2020年巖土工程師答疑:水泥穩(wěn)定砂礫的抗裂防治措施?

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問題：

水泥穩(wěn)定砂礫的抗裂防治措施?

答疑：

水泥穩(wěn)定砂礫屬于半剛性基層，具有相對較高的抗壓強度和一定的抗折強度。由于其整體性好，抗凍害能力較強，材料來源廣泛和相對較低的價格，現(xiàn)在已廣泛應用于各個等級道路工程中。但由于水泥穩(wěn)定砂礫在使用過程中會產生較多的裂縫，限制了該基層的使用。許多國家規(guī)范規(guī)定，水泥穩(wěn)定類基層上要設置裂縫阻斷層，以阻斷水泥穩(wěn)定類基層裂縫放射到面層上來。

水泥穩(wěn)定砂礫基層，產生裂縫的原因很多，下面就裂縫產生的原因和防治措施進行探討。

1水泥劑量與材料組成影響開裂的因素和防治措施

1.1選擇適合的劑量是減少裂縫出現(xiàn)的有效措施。普通水泥是一種干縮性材料，水泥水化結晶后，導致水泥漿收縮，影響到幾乎所有的水泥制品。水泥穩(wěn)定砂礫也不例外。澳大利亞Rawlings對水泥穩(wěn)定土進行了大量的試驗。并得出了“水泥劑量對于干縮應變的影響較大，可能存在一個干縮應變最小的最佳水泥劑量”。其試驗數(shù)據表明水泥含量在4%-6%之間時干縮值較小并趨于穩(wěn)定?！豆仿访婊鶎邮┕ぜ夹g規(guī)范》JTJ034-93中明確指出，水泥粒料和水泥粒料土的水泥劑量在5%-6%時，其收縮系數(shù)最小，超過6%后混合料的收縮系數(shù)增大，為減少混合料的收縮性，應控制水泥劑量不超過6%。

1.2合理的級配是提高強度和預防裂縫的有效措施。級配良好的水泥穩(wěn)定砂礫，壓實成形后整體好，密實度較大。由于顆粒間嵌鎖緊密可以得到較高的抗壓和抗折強度是一個不爭的事實。保證結構強度達到或超過設計值，是保證水泥穩(wěn)定砂礫，在使用過程中能承受住行車荷載的考驗而不開裂的必要條件。值得注意的是在注解中明確規(guī)定：集料中0.5mm以下細土有塑性指數(shù)時，小于0.075mm的顆粒含量不應超過7%該規(guī)定是減少和防止水泥穩(wěn)定砂礫基層開裂的重要措施之一。有資料表明水泥穩(wěn)定集料中小于0.425mm的顆粒含量越多，其經水泥穩(wěn)定后的干縮應變值也越大。在資料提供的試驗數(shù)據中，0.425mm以下顆粒含量最少的集料和0.425mm以下顆粒含量最多的集料，經水泥處置后90天干縮值竟相差了3.4倍之多。這一試驗結果充分說明了集料中小于0.5mm以下物質含量的多少，是影響水泥穩(wěn)定砂礫開裂的重要因素之一。需要引起足夠的重視。

2施工方法對開裂因素的影響和防治措施。

2.1科學的施工方法提高水泥穩(wěn)定砂礫的密實度和強度是減少裂縫的重要措施。眾所周知，在水泥穩(wěn)定砂礫基層的強度不足，密實度不夠時，在車行荷載的作用下，能夠導致水泥穩(wěn)定砂礫基層的開裂。而影響水定砂礫密實度和強度的主要因素是基層含水量和碾壓終了的延遲時間。擊實工作曲線是每位筑路工作者都能掌握和熟悉的，其中最佳含水量是指導我們控制生產的重要指標。碾壓控制砂礫的含水量接近最佳含水量，是保證密實度重要一環(huán)。而水泥穩(wěn)定砂礫，又具有非常獨特的個性，那就是終碾延遲時間。延遲時間4h水泥砂礫混合料能達到的干密度只有2.18g/cm僅為無延遲時間的(2.37g/cm3)92%?其強度則從無延遲時間的5.2Mpa?降到2.1Mpa?降低了60%?？梢娊K碾延遲時間的長短對水泥穩(wěn)定砂礫的影響是十分巨大的。國外把延遲時間定在2小時是基本可行的。能較好保證水泥穩(wěn)定砂礫的密實度和強度。使密實度損失和強度損失控制在一個較好的范圍，從而提高水泥穩(wěn)定砂礫的抗裂縫能力。

