水稳基层干缩裂缝的危害及对策

江凌

(广德县公路管理局   安徽广德  242200

摘要水稳基层干缩裂缝反射到沥青路面,造成路面出现横向裂缝,是沥青路面早期破坏的重要原因。解决水稳基层干缩裂缝反射路面,首先是预防,通过改善水泥稳定碎石的配合比来提高基层强度,达到降低水泥用量,使基层不出现或少出现干缩裂缝。其次,是在沥青路面摊铺前重点检查,对也出现的干缩裂缝粘贴玻璃纤维布防止反射。水泥稳定碎石基层采用粗级配配合比在工程中也已成功应用,并达到预期效果,

关键词  水稳基层;裂缝危害;预防与对策;粗级配配合比;应用

引言

水泥稳定基层作为高级路面的基层,具有良好的整体特性和稳定性,施工机械化程度高,基本可按工厂化工艺施工,质量易控制的特点,从2000年以后,不仅在高速公路上使用,在国省干线公路和市政道路上也广泛应用。但水稳基层干缩裂缝反射到沥青路面,造成路面出现横向裂缝,是沥青路面早期破坏的重要原因。

一、水稳基层干缩裂缝危害分析

在安徽省某二级公路K42-K95段路面结构为3cm沥青砼+4cm沥青碎石面层+20cm水泥稳定碎石基层+40cm天然砂砾底基层,该工程“十五“期间建设,在建成2年内除两段路面10公里外,其他路段路面均不同程度的出现横向裂缝的病害,其中K73K95较为严重,出现每间隔5-15的横向裂缝,维修时裂缝已超过5毫米,均出现在重交通流向的一侧,同段落的另一侧稍少些。在路面维修的同时进行破坏原因调查和分析,总结经验教训。

分析发现路面出现这些裂缝的原因是基层裂缝反射的路面造成的。建设时为提高水泥稳定基层的强度,增加了水泥用量,这样水稳基层出现了大量的微小干缩裂缝,水泥计量较高的路段就像水泥砼路面那样产生了515的裂缝,这些基层裂缝反射到路面上,在重交通特别是超限车辆作用下造成路面和水稳基层断裂,路面整体强度破坏,路面裂缝拓展。路面也由此出现两种破坏,第一种是雨水流进底基层路基,造成底基层稳定性降低,导致沥青路面出现早期破坏;第二种是雨水在沥青与水稳基层间渗透,带走水稳表面的细集料,致使沥青面层脱空出现面层破坏。水稳干缩裂缝是路面早期破坏的直接原因,路面基层厚度不够,超载车辆的营运是加速破坏的重要因素。

                                                                    

作者介绍:江凌(1963—)男,安徽宣城人 广德公路管理局书记、工程师 从事公路建设管理工作

二、对策研究

解决水稳基层干缩裂缝反射路面,首先是预防,通过改善水泥稳定碎石的配合比来提高基层强度,达到降低水泥用量,使基层不出现或少出现干缩裂缝。其次,是在沥青路面摊铺前重点检查,对也出现的干缩裂缝粘贴玻璃纤维布防止反射。目前,在配合比方面最新研究理论是骨架密实型配合比,水稳强度是以混合料压实后骨料间形成的内摩阻力提高水稳强度为主,水泥胶砂料的粘结力为辅,从而减少水稳碎石的细集料与水泥的用量,由于细集料用量的减少可以减少基层干缩裂缝出现。但国家规范尚未修订,骨架密实型水稳基层没有纳入施工规范的规定,在设计和工程施工中还没有得到广泛的应用,现在较多的做法是在现行规范规定的级配范围内采用粗级配配合比,其理论与骨架密实型水泥稳定碎石基层一样。

三、水泥稳定基层采用粗级配配合比在工程中的应用

1. 工程简介   

工程项目位于安徽广德县与浙江长兴交界的浙江10省道浙皖连接线广德段,全长4.4公里,采用二级公路标准,该路主要是广德县地材和三个水泥厂生产的水泥熟料外运的通道,重交通比例大,超限严重。设计路面结构为 3cmAC13沥青砼上面层+5cmAM20沥青碎石下面层+36cm水泥稳定碎石基层+24cm级配碎石垫层

2. 基层材料

2.1 水泥

水泥采用广德县桐星水泥厂生产的浙江三狮牌“涧岩”P.O 32.5水泥;

