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浅谈高速公路水泥稳定基层裂缝的形成原因分析

摘要:水泥稳定基层裂缝的危害性极大,形成的原因较多,本文结

合河南中北部地区基层施工从试验室现场质量控制角度,对基层裂缝

的形成原因进行分析,并结合现场经验提出一定的防治方法。

关键词:基层裂缝试验原因分析

水泥稳定基层是半刚性材料基层的一种,其特点是:强度高,水稳

性好,抗冻性好,耐冲刷,温缩性和干缩性均较小,是一种优良的路面基

层材料。然而水泥稳定碎石料也有其与生俱来的缺点:主要是脆性大,

从而导致对温度和湿度敏感性强,易因温度变化和湿度变化产生裂缝

并反射到路面,基层裂缝的危害有二个方面:一是降低基层的整体强度,

二是发展后会形成反射裂缝,使沥青混凝土路面相应出现有规则的横

向裂缝、起拱,破坏沥青面层,从而直接影响到了路面行车的速度和安

全。

裂缝现象的产生和原因分析如下。

在基层施工过程中,基层裂缝较为常见,在河南省某高速公路

K78+393～K78+700段水泥稳定碎石基层为例,在养生期过后,出现了

9道裂缝,大约成等距分布,裂缝的宽度约0.3～0.5mm左右,缝长不等。

在现场具有代表性的裂缝处用混凝土钻芯机(φ150mm)的钻头进行钻

探,取出芯样到达路基顶面,并未发现路基有沉降开裂现象,所以排除

了因路基沉降导致裂缝的可能,着重从水泥稳定碎石基层配合比的配

制过程和施工过程中原材料质量的控制来深入的分析。

此路基层强度设计为4.0MPa,水泥为天瑞P.032.5等级缓凝水泥,

碎石级配符合表1要求,细集料的砂当量大于45%。

经试配2%、3%、4%、5%、6%水泥剂量的配合比,选用4%水泥

剂量的水泥稳定碎石从强度、经济等方面均符合基层的要求,也就是

说在配合比配制过程中没有任何问题。而在拌和站取回施工用原材料,

按施工配比进行连续级配筛分比对后,结果如表2。

不难看出0.075mm的筛孔通过率超出了设计最高通过百分率的

3.2个点,说明施工中细集料的砂当量小于了45%,石粉占细集料的的

含量达到75%,促使现场滴定的水泥剂量就低于设计水泥用量,试验人

员对水泥剂量进行了调整,而增大的水泥剂量导致水泥稳定碎石强度

过高,高温施工时表面收缩过快产生了裂缝。发现原因后,经试验采用

掺配25%的(0～4.75)mm的石屑来调整细集料的砂当量,使其砂当量

大于45%,重新调整了集料的掺配比例,重新确定水泥剂量滴定曲线,

调整了水泥剂量,在以后的施工中未再有和此段类似的裂缝出现。

根据此段裂缝现象进行深入的研究分析后,总结出高速公路基层

产生开裂的原因有以下几点。

1水泥稳定混合料自身干缩和温度收缩引起基层结构产生横向

裂缝

水泥稳定碎石压实成型到正常养护期(一般为7d)期间,由于混合

料本身的水分和养护洒水的水分蒸发以及混合料内部水化作用发生

的毛细管作用、分子间吸附作用力和碳化收缩作用等,引起基层混合

料体积在一定程度趋于减小而收缩,当水稳基层的抗拉强度不足以抵

抗收缩应力时,出现拉裂的现象。如果这段时间天气正常,气温没有太

大变化,混合料(基层)从最佳含水量到较干燥的干缩过程可称之为一

次性的干缩,其产生的裂缝是有限的。反之则开裂处会增加。

2原材料的自身质量导致水泥稳定碎石基层的裂缝

(1)严格选择水泥品种及水泥强度等级,一般选用普通水泥、矿渣

水泥和火山灰水泥,水泥强度等级一般为32．5MPa,最好为缓凝水泥。

(2)集料应选用粒径饱满、含泥量小、结构致密、吸水率小、弹

性模量较大、压碎值要小于30%的骨料。经试验在普通骨料范围内,

砂岩骨料的收缩最大,石灰岩和石英岩的干缩都较小,不同的粒组组合

在一起要能达到要求的粒组级配范围,小于0.075mm筛孔颗粒通过量

不大于5%;使用的细集料砂当量不得小于45%。

(3)水为饮用水。

3施工过程中对水泥剂量、原材料的含水量的的监控不到位,使

混合料成型后开裂

3.1水泥计量过大导致强度增高引发的开裂现象

(1)由于设备原因使水泥剂量不稳定。

(2)由试验室人员操作误差产生的水泥剂量偏大。

3.2混合料含水量过高产生收缩裂缝

由于每个拌和站都要大量储备粗集料和细集料,由于