2.2 充分的養(yǎng)生和合理的時間間隔.是減少裂縫的重要措施。試驗表明;水泥砂礫梁式試件經7天保溫養(yǎng)生后，暴露在室內自然溫度和濕度下進行風干，試件干縮應變sd和平均干縮系數(shù)ad，都隨暴露時間的增長而增加。水泥穩(wěn)定砂礫試件，失水量在2.0%以內時干縮性較小，而超過2.3%后混合料的干縮性急劇增加。有統(tǒng)計資料表明。養(yǎng)生期7天為晴天的路段裂縫大于100條/km，而養(yǎng)生期7天中平均有2.4天的陰雨天氣的裂縫小于10條/km。以上兩份資料都表明：加強水泥穩(wěn)定砂礫的養(yǎng)生是減少裂縫產生的重要手段。因此，養(yǎng)生時間不應少于7d，養(yǎng)生方法可視具體情況采用灑水、覆蓋砂、灑透層油或封層等措施。確保水泥穩(wěn)定砂礫含水量小于2%，以減少水泥穩(wěn)定砂礫在施工后間歇式的水分流失。降低裂縫的發(fā)生機率。

2.3 分層施工時合理的時間間隔是防止裂縫又一重要措施。統(tǒng)計數(shù)據表明分層施工時時間間隔在40天以上的路段，一般裂縫較為嚴重。通過對58個樣本進行數(shù)理統(tǒng)計，在95%的置信水上，合理的時間間隔為10-18天。分層施工時時間間隔過長不利于對水泥穩(wěn)定砂礫水分流失的控制。分層施工時時間間隔過短，砂礫強度也相對較低，施工荷載的作用下極易產生裂縫。筆者對間隔時間為3-7天的市政工程進行統(tǒng)計，裂縫都大于40條/km?？梢哉f，分層施工時合理的時間間隔是防止裂縫又一重要措施。

2.4 減少分層施工是減少裂縫，特別是龜裂裂縫產生的重要措施?；鶎拥暮穸纫话惆凑赵O計計算的同時結合經驗確定。一般常見的有30cm、25cm、和20cm三種結構厚度。施工規(guī)范規(guī)定;用18-20t壓路機時，每層壓實厚度不應超過20cm;分層鋪筑的最小壓實厚度為10cm，下層宜稍厚。因而施工30cm和25cm的結構一般平均分為兩層施工，而20cm一次碾壓成型。統(tǒng)計數(shù)據結果如下：30cm結構龜裂面積分別是2.04m2/km、1.99m2/km。25cm結構龜裂面積為4.01m2/km、20cm結構龜裂面積為1.37m2/km。由于分層施工可帶來：上層結構層過薄、中間層未清理干凈造成上下結構層不連續(xù)的風險，形成結構薄弱點。在行車荷載的作用下，過早的產生破壞。解決這一問題的方法很簡單，就是采用大噸位高效率的壓路機，施工時結構層一次成型。但實行起來有一定的困難，暫不說與規(guī)范相抵觸。就是現(xiàn)有條件下，施工單位大噸位壓路設備能否具備一次壓實30cm結構層的能力，也有待于深入的研究，測定壓實機械影響深度的曲線等工作，都需要有大量細致深入的工作才能完成

通過以上的分析和論證，水泥穩(wěn)定砂礫基層裂縫相對較多的問題，是可以通過技術措施降低和減少的。希望通過這些措施，減少和降低我省水泥穩(wěn)定砂礫基層的開裂率，延長其使用壽命。

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