2.2 碎石

采用广德县地产牛头山石厂四种规格石料,19.0-31.5mm碎石,9.5-19.0mm碎石,4.75-9.5mm碎石,0-2.36mm石屑,石质为石灰岩;

2.3

采用工程所在地无污染河流水。

2.4 原材料性质试验。

水泥:按《通用硅酸盐水泥》GB175-200T进行标准稠度用水量、初、终凝时间、安定性、胶砂强度(3天)四项指标试验,均符合标准要求。

碎石:按《公路工程集料实验规程》JG42-2005进行压碎值和筛分试验,实验得塑限指数2.6;压碎值为20.8%;筛分结果如表1;各项指标均符合基层规范的要求;

3. 配合比设计:

 

各种矿料的筛分结果

矿料

编号

规格mm

通过下列筛孔(方孔筛,mm)的质量百分比(%

37.5

31.5

19.0

9.5

4.75

2.36

0.6

0.075

 

1#

19.0-31.5

100

86.2

0.1

0.1

0.1

0.1

0.1

0.1

 

2#

9.5-19.5

100

100

55.0

0.2

0.2

0.2

0.2

0.2

 

3#

4.75-9.5

100

100

100

49.5

2.4

1.7

1.7

1.7

 

4#

0-2.36

100

100

100

100

100

81.2

38.6

14.2

 

3.1 混合料配合比实验

依据表一的数据各种规格料按不同的比例进行配合比参配,得出符号规范要求的混合料参配级配如表2

2   混合料参配级配

矿料

编号

参配比例 %

通过下列筛孔(方孔筛,mm)的质量百分比(%

37.5

31.5

19.0

9.5

4.75

2.36

0.6

0.075

1#

20

100

17.2

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

2#

20

100

20

11.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

3#

30

100

30

30

14.9

0.7

0.5

0.5

0.5

4#

30

100

30

30

30

30.0

24.4

11.6

1.3

混合料级配

100

97.2

71.0

44.9

30.7

24.9

12.2

4.8

规范

上限

100

100

90

68

50

28

22

7

下限

100

90

67

45

29

18

8

0

 3.2 强度实验:

 根据设计文件要求水稳基层无侧限抗压强度大于3.0MPa进行配合比组成设计,采用《无机结合料稳定材料击实实验方法(T0804­——1994)》丙类方法进行击实得出最

佳含水量及最大干密度,按水泥计量4.5%5.0%5.5%6.0%参配,按最大干密度97%控制静压法制备试件,实验结果如表3

3.3 确定施工配合比

施工配合比按各种材料重量比:

0-2.36mm石屑:(4.75-9.5mm碎石:(9.5-19.5mm碎石:(19.5-37.5mm碎石:水泥=30302020

水泥计量干密度最佳含水量---强度关系

序号

水泥计量%

最大干密度g/cm3

最佳含水量%

平均强度MPa

偏差系数

1

4.5

2.37

4.8

3.5

0.074

2

5.0

2.38

4.8

4.1

0.035

3

5.5

2.38

4.8

5.2

0.063

4

6.0

2.39

4.7

6.1

0.093

从实验结果看4.5%以上水泥计量都能满足水稳基层无侧限抗压强度3.0MPa要求

4. 施工组织

4.1 机械设备组合

拌合设备采用WCB-4004料仓电子自动配料连续式水泥稳定拌合机,拌合能力250-300/小时;摊铺设备采用RP751型摊铺机;压实设备采用2台震动压路机,分别是xs182J型和xsm220型。机械组合方面拌合能力、摊铺、压实设备不是关键,但配有4个配料仓自动配料的拌合设备应作工程管理的强制要求,不然集料无法准确分级,也难以达到连续级配;

4.2 施工

36cm厚水泥稳定碎石基层分2层摊铺,每层18cm厚,上下层施工间隔7天以上,为保证两层水稳的连接,在上层摊铺前洒水泥浆,上下两层按各自分项工程进行质量评定。

5. 施工质量

    该工程水稳基层除按照《公路路基路面现场测试规程》JTGE60—2008及《公路工程质量检验评定标准》JTGF80/12004进行质量评定合格外,在沥青路面摊铺前,对水泥稳定基层的干缩裂缝进行重点检查,没有发现干缩裂缝。交工检测沥青路面也没有反射裂缝;目前通车3年多路面仍然没有出现横向裂缝。

四、结论

水泥稳定碎石基层采用粗级配配合比施工能预防基层出现干缩裂缝,在上述工程中得到应用和检验,达到了预期效果,目前在其他项目上也广泛的应用。