水稳基层产生裂缝的原因及预防

发表时间:2016/1/28   来源:《工程建设标准化》2015年11月供稿   作者:李训飞
[导读] 使用水泥来稳定粗粒土和中粒土,这两种材料被视作是原材料的碎石或砾石,也可以被叫做水泥碎石和水泥砾石。

李训飞
  (身份证号:320802198002082538)
  【摘  要】从工程实践的角度出发,针对水泥稳定基层容易产生裂缝而影响路面使用的问题,并且对水稳基层产生相应的机理。水稳基层产生裂缝的原因和处理措施要重点讨论,并且从材料选择、施工方式、管理措施等几个方面切入,使用有效的防护措施,从而降低道路水稳基层的裂缝率。
  【关键词】水稳基层;裂缝形成;预防措施
  前言
  使用水泥来稳定粗粒土和中粒土,这两种材料被视作是原材料的碎石或砾石,也可以被叫做水泥碎石和水泥砾石。水泥碎石在稳定方面有良好的效果,具有较好的力学性能和耐久性,其水泥碎石的强度会随着时间的推移而逐渐增强,并且还有可以根据道路施工的需求来进行相应的转换,具有较好的灵活性。但是水泥碎石也有自身的缺点,主要的缺点就是脆性较大,对周围环境的温度和湿度比较灵敏,容易受到这两种因素的影响,长时间过后就会产生裂缝,从而为道路埋下隐患。
  一、水稳基层产生裂缝的现象
  水稳基层的集料主要是由一定的配比集料和水泥与水搅拌后,在最佳的水分含量下碾压而成的,经过一段时间后成为稳定路面的基层结构。由于水泥稳定基础出现裂缝而导致沥青路面出现裂缝,以成为目前最为主要的原因。这种裂缝一般会在基层顶面沿路面的横向开裂,裂缝主要呈直线型表现,缝长会受水稳基层的缝长影响,缝宽一般会在0.4~0.7之间。最早的裂缝应该是出现在水稳基层的养生过程中,有的裂缝也是在道路通车后出现的,水稳基层出现裂缝导致沥青路面出现裂缝是一种相互作用的表现。图一是水稳基层水泥计量强度示意图:

  图一:水稳基层水泥计量强度示意图
  二、水稳基层裂缝形成的原因
  水泥稳定材料属于半刚性的施工材料,半刚性基础材料的主要缺点就是抗裂性差,容易受到温差的影响而出现收缩性裂缝。道路水稳基层中出现裂缝的主要原因可以分为以下几点:
  (一)收缩裂缝
  这种裂缝主要的生成原因是,当水泥稳定基础被压实过后,基础材料中的水分不断的蒸发以及水泥水化导致水分不断的流失,同时在材料表面产生一定的吸附作用。吸附作用会导致水泥体积不断的收缩,从而逐渐产生裂缝。
  (二)内应力裂缝
  内应力裂缝的产生主要是由于材料自身的干缩和膨胀两个作用力同时进行,并且超过了材料自身的抗拉强度,从而导致水泥的薄弱处出现裂缝,这种裂缝类型也是道路施工中最多的类型。
  (三)载荷外力裂缝
  当内应力裂缝逐渐形成过后,会受到道路使用情况和周围环境的影响,逐渐扩大成为裂缝网,并且缝宽会不断的增大,并且在车辆等外载荷力的影响下形成载荷外力裂缝。这种裂缝会将基层的裂缝反应到道路表面,严重影响道路的使用效果。
  (四)干缩裂缝
  主要是指水泥稳定基础压缩成型到正常养护期之间的干缩现象。在水泥稳定基层养护期间,由于混合料的本身水分以及养护水分没有合理的处理,导致混合料内部出现毛细管现象。由于混合料内出现毛细管现象,导致分子间出现相互作用力和碳化收缩现象,导致混合料体积不断的收缩,从而导致水稳基层材料出现拉裂现象。图二是干缩裂缝的走势图:

  图二:缩裂缝的走势图
  三、裂缝的预防措施
  (一)从各个角度出发提升设计质量
  在道路设计过程中,对于水稳基层材料的料源调查和检验工作是非常有必要的,不仅要调查料源的储存数量,还应该注重调查料源的质量,并且要通过相关的检验后才能够投入施工。
  (二)控制施工中的级配和压实度
  碎石作为水泥稳定基层中的材料,其整体要求不是很高,规范当中主要满足四个指标,即:相对密度、压碎值、有机物质含量和硫酸盐含量,因此很多矿石都可以作为水稳基层的材料。一条市政道路施工所需的碎石量不是很大,因此,不需要从多个碎石场引进碎石料,但是就算是同一个碎石场,其碎石的开场点也会有多个,碎石的质量也会因此不一样,碎石主要的变化会因为开场点的地面湿度、地下水资源、坡度、开采点周围环境而不同而出现质量上的变化,随之会出现以下问题:
  1、由于引进碎石的开采点不是同一处,导致同一筛石处理会处理不同大小、材质的碎石料,几种不同类型的碎石料混合后,在配比过程中极容易超出施工指标的上线或者下限。
  2、开采点的不同会导致碎石质量有一定的差别,这为施工人员确定最大密度带来了很大的困难,施工人员很难在多种碎石料中确定一个具有代表性的密度数据,从而导致相应的压实检测和控制工作无法开展,所以水泥碎石压实经常超过100%或者小于极限值。)
  通过实际工程来看,水泥碎石的基础配比和压实度质量,不仅会影响水稳基层的温度性,还会影响到水稳基层的耐冻性。
  (三)控制水泥压实过程中的最佳含水量
  通常情况下,水泥稳定基础碎石的强度一般都在3~7Mpa左右。水泥碎石的设计强度越高,所需的水泥用量就越多。基层中的刚性介质越大,越容易产生干缩性裂缝,并且缝宽会随着干缩度逐渐增大,因此,规范化的水泥含水量应该≤4%。
  (四)选择合适的时间进行水稳基层施工
  水稳基层由于会受到环境温度等因素的影响,因此,施工时间应该选择这年内较为良好的时间段内,这段时间内的气温变化不是很大,施工中所需的材料不会产生热涨冷缩的效应,如果,施工中的温度变化极大,那么就越容易出现温缩性裂缝。
  如果在夏天高温的施工,那么最好在早晚进行施工作业,最好避开中下午高温的时间段,并且在施工过程中要控制好洒水的养护作业,让基层材料始终保持一个湿润的状态。下图是水泥碎石抗压强模量图。

  图三:抗压强模量示意图
  四、结束语
  水稳基层是保证道路正常使用的基础,其裂缝的产生方式应该得到极大的重视,在施工过程中选择过硬的碎石材料、施工技术和管理方式,对水稳基层的质量有着直接的影响。
  参考文献:
  [1]张利鹏,李治国. 水稳基层产生裂缝的原因及预防[J]. 科技信息,2013,13.
  [2]刘卫华,罗安琪. 浅议水稳基层产生裂缝的原因及预防[J]. 中国集体经济(下半月),2011,05:172.
  [3]罗安琪,刘卫华. 浅议水稳基层产生裂缝的原因及预防[J]. 中国集体经济(下半月),2010,06:182.
  [4]杨玉春,陈德志. 水泥稳定基层裂缝产生的原因及预防措施[J]. 林业科技情报,2012,01:64.

投稿 打印文章 转寄朋友 留言编辑 收藏文章

  期刊推荐
1/1
转寄给朋友
朋友的昵称:
朋友的邮件地址:
您的昵称:
您的邮件地址:
邮件主题:
推荐理由:

写信给编辑
标题:
内容:
您的昵称:
您的邮件地址: