水泥穩(wěn)定碎石基層技術(shù)控制簡要

1、 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark13 o Current Document 論文摘要2 HYPERLINK l bookmark19 o Current Document 一、裂縫形成機理3（一）初期收縮裂縫3（二）中期內(nèi)應(yīng)力裂縫3（三）后期荷載外力裂縫4 HYPERLINK l bookmark29 o Current Document 二、裂縫防治措施5（一）提高路基穩(wěn)定性及其強度5（二）合理確保路面結(jié)構(gòu)及其厚度6（三）原材料控制7（四）嚴(yán)格控制施工工藝7（五）切縫加鋪土工布處理裂縫8（六）養(yǎng)護及施工協(xié)調(diào)控制8 HYPERLINK l bookmark

2、51 o Current Document 三、 結(jié)束語9論文摘要水泥穩(wěn)定碎石基層瀝青路面裂縫形成機理、裂縫狀況、開裂原因進行分析研究，發(fā) 現(xiàn)導(dǎo)致水泥穩(wěn)定碎石基層瀝青路面開裂的因素主要有材料特性、車輛荷載和路面結(jié)構(gòu)設(shè) 計、路基強度及其均勻性、底基層強度及其均勻性、地形、地質(zhì)土質(zhì)、水文、氣象等自 然因素等，采用提高路基穩(wěn)定性及其強度、合理確定路面強度及厚度、嚴(yán)格控制施工工 藝、合理安排施工時間等措施，可減少裂縫，延長公路使用壽命，提高投資收益。關(guān)鍵詞：水穩(wěn)基層 開裂原因 防治措施水泥穩(wěn)定碎石基層常見裂縫及防治措施水泥穩(wěn)定碎石屬于半剛性基層，半剛性基層是采用無機結(jié)合料穩(wěn)定的各種集料和土 類，并具有

3、一定強度和厚度的路面基層結(jié)構(gòu)。半剛性基層瀝青路面具有強度和剛度較高、 路面平整度好、噪音低、行車舒適、易于就地取材、施工工藝簡單、使用周期長、工程 投資較低、養(yǎng)護維修方便等優(yōu)點，因此在國內(nèi)外公路建設(shè)中被廣泛應(yīng)用。一、裂縫形成機理由于半剛性基層瀝青路面其組成材料自身固有的特性，開裂幾乎是不可避免的，分 析裂縫形成過程，大致分為初期收縮裂縫，中期內(nèi)應(yīng)力裂縫，后期荷載外力裂縫3個階 段。（一）初期收縮裂縫水泥穩(wěn)定基層完工后30d局部路段產(chǎn)生橫向裂紋，縫寬1-3mm，橫向貫通或半貫通， 垂向深度為水泥穩(wěn)定基層厚度的0.3-0.5倍。初期收縮裂縫主要是由于壓實后的水泥穩(wěn) 定基層中的水不斷蒸發(fā)和水泥水化作

4、用使水份不斷減少，產(chǎn)生毛細管作用、吸附作用、 分子間力作用以及材料礦物晶體、凝膠體層間水的作用、碳化收縮作用等，使水泥穩(wěn)定 基層壓實體發(fā)生體積收縮，形成收縮裂縫。（二）中期內(nèi)應(yīng)力裂縫水泥穩(wěn)定基層鋪筑后6個月大部分裂縫基本形成，90%的裂縫橫向和垂向均已貫通 水泥穩(wěn)定基層，水泥穩(wěn)定基層形成了長度不等的相對獨立的受力板塊。一般開裂地段裂 縫間距在50-l00m之間，嚴(yán)重開裂地段裂縫問距在6-30m之間，裂縫寬度為1-5mm。一年 后裂縫有少量增加和擴展，裂縫數(shù)量在上年基礎(chǔ)增加5%-8%，縫寬普遍增大，一般為 5mm，局部地段增加到10mm。由上可見，水泥穩(wěn)定基層完工后一年經(jīng)過一個夏秋雨季和冬春旱季

5、。中期內(nèi)應(yīng)力裂 縫基本形成，水泥穩(wěn)定基層內(nèi)90%-95%的內(nèi)應(yīng)力得到釋放和消減，原有內(nèi)應(yīng)力體系被打破而重新形成新的受力體系。中期內(nèi)應(yīng)力裂縫產(chǎn)生的主要原因是：由于水泥穩(wěn)定碎石基層自身材料干縮和溫差應(yīng) 變脹縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過水泥穩(wěn)定基層自身的極限抗拉強度，使其從強度薄弱斷面處產(chǎn) 生斷裂。其中干縮裂縫與溫縮裂縫形成機理如下：干縮裂縫水泥穩(wěn)定碎石在干燥空氣中硬化時，隨著水分的減少，體積將收縮變形，每隔一段 距離產(chǎn)生均勻的干縮裂縫。水泥穩(wěn)定碎石產(chǎn)生干縮裂縫的原因與其水泥、水和碎石集料 都有很大的關(guān)系。一方面混合料在凝結(jié)硬化過程中，水泥與水起水化反應(yīng)，消耗大量的 水分。水泥含量越高，則消耗的水分越多。另一

6、方面，碎石集料表面也要吸附水，集料 中的細料成分越多，表面吸附的水分就越多。再者，基層施工過程中，含水量越大， 蒸發(fā)散失的水分就越多。因此就越易產(chǎn)生干縮裂縫。溫縮裂縫水泥穩(wěn)定碎石由于混合料中有5%左右的水泥，所以具有熱脹冷縮的性質(zhì)，在混合料 硬化初期，水泥水化放出較多的熱量，但散熱較慢，因此其內(nèi)部溫度較高，使內(nèi)部體積 膨脹。而外部如遇氣溫急劇降低則冷卻收縮，內(nèi)脹外縮相互制約，產(chǎn)生較大的應(yīng)力。一 旦應(yīng)力超過其極限抗彎拉強度，將產(chǎn)生溫縮裂縫。溫縮裂縫多數(shù)是橫向分布。（三）后期荷載外力裂縫隨著路面使用時間的延長，橫向裂縫在不斷增加，縫寬在不斷增大，橫向裂縫在不 斷附生縱向裂縫.最終形成網(wǎng)裂片區(qū)，最終

7、半剛性基層瀝青路面發(fā)生早期結(jié)構(gòu)性破壞。 中期內(nèi)應(yīng)力裂縫基本形成以后，水泥穩(wěn)定基層形成相對無限連續(xù)的簡支板受力體系，艮即 長度不同且相對獨立的水泥穩(wěn)定基層板塊，受底基層的支承，支承面強度高的部位形成 相對支點，強度低的部位形成相對懸空。用相對懸空系數(shù)來反映板的懸空程度，當(dāng)系數(shù) 為零時層間完全接觸，符合多層彈性體系理論；當(dāng)系數(shù)逐步增大時層問接觸力逐步減弱， 板處于相對連續(xù)的簡支板受力體系；當(dāng)系數(shù)增至1時層間接觸力完全消失。板底完全懸 空，水泥穩(wěn)定基層板塊處于絕對連續(xù)簡支板受力體系。相對懸空跨度和相對懸空系數(shù)的 大小與支承面彎沉值的變異系數(shù)有關(guān)，變異系數(shù)越大懸空程度越大，反之越小。當(dāng)產(chǎn)生 中期應(yīng)裂縫

