至下一结构层施工为止。

3.城市道路水泥稳定碎石基层收缩裂缝的防治措施

3.1严格控制原材料的质量

在水泥稳定碎石基层中,原材料的质量和构成会对道路的质量产生重要的影响,如果材料使用不当,就会造成裂缝问题的发生。因此,在实际施工的过程当中,需要做好对原材料质量的控制,尤其是水泥、碎石等重要材料,要确保各项质量指标符合要求,施工单位也可以通过严格的检测来确保材料质量的合格。在这个过程当中,水泥的用量与裂缝问题发生概率之间具有密切的联系,在施工的过程当中,工作人员需要做好对水泥用量的严格把控。在对工程进行设计的过程中,要根据道路的实际用途、等级来确定水泥的质量和碎石的强度。在这个基础上,还需要做好合理的配合比调试,确保各种材料的比例符合实际要求。

3.2做好混合材料的搅拌和保护

水泥稳定碎石基层是由多种混合材料构成的,在对这些材料之间拌合之前,要做好对其比重的精准计算,按照比例做好有效的控制。在对混合料进行连续搅拌的过程中,需要选择合适的设备,确保机器的性能高,能够快速和稳定地运行。与此同时,在施工之前,还需要对这些材料进行含水量检测,做好对各种材料的合理配量。除此之外,在堆料场当中,还需要做好对原材料的保护工作,做到对各种材料的分类堆放,必要情况下还要做好防潮和防晒的措施,防止原材料发生变质。

3.3开展防护与养护工作

城市道路与其他的工程设施一样,都有固定的使用寿命,而通过及时的防护和有效的养护可以使道路的寿命被延长,进而使道路裂缝的时间被延缓。在完成水泥稳定碎石基层的铺筑之后,工作人员需要及时进行养护。尤其是在面对雨雪等恶劣天气的时候,防护和保养得工作就显得更加重要。与此同时,在水泥稳定碎石基层建成之后,还需要在第一时间喷洒乳化沥青,这样可以将道路表面出现的小裂缝被填充,同时还可以实现对基层水分的保护,避免基层因水分流失过快而产生干缩型裂缝。

3.4落实施工监督与管理工作

在城市道路施工的过程当中,施工监督与管理的有效落实也可以有效防止水泥稳定碎石基层发生裂缝问题,进而提高道路的安全性与稳定性。通过这种方式,可以确保施工人员在各个施工环节当中都按照相应的标准来进行,同时确保每个建设细节都能够符合实际要求,减少工作当中的失误,进而有效地阻断道路裂缝的根源。具体来说,城市道路施工单位需要设立专门的监理部门,由专业的人员来完成监督与管理的工作,及时指出操作人员在施工当中的不规范行为,并要求他们采取针对性的措施进行补救。

结语：

水泥稳定碎石基层收缩裂缝的防治可有效减少路面面层裂缝的产生,在基层预锯缝上铺设土工织物来防止反射裂缝是一个全新的尝试。本文针对水泥稳定碎石基层收缩裂缝,采用预锯缝+土工织物工程技术进行防治施工,并详细提出该技术施工工艺和质量控制标准,结合试验路段进行质量验证。采用预锯缝+土工织物技术对水泥稳定碎石基层进行防治施工后,能有效减少反射裂缝的产生,提高路面使用质量和延长道路使用寿命。

参考文献

[1]蒋应军.水泥稳定碎石基层收缩裂缝防治研究[D].西安:长安大学,2015.

[2]黄煜镔,等.水泥稳定碎石基层收缩裂缝综合防治试验[S].重庆大学学报,2016,29(11):154-159.

[3]花可可,魏朝富,邵景安,等.重庆丘陵山区农业机械参数及机耕道路面研究[J].长江科学院院报,2018,27(11):44-48+52.

[4]侯金仲.水泥稳定碎石在公路路面基层施工中的应用[J].住宅与房地产,2019(28):200-201.