8、后，裂縫處的路床強度在路面滲水的作用下逐步降低，裂縫兩邊的水泥穩(wěn)定 基層逐步懸空形成相對懸臂板。由于上述原因，在車輛荷載的作用下，水泥穩(wěn)定基層板塊不斷產(chǎn)生斷裂，發(fā)生結(jié)構(gòu) 性破壞.并反射到面層。后期荷載外力裂縫的特點是：裂縫發(fā)展速度快，裂縫寬度大， 裂縫呈不規(guī)則的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，水泥穩(wěn)定基層形成大小不等的獨立板塊，在車輛作用下旱季 翹曲晃動，雨季沉陷唧漿。網(wǎng)狀裂縫網(wǎng)狀裂縫也叫“龜裂”，它是由于局部彎沉太大，在外力作用下產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性破壞的 裂縫，它是一種破壞性較大的裂縫，如遇下雨，則滲水，在外力作用下引起翻漿。初期 時僅為網(wǎng)狀細裂紋，隨著時間的推移，裂紋處基層內(nèi)部的水分繼續(xù)蒸發(fā)，裂紋逐漸發(fā)展 成為發(fā)散形裂

9、縫。在外力作用下，基層呈塌陷狀。導(dǎo)致半剛性基層瀝青路面開裂的因素很多。通過對基層瀝青路面的分析研究認為， 導(dǎo)致開裂的因素主要有材料特性、車輛荷載與路面結(jié)構(gòu)設(shè)計、路基強度及其均勻性、底 基層強度及其均勻性、自然環(huán)境等。水泥穩(wěn)定基層礦料的級配、細粉料含量、塑性指數(shù)， 路面結(jié)構(gòu)組成及其厚度，車輛荷載的大小，路基和底基層的強度及其均勻性，地質(zhì)土質(zhì)， 水文氣象等各方面的因素與半剛性基層瀝青路面的開裂都有直接關(guān)系。二、裂縫防治措施（一）提高路基穩(wěn)定性及其強度路基要具有足夠的整體穩(wěn)定性、強度，否則將產(chǎn)生不均勻沉降，使路面發(fā)生開裂。選線與設(shè)計公路選線應(yīng)充分考慮地形地貌、地質(zhì)土質(zhì)的特殊情況，軟基不良地質(zhì)土質(zhì)地段

10、。路 基設(shè)計應(yīng)充分考慮影響影響路基穩(wěn)定性的各種因素。設(shè)計時應(yīng)處理好投資與質(zhì)量的關(guān) 系，節(jié)約投資是設(shè)計目標(biāo)之一，但是不能因為減少投資而降低質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。只要準(zhǔn)確掌握 沿線地形地貌、地質(zhì)土質(zhì)、水文氣象資料，合理選線，設(shè)計到位，就能防止各種不利的 自然因素對路基造成的危害，保證路基具有足夠的強度和穩(wěn)定性。原地基處理草皮樹根、地表松散的腐殖土要全部清理干凈；地面橫坡大于1： 5的地段不論縱向還是橫向都要使用機械從上到下推成寬度不低于3m的土質(zhì)臺階。遇到軟土地段首先要分析周圍的地形地貌、地質(zhì)水文情況，采用探挖、鉆探等方法 探準(zhǔn)軟土層的厚度和性質(zhì)，再確定處治方案。路基填筑路基強度主要是在填筑過程中形成的，必須

11、嚴(yán)格控制路基的填筑工藝，確保路基強 度。填筑材料首選使用石、礫、砂類土，其次選用含礫、砂低液限粘土.再次選用低液 限粘土。粉制土和有機質(zhì)土不能用于填筑路基。壓實度是反映路基強度的重要指標(biāo)，施工中必須嚴(yán)格檢測控制，使其達到規(guī)定值。路床以下80cm的強度路床以下80的cm路基的關(guān)鍵部位，它直接承受和吸收路面的下傳力，要具有足夠的 強度和均勻性。填方地段要采用較好的材料填筑，土質(zhì)差的挖方地段要進行換填處理， 確保其強度和均勻性。（二）合理確保路面結(jié)構(gòu)及其厚度合理的路面結(jié)構(gòu)組成以及合理的路面結(jié)構(gòu)厚度，要通過對路基彎沉值、回彈模量等 強度指標(biāo)進行檢測評判，結(jié)合土質(zhì)類型、潮濕程度、地下水位、車輛荷載等因素

12、進行綜 合分析。路面結(jié)構(gòu)組成從確保質(zhì)量、方便施工、節(jié)約投資的原則出發(fā)，一般采用3層結(jié)構(gòu)，即：底基層、 基層、面層。路面結(jié)構(gòu)厚度在確定路面結(jié)構(gòu)厚度時要以車輛荷載和路基強度為主要依據(jù)。（1）車輛荷載水泥穩(wěn)定基層是半剛性路面結(jié)構(gòu)，只有2.53Mpa的強度，在不鋪面層時，嚴(yán)禁超 重車輛通行，過早通過超重車輛會使水穩(wěn)基層的結(jié)構(gòu)強度受到破壞，產(chǎn)生不規(guī)則的細小 裂縫。車輛超載是造成瀝青路面損壞的主要原因，路政管理部門要加重、加大對超載、 超重車輛的處罰和監(jiān)管力度。而設(shè)計人員在進行路面結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要親自對路線的交通 量及車輛組成進行調(diào)查，充分考慮到超載車輛的影響，避免出現(xiàn)反射裂縫。（2）結(jié)構(gòu)厚度路面厚度增加時

13、，承載力迅速提高。在其它條件相同的情況下，水泥穩(wěn)定基層厚度 從10cm增加到15cm，板底拉應(yīng)力減小一半；從15cm增加到20cm，板底拉應(yīng)力減小30%。 由此看出，增加結(jié)構(gòu)層厚度是提高路面承載力的主要措施。一般情況下，路基完工后實測彎沉值和回彈模量值與設(shè)計值差異很大。因此，必須 根據(jù)實測結(jié)果結(jié)合實際水文地質(zhì)情況重新計算和確定路面結(jié)構(gòu)層厚度，即實施性路面設(shè) 計。（三）原材料控制水泥：為保證水泥穩(wěn)定碎石基層施工時有足夠的時間運輸、攤鋪和壓實，應(yīng)對水 泥的終凝時間有限制，一般需要610h。夏季施工時，氣溫較高，表面層的凝結(jié)硬化速 度較快，水泥終凝時間應(yīng)盡可能達到10h；春秋季施工時水分蒸發(fā)較慢，終

14、凝時間可縮 短至6h。水泥標(biāo)號不能太高，最好不要超過32.5R，采用普通硅酸鹽水泥。劑量控制范 圍為5%左右。因為水泥劑量太低，強度難以滿足要求；而劑量過高時，混合料的收縮 系數(shù)增大，裂縫增加。故水泥劑量一定要經(jīng)過試配并結(jié)合現(xiàn)場調(diào)試合適之后確定；石料：石料的粗細直接影響水泥穩(wěn)定碎石基層的強度、平整度和裂縫的產(chǎn)生。水 泥穩(wěn)定碎石的粒料越粗，強度越高，穩(wěn)定性越好，預(yù)防溫縮、干縮裂縫的能力越強。但 粒料過于粗糙，則粒料間的粘接力不足，一旦車輛上路，表面層極易跑散，使得基層的 平整度難以達到驗收標(biāo)準(zhǔn)要求。如果粒料偏細，基層強度難以合格。而且石粉含量偏多 時，水泥穩(wěn)定碎石的收縮性增大，裂縫也就增多。（四

15、）嚴(yán)格控制施工工藝半剛性瀝青路面的裂縫有一部分是由于施工工藝控制不嚴(yán)造成的，因此在施工過程中要 嚴(yán)格控制各分項工程的施工工藝，特別是關(guān)鍵環(huán)節(jié)的施工工藝。通過嚴(yán)格控制施工工藝， 可以避免或減少裂縫的發(fā)生。嚴(yán)格控制壓實度由于基層材料來源的生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模相對較小，機械化程度不高，石料加工質(zhì)量普遍 不夠穩(wěn)定，存在粒徑不均勻現(xiàn)象，骨料時而偏粗，時而偏細。因此水泥穩(wěn)定碎石混合料 的最大干密度呈變化狀態(tài)。在壓實度的檢驗中，如果采用同一干密度指標(biāo)作為標(biāo)準(zhǔn)，很 容易出現(xiàn)壓實度不合格或超過100%的現(xiàn)象。因此施工中采用灌砂法進行壓實度檢驗時， 應(yīng)對集料篩分，以確定粗骨料的含量，分別選用不同的密度標(biāo)準(zhǔn)。嚴(yán)格控制含水量

16、水泥穩(wěn)定碎石是水泥與集料的水化凝結(jié)硬化的產(chǎn)物。含水量的控制影響到壓實度的 保證和裂縫的產(chǎn)生?？紤]到混合料在運輸、碾壓過程中還有水分散失，尤其夏季施工時 水分蒸發(fā)快，施工過程中對水的含量應(yīng)控制在比最佳含水量大1%左右。含水量過小時， 基層表層松散，碾壓容易起皮，難以壓實；含水量過大碾壓時粘輪，表面起拱，而且基 層成型后水分散失愈多，形成的裂縫愈多。所以施工過程中含水量要控制適宜。施工接頭。基層在施工過程中留有接頭是難以避免的。但接頭處往往是應(yīng)力的集中區(qū)，在溫度 應(yīng)力、基層收縮應(yīng)力和交通荷載的反復(fù)作用下，容易誘發(fā)為裂縫，從而導(dǎo)致瀝青面層產(chǎn) 生反射裂縫。（五）切縫加鋪土工布處理裂縫在水泥穩(wěn)定碎石鋪筑

17、7天后，沿公路縱向每20米切一道伸縮縫用截割機將水穩(wěn)碎石 基層切深58厘米寬0. 30.5厘米的縫.并對廢料全部清除干凈，用加熱好的瀝青灌 入裂縫至滿為止，鋪筑土工布，澆灑透層油，半剛性基層斷裂后在溫差作用下發(fā)生重復(fù) 伸縮應(yīng)力應(yīng)變，裂縫寬度不斷變化，其應(yīng)變值以斷口處為最大且向后逐步減小，切縫鋪 土工布處理可以吸收消化大部分伸縮應(yīng)力和應(yīng)力，避免或延緩裂縫輻射到上面層。（六）養(yǎng)護及施工協(xié)調(diào)控制1.養(yǎng)護控制水泥穩(wěn)定碎石基層碾壓成型后應(yīng)及時覆蓋灑水養(yǎng)護。由于水分參與了水泥的水化反 應(yīng)，水分的散失將影響其正常的反應(yīng)，從而影響凝結(jié)硬化后形成的強度，特別是夏季施 工，氣溫較高，基層表面的水分蒸發(fā)更快，極易產(chǎn)

18、生均勻的裂紋。養(yǎng)護的方法可以采用 草袋、麻袋或塑料薄膜覆蓋，保證基層不直接暴露在外。冬季施工時，要及時采取防凍 措施。因為強度未形成的混合料中的自由水在氣溫0C以下時結(jié)冰，體積膨脹，使基層 結(jié)構(gòu)變得松散，達不到設(shè)計強度要求。合理安排施工時間基層攤鋪碾壓成型到噴灑透層油鋪筑瀝青面層的這段時間的施工安排工作非常重 要。由于各種工程管線相繼進場施工，道路的施工作業(yè)面將被占用。特別是第一層成型 后，一旦現(xiàn)場管理維護不及時，各種工程管線和構(gòu)件集中堆放在基層上，基層將受到極 大的破壞。這時應(yīng)嚴(yán)禁堆放重物，不允許車輛上行。第二層7d養(yǎng)護期滿后方可開放交 通，但僅允許部分施工車輛放行。各種工程管線施工時，應(yīng)與道路施工協(xié)調(diào)配合。尤 其開挖管線溝槽時，嚴(yán)禁將周圍水泥穩(wěn)定碎石基層下部基礎(chǔ)掏空。基層施工完畢后，為 保證水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)不繼續(xù)失水，減少干縮裂縫